第03讲 原电池的工作原理 化学电源（暑假预习讲义）新高二化学苏教版

第03讲 原电池的工作原理 化学电源 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.了解原电池的工作原理。能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 2.掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题。 4.了解化学电源的分类及常见化学电源的构成。 预习重点 1.原电池的工作原理。 2.常见的化学电源；燃料电池的工作原理。 预习难点 1.原电池的设计；原电池电极反应式的书写。 2.化学电池电极反应式的书写。 情｜境｜启｜思 我们的生活离不开电。电池是如何将化学能转化为电能的？观察下图中的几种电源，思考它们相同和不同之处？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 原电池的工作原理 1.概念：原电池是利用将化学能转化为电能的装置。 2.铜锌原电池 (1)【实验探究】 【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。 【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。 实验现象 实验结论 实验1 溶液的温度升高 Zn与CuSO4溶液反应放出热量 实验2 插入盐桥：①锌片溶解，铜片加厚变亮 ②CuSO4溶液颜色变浅 ③电流计指针发生偏转 有电流产生 取出盐桥：电流计指针不发生偏转 无电流产生 (2)结论：实验1的能量变化的主要形式为化学能转化为热能；实验2的能量变化的主要形式为化学能转化为电能。 (3)铜锌原电池的工作原理 Zn片为负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，反应类型是氧化反应。 Cu片为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，反应类型是还原反应。 总反应式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu 电子的流动方向：Zn片→导线→铜片。 盐桥中K+移向CuSO4溶液，Cl-移向ZnSO4溶液。 3.原电池的构成 (1)半电池：原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。 【特别提醒】 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 4.原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。 (2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 (3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。 (4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (5)盐桥的作用： ①将两个半电池隔开，提高电池效率。 ②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。 【例1】 一种用于心脏起搏器的微型电池，其电极材料是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的、溶解在中形成的溶液。该电池的总反应为：，下列说法正确的是 A．可以用来代替以降低成本 B．负极反应式为： C．电池工作(放电)过程中，被还原为 D．电池工作过程中，金属锂提供电子的物质的量与析出硫的物质的量之比为 【答案】D 【详解】A．锂是活泼金属，可与水发生反应，且也会与水反应，因此不能用水代替，A错误； B．负极发生失电子的氧化反应，该反应式为得电子的还原反应，属于正极反应式，B错误； C．和中S的化合价均为+4，化合价没有变化，是被还原为0价的S单质，C错误； D．1mol Li反应失去1mol电子，总反应中每生成2mol S对应8mol Li参与反应、共提供8mol电子，因此锂提供电子的物质的量与析出硫的物质的量之比为，D正确； 故选D。 【即练1】 用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法错误的是 A．电池部分能产生电流的直接驱动力是结合，导致两极区产生浓度差 B．电池部分的总反应为 C．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 D．外电路通过时，理论上两电极质量变化相差128 g 【答案】C 【分析】a极室铜失去电子发生氧化反应，结合生成，则a极为负极，电极反应为， b极室铜离子得到电子发生还原反应生成铜，则b极为正极，电极反应为：，以此进行分析。 【详解】A．根据分析可知电池部分能产生电流的直接驱动力是结合，导致两极区产生浓度差，A正确； B．根据分析可知，电池部分的总反应为，B正确； C．a极室溶液中生成的导致正电荷增加，b极室消耗，导致正电荷减少，需由 b极室迁移到a极室，才能维持两室溶液中的电荷呈电中性，使电池反应能不断进行，故装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，C错误； D．外电路通过时，a电极发生质量减少，b电极发生质量增加，两电极质量变化相差，D正确； 故选C。 【即练2】一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴(h+)，双极膜中H2O解离出的H+和OH-分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．工作时，GDE电极的电势高于Fe2O3电极 B．双极膜中H2O解离出的H+向GDE电极移动 C．左室发生的电极反应式： D．工作一段时间，当电路中转移1mole-，右室增重16 g 【答案】D 【分析】由图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：，GDE电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e-=H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中，靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极，H+通过阳离子交换膜移向正极，据此分析作答。 【详解】A．原电池中正极电势高于负极，GDE为正极，因此其电势高于Fe2O3电极，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，双极膜解离出的H+是阳离子，向正极（GDE电极）移动，B正确； C．左室为碱性环境，被空穴氧化，电极反应，电荷、原子均配平，符合反应规律，故C正确； D．工作一段时间，当电路中转移1 mol e-，O2+2H++2e-=H2O2，右室增重为氢离子和氧气质量，增重=1 mol×1 g/mol+0.5 mol×32 g/mol=17 g，故D错误； 故选D。 知识点02 原电池的设计 1.实验探究原电池的设计 【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。 (1)画出原电池构造示意图，指出正负极。 (2)写出原电池的电极反应式 负极：Fe-2e-===Fe2+ 正极：Cu2++2e-===Cu 2.设计原电池的方法 (1)外电路 负极：还原性强的物质被氧化，向外电路提供电子； 正极：氧化性强的物质被还原，从外电路得到电子。 (2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 【特别提醒】设计原电池的要点 (1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。 (3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。 一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。 如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。 【例1】 依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液Y是溶液 B．X电极发生的电极反应为 C．盐桥中的移向溶液 D．若两电极初始质量相等，当电路中转移0.2 mol的电子，两电极质量差28 g 【答案】D 【分析】氧化还原反应：中，Cu失去电子被氧化，作负极，Ag+得到电子被还原，在正极上参加反应，因此负极材料为Cu，正极Ag+得到电子生成Ag，因此正极的电解质溶液选择AgNO3溶液，即X为Cu，Y为AgNO3溶液； 【详解】A．由分析知，Y应为AgNO3，以提供Ag⁺参与正极反应，而A错误； B．由分析知，X电极是负极（Cu电极），发生氧化反应，电极反应为， B错误； C．盐桥中阳离子（K+）移向正极（Ag电极所在溶液，含Ag+），而非CuSO4溶液，C错误； D．转移0.2 mol电子时，负极Cu溶解0.1 mol（质量减少6.4 g），正极析出0.2 mol Ag（质量增加21.6 g），质量差为6.4 + 21.6 = 28 g，D正确； 故选D。 【即练1】 如图所示原电池装置中，X、Y为活泼性不同金属电极，电解质溶液为稀盐酸，电子流向如图所示。下列说法错误的是 A．电路中电流方向为Y电极→导线→X电极→电解质溶液 B．X电极上发生还原反应，质量减轻 C．若两电极分别为Zn和Cu，则X为Zn，Y为Cu D．若X电极为Fe，则Y电极上产生氢气，Cl﹣移向X极 【答案】B 【分析】根据图示可知，电子从X电极流向Y电极，则X电极为负极，Y电极为正极。 【详解】A．X电极为负极，Y电极为正极，电路中电流从正极经过导线流向负极，即电流方向为Y电极→导线→X电极→电解质溶液，A正确； B．X电极为负极，X电极上的金属失电子被氧化发生氧化反应，B错误； C．若两电极分别为Zn和Cu，Zn金属活动性强于Cu，作负极，故X为Zn，Y为Cu，C正确； D．若X电极为Fe，Y电极为正极，正极上氢离子得电子生成氢气，电解质溶液中阴离子向负极移动，即Cl-移向X电极，D正确； 故选B。 【即练2】按下列选项要求组成的原电池中，原电池的总反应为的是 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、Ag Cu、Pt Fe、Zn 电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】根据原电池反应可知，Cu元素的化合价升高，Cu作负极，电解质溶液中应含有，另一个电极应为活泼性比Cu弱的导电物质，Zn比Cu活泼，A项中Zn比作负极，B、D项中无，C项中Cu比Pt活泼，Cu作负极，电解质溶液中含有。 故选C。 知识点03 化学电源 1．一次电池 (1)一次电池的特点 一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后不能再使用。 (2)常见的一次电池 ①碱性锌锰干电池 池反应式：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+2e-+2H2O===2MnO(OH)+2OH-。 ②银锌纽扣电池： 电池反应式：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。 负极反应式：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2。 正极反应式：Ag2O+2e-+2H2O===2Ag+2OH-。 2．二次电池 (1)二次电池的特点 二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 (2)铅蓄电池 ①铅蓄电池的放电反应为原电池反应 负极：Pb - 2e- + SO42- = ==PbSO4 正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ === PbSO4+ 2H2O 电池反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4=== 2PbSO4+ 2H2O ②铅蓄电池的充电反应 阴极：PbSO4 + 2e- ===Pb + SO42- 阳极：PbSO4 - 2e- + 2H2O=== PbO2 + SO42- + 4H+ 总反应：2PbSO4+ 2H2O === Pb + PbO2 + 2H2SO4 ③铅蓄电池的充、放电原理的化学方程式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4+ 2H2O。 3．新型二次电池 (1)新型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。 (2)锂离子电池 ①锂离子电池的组成 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌结构的化合物； 负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中。 ②锂离子电池的工作原理 负极：LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+ 正极：6C+xLi++xe-===LixC6 电池反应：LiCoO2+6C===Li1-xCoO2+LixC6 【特别提醒】书写电极反应式时，必须遵循的三个原则 (1)在电极反应式中，只有能溶于水的强电解质才能写成离子。 (2)在酸性溶液中，可发生消耗H＋和产生H＋的反应，不可能发生消耗OH－和产生OH－的反应，同理在碱性溶液中，可发生消耗OH－和产生OH－的反应，不可能发生消耗H＋和产生H＋的反应。 (3)明确电解质形态是溶液的、熔盐的还是固态的；电极反应的产物与电解质溶液中的物质有没有后续反应；体系中有没有不共存的微粒存在。 4．燃料电池 (1)概念和特点 ①概念：燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。氢气、甲烷、甲醇、肼（N2H4）、氨等都可以作为燃料。 ②特点：氧化剂和还原剂在工作时不断从外部输入，同时将电极反应产物不断排出电池。 (2)氢氧燃料电池的工作原理（电解液为KOH溶液） 氢氧燃料电池用多孔金属作电极，不断充入的氢气和氧气分别在两极发生氧化反应和还原反应。 负极：2H2 - 4e- + 4OH- === 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH- 电池反应：2H2+O2===2H2O (3)燃料电池的优点 ①工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。 ②能量转换率高，有利于节约能源。 ③排放的废弃物少，绿色环保。 【例1】 与其他锂电池相比，锂-二氧化锰电池材料和制造成本相对较低，且安全性很好，所以，它也是当今世界应用最广泛的商品锂电池。电池放电时的总反应为，下列说法错误的是 A．电池工作时，b极发生还原反应 B．电池工作时，移向a极 C．溶剂不可由和混合而成 D．a极质量减少时，电路中转移电子 【答案】B 【分析】根据电池放电时的总反应，Li化合价升高发生氧化反应，a为负极，Mn元素化合价降低，MnO2发生还原反应，b是正极。 【详解】A．电池工作时，b极Mn元素化合价降低，MnO2发生还原反应，故A正确； B．电池工作时，a是负极、b是正极，移向b极，故B错误； C．锂是活泼金属，与锂反应，所以溶剂不可由和混合而成，故C正确； D．a极发生反应Li-e-=Li+，移向b极，质量减少时，电路中转移电子，故D正确； 选B。 【即练1】 锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【答案】B 【分析】根据锌银纽扣电池构造示意图可知，Zn粉是电池的负极失电子形成，氧化银粉是电池正极，得电子生成Ag。 【详解】A．根据分析和电池中含有KOH可知，正极反应为：，A正确； B．该装置是原电池，由正极移向负极，即流向电解液b，B错误； C．放电时锌粉在负极反应，发生氧化反应，C正确； D．钢壳没有参与电极反应，起导电于支撑的作用，D正确； 故选B。 【即练2】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（）]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： 下列说法正确的是 A．放电时，侧作负极 B．依据移动方向判断，图示中的电池处于充电状态 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 【答案】C 【分析】本题围绕锂离子电池的充放电原理展开，总反应为。放电时，负极（嵌锂石墨）发生氧化反应，释放和电子，通过隔膜向正极移动；正极（）发生还原反应，嵌入。充电时，装置为电解池，阴极（原负极）嵌入，阳极（原正极）脱出，元素价态升高，实现电能到化学能的转化。整个过程通过的嵌入/脱出与电子转移，完成化学能与电能的相互转化，体现了二次电池的工作原理，据此分析。 【详解】A．放电时，负极发生氧化反应，失去电子生成和；在放电时为正极，发生还原反应，A不符合题意； B．图中向电极移动；放电时向正极移动，充电时向阴极（原负极）移动；因此图示状态为放电状态，而非充电，B不符合题意； C．充电时，阴极（原负极）发生还原反应，嵌入；反应为，C符合题意； D．充电时，阳极反应为； 元素失去的电子数与脱出的数目相等（均为），D不符合题意； 故选C。 一、单选题 1．（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种高容量水系电池如图，以酸性MnSO4溶液作电解质，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少。下列说法正确的是 A．充电时电极Ⅰ发生氧化反应 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时电子由电极Ⅱ经外电路流向电极Ⅰ D．理论上充电时每转移2 mol e-电极Ⅰ质量增加55 g 【答案】D 【分析】放电时电极II上减少，说明得电子发生还原反应，故放电时电极II为正极，电极I为负极。放电时正极反应为，负极反应为。充电时装置为电解池，电极I为阴极，电极II为阳极，充电时阴极反应为，阳极反应为。 【详解】A．充电时电极I为阴极，得到电子发生还原反应，A错误； B．放电时II极发生反应消耗，溶液中浓度减小，pH升高，B错误； C．放电时电子由负极电极I经外电路流向正极电极II，C错误； D．充电时电极I发生反应，每转移2mol电子，生成1mol，固体增加的质量为1mol的质量，即，D正确； 故选D。 2．（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 【答案】C 【分析】由图可知，甲装置是将化学能转化为电能的原电池，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O；乙装置为精炼池，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，精铜做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。 【详解】A．由分析可知，电解精炼时，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，A正确； B．由分析可知，N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O，所以电解过程中N电极消耗氢离子导致N区溶液的pH增大，B正确； C．由分析可知，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，则N电极消耗16 g氧气时，无法计算粗铜电极减少质量，C错误； D．由分析可知，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，D正确； 故选C。 3．（25-26高二上·江苏镇江·期中）科学家最近发明了一种电池，电解质为、、稀硫酸，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域()，结构示意图如图。下列说法不正确的是 A．R区域的电解质浓度逐渐增大 B．Y膜是阴离子交换膜 C．放电时电极上反应为： D．理论上当电路中通过2 mol电子，N极区溶液质量减少96 g 【答案】D 【分析】由图可知，原电池工作时，Al为负极，被氧化生成[Al(OH)4]-，PbO2为正极，发生还原反应，电解质溶液M区为KOH，R区为K2SO4，N区为H2SO4，原电池工作时，负极反应为Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，则消耗OH-，为平衡电荷，钾离子由M区向R区移动，X为阳离子交换膜；正极电极反应式为PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，由N区向R区移动，则Y是阴离子交换膜。在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应的方程式，以此解答该题。 【详解】A．钾离子由M区向R区移动，硫酸根由N区向R区移动，R区域的电解质浓度逐渐增大，A正确； B．由上述分析可知，通过Y膜由N区向R区移动，Y膜为阴离子交换膜，B正确； C．放电时，PbO2电极为正极，电极反应式为，C正确； D．结合分析可知，消耗27g Al，电子转移3mol，N区消耗6mol H+、1.5mol，同时有1.5mol移向R区，则相当于减少3mol H2SO4，同时生成3mol H2O，则N区实际减少质量为3mol×98g/mol-3mol×18g/mol=240g，则当电路中通过2mol电子，N极区溶液质量减少160g，故D错误； 故选D。 4．（25-26高二上·江苏扬州·期中）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随着反应温度升高，(消耗转移的电子数)增大。下列说法正确的是 A．放电时，向上通过固态电解质膜 B．温度较高时放电，正极电极反应为 C．充电时，锂电极接电源负极，发生氧化反应 D．熔融盐中的质量分数大小不影响充放电速率 【答案】A 【分析】电池放电时，锂电极为负极，反应为，多孔功能电极为正极，氧气在正极得电子，生成时，转移4 mole⁻，生成时，转移2 mole⁻，题目中“温度升高Q增大”，说明高温下更易生成，低温时更易生成，故低温时正极发生反应，高温时发生反应；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子，据此分析； 【详解】A．由分析知，放电时，锂电极为负极，多孔功能电极为正极， 由负极移向正极，故向上通过固态电解质膜，A正确； B．由分析知，高温时正极的电极反应为，B错误； C．充电时，锂电极作阴极，需接电源负极，发生还原反应，C错误； D．熔融盐中的质量分数影响离子浓度，离子浓度决定导电性，进而影响充放电时离子迁移速率，从而影响充放电速率，D错误； 故选A。 5．（24-25高二下·江苏扬州·期中）一种微生物脱盐电池可处理有机废水，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含的溶液为例）。下列说法正确的是 A．该装置工作时将电能转化为化学能 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．负极反应为 D．该装置工作时，b电极上有生成 【答案】C 【分析】图示装置中没有外接电源，属于原电池装置，a极生物膜上转化成、，碳元素化合价升高，发生氧化反应，由此可知，a极为负极，b极为正极，模拟海水中流向正极（b极），流向负极（a极），则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜； 【详解】A．图示装置为原电池装置，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．由分析可知，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B错误； C．a极（负极）生物膜上转化成、，负极反应式为，C正确； D．b电极为正极，得电子发生还原反应，生成是氧化反应，在酸性水溶液中易得电子生成，b电极的电极反应式为，D错误； 故选C。 6．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法正确的是 A．放电过程中，电流从极经过导线流向极 B．电池单元组越多电压越大 C．负极的电极反应： D．放电过程中，从片移向片 【答案】B 【分析】由图可知，该装置是原电池，锌比铜活泼，所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b极经过导线流向负极a极； 【详解】A．根据分析可知，放电过程中，电流从b极经过导线流向a极，A错误； B．电池单元组越多，电势差越大，电压越大，B正确； C．Zn作负极，Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：，C错误； D．放电过程中，电解质中的阳离子移向正极片，D错误； 故选B。 7．（25-26高三上·江苏南京·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极A为正极 B．电极B上发生还原反应 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极A上参与的电极反应式为： 【答案】B 【分析】通入氧气的电极B为正极，电极方程式为，通入的电极A为负极，电极方程式为、，据此分析。 【详解】A．根据分析，电极A为负极，A错误； B．根据分析，电极B为正极，发生还原反应，B正确； C．电池工作时，往负极即电极A移动，C错误； D．电极A上参与的电极反应式为：，D错误； 故选B。 8．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）某学习小组的同学查阅相关资料得知，氧化性；，设计了盐桥式原电池，如下图。盐桥中装有琼脂与饱和溶液（工作过程中渗入的电解质忽略不计）。下列叙述中正确的是 A．甲烧杯的石墨为负极 B．电池工作一段时间后，乙烧杯溶液中的物质的量增加 C．外电路中每通过2mol电子，盐桥中会减少2mol离子 D．乙烧杯中发生的电极反应为： 【答案】A 【分析】首先根据氧化性：，判断原电池的正负极，甲烧杯中含Fe2+，Fe2+会被氧化为Fe3+，失电子，因此甲烧杯的石墨为负极；乙烧杯中会被还原为Cr3+，得电子，因此乙烧杯的石墨为正极。 【详解】A．甲烧杯中Fe2+失电子，发生氧化反应，对应电极是负极，因此甲烧杯的石墨为负极，A 正确； B．乙烧杯的正极反应为：，反应消耗H+（来自H2SO4），因此H2SO4的物质的量减少，B 错误； C．外电路通过2 mol电子时，盐桥中会有2 molK+离子向乙烧杯移动，1 mol向甲烧杯移动，盐桥中离子共减少了3mol，C 错误； D．乙烧杯是正极，得电子，发生还原反应，而选项中的电极反应是失电子的氧化反应，正确的正极反应应为：，D 错误； 故选A。 9．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）根据反应（未配平）设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是 A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应 B．甲烧杯中的电极反应式： C．电池工作时，盐桥中的阴阳离子分别向乙和甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡 D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为 【答案】D 【详解】A．乙烧杯中Fe2+发生氧化反应生成Fe3+，石墨b为负极，发生氧化反应，A正确； B．甲烧杯为正极区，在酸性条件下得电子被还原为Mn2+，电极反应式正确，B正确； C．电池工作时，盐桥中的阴离子向负极（乙）移动，阳离子向正极（甲）移动，C正确； D．乙烧杯溶液体积0.2 L，Fe2(SO4)3浓度从1 mol/L增至1.5 mol/L，生成0.1 mol Fe2(SO4)3，对应0.2 mol Fe2+被氧化，转移0.2 mol电子，D错误； 故选D。 10．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向板 D．充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连 【答案】D 【详解】A．放电时，负极Pb发生反应：，正极PbO2发生反应：，两极均生成PbSO4沉淀，质量均增大，A正确； B．放电时总反应为，消耗H2SO4，溶液中H+浓度降低，pH增大，B正确； C．放电时为原电池，电子从负极（Pb）经导线流向正极（PbO2），C正确； D．充电时为电解池，铅酸蓄电池的正极发生氧化反应，作为电解池阳极，连接外接电源正极，D错误； 故选D。 11．（25-26高二上·江苏苏州·期中）铅酸蓄电池工作时的反应为。某状态下测得两电极的质量都增加，下列有关该状态下的说法不正确的是 A．铅酸蓄电池正在放电 B．极反应式为 C．该状态下由极向极移动 D．一段时间后，溶液的增大 【答案】C 【分析】铅蓄电池的电极材料分别为Pb和PbO2，放电时负极电极反应为Pb-2e-+=PbSO4，正极电极反应为PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，放电时两电极的质量都增加，则a为负极，b为正极，放电总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，以此来解答。 【详解】A．由分析可知，图中的装置为原电池，则该铅蓄电池正在放电，故A正确； B．由分析可知，b为正极，正极电极反应PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，故B正确； C．原电池中，阴离子向负极移动，即由b极向a极移动，故C错误； D．放电时，由电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，氢离子浓度减小，pH增大，故D正确； 故选C。 12．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 【答案】B 【详解】A．该电池负极是金属锂，锂性质活泼，碳酸盐溶液为水溶液，锂会与水反应，碳酸盐溶液不能作为电解质，A错误； B．充电时阳极发生氧化反应，放电时正极反应为，充电时阳极反应为其逆过程，即充电时阳极的电极反应为，B正确； C．放电时总反应中被还原生成，是还原产物而非氧化产物，C错误； D．总反应中转移电子消耗 ，则转移电子消耗 ，标准状况下消耗CO2的体积为，D错误； 故选B。 二、解答题 13．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题： (1)如图是乙烷燃料电池的工作原理示意图。 ①电池的负极的电极反应式为_______。 ②电池工作一段时间后，NaOH溶液的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)通过离子交换膜组合工艺电解MnSO4溶液，可获得Mn、MnO2并实现H2SO4的回收，原理如图所示： ①阳极的电极反应式为_______。 ②阴极区溶液接近中性时Mn的产率最高的原因是_______。 ③选择合适的离子交换膜，中格室回收H2SO4的过程可描述为______。 【答案】(1) 减小 (2) 若溶液酸性较强，氢离子浓度较大，而氢离子的放电能力强于Mn2+，则阴极氢离子放电，不利于Mn2+放电；若溶液碱性较强，则Mn2+会与OH-结合生成Mn(OH)2，会降低溶液中Mn2+的浓度，不利于Mn2+放电，因此溶液接近中性时Mn的产率最高 离子交换膜a为质子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜，电解池工作时阳极室的H+、阴极室的分别迁移到中格室，从而实现H2SO4的回收 【分析】（1）碱性乙烷燃料电池中，乙烷失电子，则电极a为负极，负极反应为，通入O2的电极b为正极，正极反应为，总反应方程式为； （2）与电源正极相连的电极为阳极，阳极Mn2+失电子生成MnO2，电极反应式为，与电源负极相连的电极为阴极，阴极Mn2+得电子生成Mn，电极反应式为，中格室实现硫酸的回收，则阳极室的H+经过离子交换膜a移向中格室，阴极室的经过离子交换膜b移向中格室，因此离子交换膜a为质子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜。 【详解】（1）①由分析可知，电池的负极的电极反应式为； ②由分析可知，总反应方程式为，NaOH不断被消耗，且反应有水生成，因此电池工作一段时间后，NaOH溶液的浓度减小； （2）①由分析可知阳极的电极反应式为； ②若溶液酸性较强，氢离子浓度较大，而氢离子的放电能力强于Mn2+，则阴极氢离子放电，不利于Mn2+放电；若溶液碱性较强，则Mn2+会与OH-结合生成Mn(OH)2，会降低溶液中Mn2+的浓度，不利于Mn2+放电，因此溶液接近中性时Mn的产率最高； ③由分析可知，离子交换膜a为质子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜，电解池工作时阳极室的H+、阴极室的分别迁移到中格室，从而实现H2SO4的回收。 14．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）化学能可以转化为多种形式的能量，利用化学能是人类文明进步的标志之一。回答下列问题： (1)化学键的键能是断开1 mol化学键时需要吸收的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知： 共价键 P-P P-O O=O 键能/kJ·mol-1 198 360 498 根据表格中数据计算，P4(白磷)与O2反应理论上生成1 mol P4O6需要放出_______kJ能量。 (2)利用锌、铜做电极，稀硫酸作为电解质溶液可以设计成一组原电池装置。每消耗1 mol Zn，理论上电解质溶液的质量增加_______g。 (3)某种燃料电池的工作原理如图所示，a、b均为惰性电极。 ①根据图中电子流动的方向，应从_______(填“A”或“B”)端口通入O2。 ②假设使用的“燃料”是H2，KOH溶液中K+向_______(填“a”或“b”)极移动，每消耗0.224 L(标准状况)H2，理论上转移电子的物质的量为_______mol。 【答案】(1)1638 (2)63 (3) B b 0.02 【详解】（1）P4(白磷)与O2反应生成P4O6的化学方程式为：，该反应的，则P4(白磷)与O2反应理论上生成1 mol P4O6需要放出1638 kJ能量； （2）利用锌、铜做电极，稀硫酸作为电解质溶液，设计成一组原电池装置，其总反应为：，每消耗1 mol Zn，电解质溶液增加1 mol Zn2+，同时减少2 mol H+(生成1 mol H2)，则理论上电解质溶液的质量增加； （3）①由图可知，电子由a极经外电路流向b极，则a极为负极，A端口通入燃料，b极为正极，B端口通入氧气； ②K+为阳离子，在原电池中向正极移动，则KOH溶液中K+向b极移动，假设使用的燃料是H2，电解质溶液是KOH溶液，则负极反应式为：，每消耗，理论上转移电子的物质的量为0.02 mol。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 原电池的工作原理 化学电源 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.了解原电池的工作原理。能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 2.掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题。 4.了解化学电源的分类及常见化学电源的构成。 预习重点 1.原电池的工作原理。 2.常见的化学电源；燃料电池的工作原理。 预习难点 1.原电池的设计；原电池电极反应式的书写。 2.化学电池电极反应式的书写。 情｜境｜启｜思 我们的生活离不开电。电池是如何将化学能转化为电能的？观察下图中的几种电源，思考它们相同和不同之处？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 原电池的工作原理 1.概念：原电池是利用将______能转化为______能的装置。 2.铜锌原电池 (1)【实验探究】 【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。 【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。 实验现象 实验结论 实验1 溶液的温度______ Zn与CuSO4溶液反应________ 实验2 插入盐桥：①锌片______，铜片________ ②CuSO4溶液________ ③电流计指针________ ______电流产生 取出盐桥：____________________ ______电流产生 (2)结论：实验1的能量变化的主要形式为______能转化为______能；实验2的能量变化的主要形式为______能转化为______能。 (3)铜锌原电池的工作原理 Zn片为______极，电极反应式为 ，反应类型是______反应。 Cu片为______极，电极反应式为 ，反应类型是______反应。 总反应式为____________________ 电子的流动方向：______→导线→______。 盐桥中K+移向____________________溶液，Cl-移向______________溶液。 3.原电池的构成 (1)半电池：原电池由两个半电池组成，半电池包括________和__________。 (2)电极材料：一般情况下，两个活泼性______的电极，相对活泼的金属作______极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作______极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过______和______连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过______连接起来，盐桥中通常是装有含______________的琼脂。 【特别提醒】 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 4.原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为______的________反应，且ΔH______0。 (2)半反应：负极______电子，发生______反应；正极______电子，发生______反应。 (3)电子流向：电子由______经导线流向______。 (4)离子流向：盐桥中的______流向正极，______流向负极。 (5)盐桥的作用： ①______________________________。 ②______________________________________________。 【例1】 一种用于心脏起搏器的微型电池，其电极材料是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的、溶解在中形成的溶液。该电池的总反应为：，下列说法正确的是 A．可以用来代替以降低成本 B．负极反应式为： C．电池工作(放电)过程中，被还原为 D．电池工作过程中，金属锂提供电子的物质的量与析出硫的物质的量之比为 【即练1】 用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法错误的是 A．电池部分能产生电流的直接驱动力是结合，导致两极区产生浓度差 B．电池部分的总反应为 C．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 D．外电路通过时，理论上两电极质量变化相差128 g 【即练2】一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴(h+)，双极膜中H2O解离出的H+和OH-分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．工作时，GDE电极的电势高于Fe2O3电极 B．双极膜中H2O解离出的H+向GDE电极移动 C．左室发生的电极反应式： D．工作一段时间，当电路中转移1mole-，右室增重16 g 知识点02 原电池的设计 1.实验探究原电池的设计 【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。 (1)画出原电池构造示意图，指出正负极。 (2)写出原电池的电极反应式 负极：____________________正极：____________________ 2.设计原电池的方法 (1)外电路 负极：______强的物质被氧化，向外电路提供电子； 正极：______强的物质被还原，从外电路得到电子。 (2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做______移动，______离子移向正极，______离子移向负极。 【特别提醒】设计原电池的要点 (1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。 (3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。 一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。 如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。 【例1】 依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液Y是溶液 B．X电极发生的电极反应为 C．盐桥中的移向溶液 D．若两电极初始质量相等，当电路中转移0.2 mol的电子，两电极质量差28 g 【即练1】 如图所示原电池装置中，X、Y为活泼性不同金属电极，电解质溶液为稀盐酸，电子流向如图所示。下列说法错误的是 A．电路中电流方向为Y电极→导线→X电极→电解质溶液 B．X电极上发生还原反应，质量减轻 C．若两电极分别为Zn和Cu，则X为Zn，Y为Cu D．若X电极为Fe，则Y电极上产生氢气，Cl﹣移向X极 【即练2】按下列选项要求组成的原电池中，原电池的总反应为的是 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、Ag Cu、Pt Fe、Zn 电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 知识点03 化学电源 1．一次电池 (1)一次电池的特点 一次电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后不能______。 (2)常见的一次电池 ①碱性锌锰干电池 池反应式：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：________________________________________； 正极反应式：________________________________________。 ②银锌纽扣电池： 电池反应式：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。 负极反应式：____________________________________________________________。 正极反应式：____________________________________________________________。 2．二次电池 (1)二次电池的特点 二次电池又称为充电电池或蓄电池，放电后可以______使活性物质获得再生。 (2)铅蓄电池 ①铅蓄电池的放电反应为______反应 负极：________________________________________正极：____________________ 电池反应：____________________ ②铅蓄电池的充电反应 阴极：____________________阳极：_____________________ 总反应：____________________________________________________________________________________________ ③铅蓄电池的充、放电原理的化学方程式为：________________________________________。 3．新型二次电池 (1)新型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等。 (2)锂离子电池 ①锂离子电池的组成 正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4）或钴酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子______或______结构的化合物； 负极材料大多数是______材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 电解质溶液是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的________中。 ②锂离子电池的工作原理 负极：________________________________________正极：____________________电池反应：__________________________________________________________________________ 【特别提醒】书写电极反应式时，必须遵循的三个原则 (1)在电极反应式中，只有能溶于水的强电解质才能写成离子。 (2)在酸性溶液中，可发生消耗H＋和产生H＋的反应，不可能发生消耗OH－和产生OH－的反应，同理在碱性溶液中，可发生消耗OH－和产生OH－的反应，不可能发生消耗H＋和产生H＋的反应。 (3)明确电解质形态是溶液的、熔盐的还是固态的；电极反应的产物与电解质溶液中的物质有没有后续反应；体系中有没有不共存的微粒存在。 4．燃料电池 (1)概念和特点 ①概念：燃料电池是利用______和______之间发生的氧化还原反应，将化学能______转化为电能的化学电池。氢气、甲烷、甲醇、肼（N2H4）、氨等都可以作为燃料。 ②特点：氧化剂和还原剂在工作时不断从________，同时将电极反应产物不断________。 (2)氢氧燃料电池的工作原理（电解液为KOH溶液） 氢氧燃料电池用多孔金属作电极，不断充入的氢气和氧气分别在两极发生______反应和______反应。 负极：________________________________________ 正极：________________________________________ 电池反应：________________________________________ (3)燃料电池的优点 ①工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。 ②能量转换率高，有利于节约能源。 ③排放的废弃物少，绿色环保。 【例1】 与其他锂电池相比，锂-二氧化锰电池材料和制造成本相对较低，且安全性很好，所以，它也是当今世界应用最广泛的商品锂电池。电池放电时的总反应为，下列说法错误的是 A．电池工作时，b极发生还原反应 B．电池工作时，移向a极 C．溶剂不可由和混合而成 D．a极质量减少时，电路中转移电子 【即练1】 锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【即练2】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（）]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： 下列说法正确的是 A．放电时，侧作负极 B．依据移动方向判断，图示中的电池处于充电状态 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 一、单选题 1．（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种高容量水系电池如图，以酸性MnSO4溶液作电解质，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少。下列说法正确的是 A．充电时电极Ⅰ发生氧化反应 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时电子由电极Ⅱ经外电路流向电极Ⅰ D．理论上充电时每转移2 mol e-电极Ⅰ质量增加55 g 2．（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 3．（25-26高二上·江苏镇江·期中）科学家最近发明了一种电池，电解质为、、稀硫酸，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域()，结构示意图如图。下列说法不正确的是 A．R区域的电解质浓度逐渐增大 B．Y膜是阴离子交换膜 C．放电时电极上反应为： D．理论上当电路中通过2 mol电子，N极区溶液质量减少96 g 4．（25-26高二上·江苏扬州·期中）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随着反应温度升高，(消耗转移的电子数)增大。下列说法正确的是 A．放电时，向上通过固态电解质膜 B．温度较高时放电，正极电极反应为 C．充电时，锂电极接电源负极，发生氧化反应 D．熔融盐中的质量分数大小不影响充放电速率 5．（24-25高二下·江苏扬州·期中）一种微生物脱盐电池可处理有机废水，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含的溶液为例）。下列说法正确的是 A．该装置工作时将电能转化为化学能 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．负极反应为 D．该装置工作时，b电极上有生成 6．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法正确的是 A．放电过程中，电流从极经过导线流向极 B．电池单元组越多电压越大 C．负极的电极反应： D．放电过程中，从片移向片 7．（25-26高三上·江苏南京·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极A为正极 B．电极B上发生还原反应 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极A上参与的电极反应式为： 8．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）某学习小组的同学查阅相关资料得知，氧化性；，设计了盐桥式原电池，如下图。盐桥中装有琼脂与饱和溶液（工作过程中渗入的电解质忽略不计）。下列叙述中正确的是 A．甲烧杯的石墨为负极 B．电池工作一段时间后，乙烧杯溶液中的物质的量增加 C．外电路中每通过2mol电子，盐桥中会减少2mol离子 D．乙烧杯中发生的电极反应为： 9．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）根据反应（未配平）设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是 A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应 B．甲烧杯中的电极反应式： C．电池工作时，盐桥中的阴阳离子分别向乙和甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡 D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为 10．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH增大 C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向板 D．充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连 11．（25-26高二上·江苏苏州·期中）铅酸蓄电池工作时的反应为。某状态下测得两电极的质量都增加，下列有关该状态下的说法不正确的是 A．铅酸蓄电池正在放电 B．极反应式为 C．该状态下由极向极移动 D．一段时间后，溶液的增大 12．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 二、解答题 13．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题： (1)如图是乙烷燃料电池的工作原理示意图。 ①电池的负极的电极反应式为_______。 ②电池工作一段时间后，NaOH溶液的浓度_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)通过离子交换膜组合工艺电解MnSO4溶液，可获得Mn、MnO2并实现H2SO4的回收，原理如图所示： ①阳极的电极反应式为_______。 ②阴极区溶液接近中性时Mn的产率最高的原因是_______。 ③选择合适的离子交换膜，中格室回收H2SO4的过程可描述为______。 14．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）化学能可以转化为多种形式的能量，利用化学能是人类文明进步的标志之一。回答下列问题： (1)化学键的键能是断开1 mol化学键时需要吸收的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知： 共价键 P-P P-O O=O 键能/kJ·mol-1 198 360 498 根据表格中数据计算，P4(白磷)与O2反应理论上生成1 mol P4O6需要放出_______kJ能量。 (2)利用锌、铜做电极，稀硫酸作为电解质溶液可以设计成一组原电池装置。每消耗1 mol Zn，理论上电解质溶液的质量增加_______g。 (3)某种燃料电池的工作原理如图所示，a、b均为惰性电极。 ①根据图中电子流动的方向，应从_______(填“A”或“B”)端口通入O2。 ②假设使用的“燃料”是H2，KOH溶液中K+向_______(填“a”或“b”)极移动，每消耗0.224 L(标准状况)H2，理论上转移电子的物质的量为_______mol。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $