1.2 化学能转化为电能--电池 第2课时（讲义）化学鲁科版选择性必修1

本讲义聚焦化学电源核心知识点，以原电池原理为基础，系统梳理一次电池（锌锰干电池）、二次电池（铅蓄电池、锂离子电池）、燃料电池的分类、结构及工作原理，通过电极反应式书写与介质影响分析，构建电化学模型。 资料特色在于结合课标设计“特别提醒”“随学随练”及题型示例，通过不同介质下电极反应配平培养科学思维，拓展燃料电池应用体现科学探究与实践，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

第一章 化学反应与能量转化 第二节 化学能转化为电能 第2课时 化学电源 课标要点 1.认识一次、二次、燃料电池，理解化学能→电能转化，深化原电池原理。 2.掌握常见电池（锌锰、铅蓄、氢氧燃料电池）工作原理、电极反应与总反应。 3.能书写不同介质下电极方程式，了解电池应用与环保，建立电化学模型。 学习重难点 重点： 1.三类化学电源结构、原理、电极判断。 2.电极反应式书写，结合酸、碱、中性介质配平。 3.二次电池放电（原电池）、充电（电解池）规律。 难点： 1.陌生、复杂电池电极判断与反应式书写。 2.燃料电池不同电解质（酸、碱、熔融盐）产物差异与配平。 3.二次电池充放电两极互换、电子守恒、粒子移动综合分析。 知识点 化学电源及其分类 一次电池 1．化学电源的分类 （1）电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以________而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为________的化学电源。 （2）判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 2．一次电池（锌锰干电池） ①酸性锌锰干电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作________ 电极反应 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池 b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池 ②碱性锌锰干电池 结构 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 特点 比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电 特别提醒 解一次电池题目先分清正负极，活泼金属作负极发生氧化反应。书写电极反应式必须结合电解液酸碱性配平，产物不能与介质反应。牢记一次电池不可充电，反应不可逆。解题时抓住总反应拆分两极半反应，保证转移电子数目相等。区分普通锌锰与碱性锌锰电池产物差异，碱性电池无氨气生成。注意离子移动规律，阳离子向正极迁移，电子仅在外电路导线传导。 随学随练 1．酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法不正确的是 A．石墨作电池的正极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 2．碱性锌锰干电池的构造示意图如下。电池的总反应：，下列关于该电池的说法正确的是 A．工作时电子由经外电路流向 B．工作时向负极方向移动 C．放电一段时间后电池内pH减小 D．正极的电极反应式为： 知识点 二次电池 ①铅酸蓄电池 结构 铅酸蓄电池是由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板覆盖有Pb，________作电解质溶液 电极反应 总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极 Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 特点 常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全 ②锂离子电池 电极反应 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 反应过程 放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化 【特别提醒】 分析二次电池放电过程，完全遵循原电池规律，金属负极失电子发生氧化反应。拆分电极反应时，结合溶液酸碱性补水、氢离子或氢氧根配平电荷，两极转移电子数必须相等。可由总反应直接推导正、负极半反应。离子移动遵循阳离子向正极、阴离子向负极移动，电子仅在外电路流动。做题注意电池消耗与恢复的物质，准确判断电极反应物与生成物。 随学随练 1．铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Pb 发生还原反应 B．放电时，溶液中 移向 极 C．充电时，电解质溶液酸性增强 D．充电时， 电极反应式： 2．汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：，根据此反应判断下列叙述中正确的是 A．是电池的负极 B．得电子，被还原 C．正极的电极反应式为： D．电池放电时，溶液酸性增强 知识点 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 ①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站” 3．燃料电池电极反应式的书写方法 如CH4碱性________燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 【特别提醒】 燃料电池解题核心：燃料永远作负极发生氧化，氧气为正极发生还原。书写电极反应优先看电解质环境，酸性介质产物为水，碱性介质生成水与碳酸根。配平时用电荷守恒，借助 H⁺、OH⁻、H₂O 平衡式子。总反应等同于燃料燃烧方程式，拆分两极反应要保证电子数目一致。牢记电子只在外电路移动，阳离子朝正极迁移，阴离子移向负极。 随学随练 1．一定条件下发生，将此反应放出的热用于火力发电，整个过程的能量转化效率为。下列说法错误的是 A．等质量的和完全燃烧，前者耗量多 B．若产物为，则生成等质量的时，反应放出的热量会减少 C．若将该反应设计成燃料电池，能量转化效率为，则 D．若将该反应设计成燃料电池，可以选择稀或溶液作电解质 2．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 拓展 燃料电池再探究 1．常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃料电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 总反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应：2H2＋O2===2H2O 甲烷燃料电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇燃料电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电池　 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 2．书写燃料电池电极反应式的三步骤 —— —— —— 3.燃料电池注意事项 (1)H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 (2)电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 (3)燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 (4)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。 (5)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO。 活学活用 1．以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。氨燃料电池使用的电解质溶液是溶液，电池反应为。下列有关说法错误的是（    ） A．氨燃料电池在充电时，向电池的负极移动 B．氨燃料电池在放电时，负极反应为 C．以氨气代替氢气的主要优点是氨气易液化、易储存 D．燃料电池的能量转化率一般比普通电池的高 2．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 A．b电极是正极 B．总反应方程式为2H2+O2＝2H2O C．负极发生还原反应，正极发生氧化反应 D．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色电源 题型 一次电池 ▌例1 碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，其构造示意图如下。下列关于该电池及其工作原理的说法不正确的是 A．负极反应为： B．作正极反应物，发生还原反应 C．电池工作时，向正极方向移动 D．可储存时间比普通锌锰电池长 解题贴士 判断一次电池电极，还原剂所在一极为负极，发生氧化反应。书写电极反应结合电解液酸碱性配平粒子，产物不可与介质反应。由总反应拆分两极半反应，保证电子守恒。牢记阳离子移向正极、阴离子移向负极，电子只在外电路传导，电池反应不可逆，不可充电。 ▌对点练1-1 碱性锌锰电池的总反应为：，其装置如图所示。下列关于该电池的说法中正确的是 A．负极的电极反应式为 B．电子由Zn电极通过电解质溶液流向MnO2电极 C．电池工作时，溶液中的向MnO2电极迁移 D．放电时，负极材料质量减小，正极材料质量不变 ▌对点练1-2 碱性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向正极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 题型 二次电池 ▌例2 铅酸蓄电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．既是电池的负极反应物也是负极材料 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时向负极方向移动 D．电池工作时，极发生 解题贴士 分析二次电池放电过程，遵循原电池原理，失电子物质作负极。结合电解质酸碱性书写电极反应，两极转移电子数保持相等。总反应可拆分为正负两极反应，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。根据总反应快速判断两极反应物与生成物，依托电子守恒完成相关计算。 ▌对点练2-1化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 ▌对点练2-2铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是 A．电池放电时总反应为 B．电池放电时，减小 C．电池充电时，正极质量增加 D．铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低 题型 燃料电池 ▌例3一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。 下列有关说法正确的是 A．电极A为负极，消耗CO和H2的物质的量之比为1：1 B．催化重整反应每消耗1 mol CH4理论上转移3 mol e- C．电池工作时，CO向电极A移动 D．电极A上生成CO2的量等于电极B上消耗CO2的量 解题贴士 燃料电池解题固定规律：燃料一定为负极发生氧化，氧气在正极发生还原。书写电极反应先区分介质，酸性环境产物为水，碱性、熔融碳酸盐产物多含碳酸根。配平依靠电子、电荷、原子守恒，灵活用水、氢离子、氢氧根调平。总反应等同燃料燃烧方程式，两极电子转移量相同。牢记电子仅在外电路移动，电解质内阳离子流向正极，阴离子流向负极。 ▌对点练3-1 （多选）一种电化学装置可将转化为，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极发生氧化反应 B．电极发生的电极反应式： C．一段时间后浓度不变 D．电路中每转移电子，消耗 ▌对点练3-2 由深海所牵头研制的新概念潜水器——“鹿岭号”深海多位点着陆器使用了镁-海水燃料电池，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．金属镁作正极材料 B．放电时，电解质溶液中的向负极移动 C．可使用金属钠代替镁作钠-海水燃料电池的电极材料 D．氧气在电极表面发生反应 题型 新型电池 ▌例4（多选）科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮，该装置示意图如下。有关该微生物电池说法正确的是 A．电流由m极转移到n极 B．H+可通过质子交换膜移向右侧极室 C．每生成1 mol CO2转移e-的物质的量为4 mol D．m电极反应为2NO3-+6H2O+10e-N2+12OH- 解题贴士 陌生新型原电池先找自发氧化还原，失电子物质为负极，发生氧化反应。燃料类电池可燃物固定作负极，氧气为正极。写电极反应结合电解液环境配平，借助水、氢离子、氢氧根平衡电荷。两极转移电子数目守恒，可用于定量计算。外电路电子由负极流向正极，溶液中阳离子移向正极、阴离子移向负极，电子不会进入电解质溶液。 ▌对点练4-1我国科学家设计了一种新型Zn-S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为：、，下列说法错误的是 A．放电时锌电极发生的反应为 B．该电池充电时的浓度增大 C．该电池放电时电子从锌电极流出 D．每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol ▌对点练4-2一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．工作时，电能转化为化学能 B．工作时，工作电极发生还原反应 C．工作时，电子由工作电极通过导线转移到对电极，再经过电解质溶液回到工作电极 D．工作时，对电极区的电极反应为 基础通关 1．某科研所利用电化学原理制备硫酸，原理如下(质子交换膜仅允许H+通过)。下列说法正确的是 A．该装置利用原电池原理，通入SO2的电极反应为： B．该装置工作时，H+由右室经质子交换膜进入左室 C．忽略溶液体积变化，图中正极区溶液pH可能不变 D．常温下，消耗22.4 L O2，电路中有4 mol电子通过 2．锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中 3．以、及熔融为原料制成的燃料电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．石墨Ⅰ极为负极 B．石墨Ⅰ极的电极反应式为 C．电解质中向石墨Ⅱ极移动 D．若电路中有1 mol电子转移，则石墨Ⅱ极消耗 4．某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是 A．铜作负极被还原 B．银电极的电极反应式为： C．电子从铜片经外电路流向银片 D．向银电极移动 5．化学学习小组设计下图装置进行实验。下列说法中错误的是 A．打开开关，观察到锌上有气体产生，铜上无现象 B．接通开关，形成原电池，锌为负极，铜为正极 C．接通开关，形成原电池，电子由锌电极流出经过溶液流向铜片 D．接通开关，铜片上有气体产生，电极反应式为 6．锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是 A．电池放电时电极逐渐溶解 B．石墨为正极 C．电子由石墨经导线流向片 D．电池放电时实现了化学能向电能的转化 7．锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应为：，图为其构造示意图。下列说法不正确的是 A．Zn电极为负极 B．电子由负极经过电解质溶液移向正极 C．正极反应式：Ag2O + 2e- + H2O = 2OH- +2Ag D．电池工作时，电解质溶液中的OH- 不断向负极移动 8．酸性锌锰干电池的构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．电子由石墨棒通过内电路流向锌筒 B．石墨作电池的正极材料 C．电池工作时，向正极方向移动 D．锌筒发生的电极反应为 9．近年来我国科学家在化学领域取得多项成果。下列成果属于在固态电池材料方面创新的是 A．开发出新型荧光分子探针用于阿尔茨海默症诊疗 B．提出优化钙钛矿薄膜生成技术，更好地服务光伏产业 C．研发出型固态电解质并显著提升离子传导速度 D．设计出多孔配位聚合物吸附甲烷，提高其转化率 10．金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．金属M发生还原反应 B．该装置工作时将电能转化为化学能 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 素养提升 11．科学家研发了一种可植入体内的燃料电池，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池产生电能，刺激人工模拟胰岛B细胞释放胰岛素，降低血糖水平。电池工作原理的模拟装置如图(G-CHO代表葡萄糖)。下列说法错误的是 A．血糖正常时，该燃料电池不工作 B．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为1:2 C．电流方向：纳米Cu(1)电极→胰岛B细胞→纳米Cu(2)电极 D．纳米Cu(2)电极发生的反应： 12．利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子流向：A电极→用电器→B电极 B．若有机物为乙酸，处理1mol有机物，4molH+透过质子交换膜移动到右室 C．该过程将化学能转化为电能 D．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-2e-=Y+2H+ 13．银锌纽扣电池(图1)是日常生活中常见的一次性电池，放电时的总反应为，工作原理如图2。下列说法错误的是 A．Zn电极为负极 B．电池工作过程中，电解质溶液中向Zn电极迁移 C．正极发生反应： D．电池工作一段时间后，KOH溶液浓度降低 14．科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气的电池，其工作原理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电极b的电极反应为 B．电子流向为：b→导线→a→硫酸溶液→b C．理论上每消耗，外电路中转移个电子 D．电池工作时，向电极b移动 15．利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子流向：电极B→负载→电极A B．电极A上的反应式为： C．若有机物为葡萄糖，处理有机物，电路中转移电子 D．质子交换膜允许氢离子通过，B电极附近溶液pH减小 迁移创新 16．我国科学家研究出一种新型水系Zn—C2H2电池，既能实现乙炔加氢又能提供电能，工作原理如下图所示。阴离子交换膜只允许阴离子通过。下列说法正确的是 A．b电极电势高于a电极 B．电池工作时，通过阴离子交换膜向a极移动 C．a极的电极反应式为 D．电路中转移2 mol电子时，理论上b极室中溶液质量增大9 g 17．我国科技工作者设计了工作原理如图所示的装置，实现对废水中有机物的无害化处理。下列说法正确的是 A．N极为正极，发生氧化反应 B．M极上的电极反应为 C．电池工作时，电子由M极流出经离子交换膜流向N极 D．电池工作时，电流由M极流向N极 18．请回答下列问题： (1)下列反应中，属于吸热反应的是______________________(填序号)。 ①钠与冷水的反应     ②镁条与盐酸的反应 ③晶体与混合搅拌 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ⑤甲烷在氧气中燃烧 ⑥生石灰溶于水 (2)已知相关化学键键能数据如下： 化学键 键能 436 391 946 写出与反应生成的热化学方程式：________________________________________。 (3)已知：①  ；②   。 求反应的______。 (4)现有如图所示的原电池装置，放电开始前电极和电极的质量相等。 ①当图中的电解质溶液为溶液时，正极是__________(填“Cu”或“Zn”)，发生的电极反应为_______________________________________________________________。 ②当图中电解质溶液更换为溶液时，后取出锌片和铜片并测量质量，测得铜片质量比锌片质量多129 g，则理论上外电路中转移电子的数目为____________(用含的代数式表示，为阿伏加德罗常数的值)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 化学反应与能量转化 第二节 化学能转化为电能 第2课时 化学电源 课标要点 1.认识一次、二次、燃料电池，理解化学能→电能转化，深化原电池原理。 2.掌握常见电池（锌锰、铅蓄、氢氧燃料电池）工作原理、电极反应与总反应。 3.能书写不同介质下电极方程式，了解电池应用与环保，建立电化学模型。 学习重难点 重点： 1.三类化学电源结构、原理、电极判断。 2.电极反应式书写，结合酸、碱、中性介质配平。 3.二次电池放电（原电池）、充电（电解池）规律。 难点： 1.陌生、复杂电池电极判断与反应式书写。 2.燃料电池不同电解质（酸、碱、熔融盐）产物差异与配平。 3.二次电池充放电两极互换、电子守恒、粒子移动综合分析。 知识点 化学电源及其分类 一次电池 1．化学电源的分类 （1）电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （2）判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 2．一次电池（锌锰干电池） ①酸性锌锰干电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池 b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池 ②碱性锌锰干电池 结构 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 特点 比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电 特别提醒 解一次电池题目先分清正负极，活泼金属作负极发生氧化反应。书写电极反应式必须结合电解液酸碱性配平，产物不能与介质反应。牢记一次电池不可充电，反应不可逆。解题时抓住总反应拆分两极半反应，保证转移电子数目相等。区分普通锌锰与碱性锌锰电池产物差异，碱性电池无氨气生成。注意离子移动规律，阳离子向正极迁移，电子仅在外电路导线传导。 随学随练 1．酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法不正确的是 A．石墨作电池的正极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】B 【分析】锌锰干电池属于一次电池，其中锌筒为负极，石墨棒为正极，氯化铵糊为电解质溶液，据此回答。 【详解】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A正确； B．原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B错误； C．发生得电子的还原反应，故C正确； D．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，故D正确； 故选B。 2．碱性锌锰干电池的构造示意图如下。电池的总反应：，下列关于该电池的说法正确的是 A．工作时电子由经外电路流向 B．工作时向负极方向移动 C．放电一段时间后电池内pH减小 D．正极的电极反应式为： 【答案】D 【分析】根据原电池原理和电池总反应，Zn作负极，失电子发生氧化反应；作正极，得电子发生还原反应。 【详解】A．原电池工作时电子由负极经外电路流向正极，该电池中Zn为负极，为正极，故电子由Zn经外电路流向，A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，故向正极方向移动，B错误； C．根据电池总反应可知水会不断被消耗，电解质溶液即KOH溶液的浓度会增大，pH值增大，C错误； D．该电池为碱性环境，正极的电极反应式为，D正确； 故答案选D。 知识点 二次电池 ①铅酸蓄电池 结构 铅酸蓄电池是由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板覆盖有Pb，稀硫酸作电解质溶液 电极反应 总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极 Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 特点 常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全 ②锂离子电池 电极反应 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 反应过程 放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化 【特别提醒】 分析二次电池放电过程，完全遵循原电池规律，金属负极失电子发生氧化反应。拆分电极反应时，结合溶液酸碱性补水、氢离子或氢氧根配平电荷，两极转移电子数必须相等。可由总反应直接推导正、负极半反应。离子移动遵循阳离子向正极、阴离子向负极移动，电子仅在外电路流动。做题注意电池消耗与恢复的物质，准确判断电极反应物与生成物。 随学随练 1．铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Pb 发生还原反应 B．放电时，溶液中 移向 极 C．充电时，电解质溶液酸性增强 D．充电时， 电极反应式： 【答案】C 【详解】A．放电时Pb为负极，失电子发生氧化反应，A错误； B．放电时为原电池装置，阳离子移向正极（极），不会向Pb极移动，B错误； C．充电时总反应为，反应生成，溶液中浓度增大，酸性增强，C正确； D．充电时电极为阳极，发生失电子的氧化反应，且反应应有参与，产物含，给出的反应式不符合反应类型和产物事实，D错误； 故选C。 2．汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：，根据此反应判断下列叙述中正确的是 A．是电池的负极 B．得电子，被还原 C．正极的电极反应式为： D．电池放电时，溶液酸性增强 【答案】B 【分析】铅蓄电池放电时为原电池。负极铅失电子并与硫酸根生成硫酸铅：；正极二氧化铅得电子：；总反应消耗硫酸并生成水，因此溶液酸性减弱。 【详解】A．在放电时发生还原反应，是正极活性物质，不是负极，A错误； B．中铅元素由+4价降至+2价，得到电子，被还原，B正确； C．题给反应式中铅失去电子，是负极氧化反应；正极反应应为：，C错误； D．由总反应可知放电时被消耗且生成水，硫酸浓度降低，溶液酸性减弱，D错误； 故选B。 知识点 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 ①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站” 3．燃料电池电极反应式的书写方法 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 【特别提醒】 燃料电池解题核心：燃料永远作负极发生氧化，氧气为正极发生还原。书写电极反应优先看电解质环境，酸性介质产物为水，碱性介质生成水与碳酸根。配平时用电荷守恒，借助 H⁺、OH⁻、H₂O 平衡式子。总反应等同于燃料燃烧方程式，拆分两极反应要保证电子数目一致。牢记电子只在外电路移动，阳离子朝正极迁移，阴离子移向负极。 随学随练 1．一定条件下发生，将此反应放出的热用于火力发电，整个过程的能量转化效率为。下列说法错误的是 A．等质量的和完全燃烧，前者耗量多 B．若产物为，则生成等质量的时，反应放出的热量会减少 C．若将该反应设计成燃料电池，能量转化效率为，则 D．若将该反应设计成燃料电池，可以选择稀或溶液作电解质 【答案】D 【详解】A．等质量的烃完全燃烧，氢元素质量分数越高耗氧量越大，中氢元素质量分数高于，故前者耗量多，A正确； B．液态水变为气态水需要吸收热量，因此产物为时，等量完全燃烧放出的热量减少，生成等质量时反应的量相同，故放出热量减少，B正确； C．火力发电需要经过化学能→热能→机械能→电能的转化过程，能量损失多，而燃料电池直接将化学能转化为电能，能量损失少，故，C正确； D．若选择KOH溶液作电解质，反应生成的会与反应生成，总反应与题干给出的反应不一致，因此不能选择KOH溶液作该反应的电解质，D错误； 故选D。 2．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 【答案】D 【分析】在甲醇燃料电池中，燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳，a是负极；氧气得电子发生还原反应生成水，b是正极。 【详解】A．a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确 B．根据，该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，消耗0.25mol氧气，则标况下消耗的体积为5.6L，故B正确； C．甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则电极的反应式为，故C正确； D．a是负极、b是正极，该燃料电池工作时由a极室向b极室移动，故D错误； 答案选D。 拓展 燃料电池再探究 1．常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃料电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 总反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 总反应：2H2＋O2===2H2O 甲烷燃料电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇燃料电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电池　 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 2．书写燃料电池电极反应式的三步骤 —— —— —— 3.燃料电池注意事项 (1)H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 (2)电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 (3)燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 (4)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。 (5)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO。 活学活用 1．以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。氨燃料电池使用的电解质溶液是溶液，电池反应为。下列有关说法错误的是（    ） A．氨燃料电池在充电时，向电池的负极移动 B．氨燃料电池在放电时，负极反应为 C．以氨气代替氢气的主要优点是氨气易液化、易储存 D．燃料电池的能量转化率一般比普通电池的高 【答案】A 【详解】A. 充电为电解过程，向阳极移动，即向电池的正极移动，A项错误； B. 氨燃料电池在放电时，负极反应为，B项正确； C. 氨气的熔沸点比氢气的高，易液化、易储存，C项正确； D. 燃料电池的能量转化率一般比普通电池的高，D项正确； 故选A。 2．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 A．b电极是正极 B．总反应方程式为2H2+O2＝2H2O C．负极发生还原反应，正极发生氧化反应 D．氢氧燃料电池是一种具有广泛应用前景的绿色电源 【答案】C 【详解】A. b电极通入氧气，氧气得到电子，因此是正极，A正确； B. 总反应方程式就是氢气燃烧的方程式，为2H2+O2＝2H2O，B正确； C. 负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C错误； D. 氢氧燃料电池的生成物是水，没有污染，因此是一种具有广泛应用前景的绿色电源，D正确；答案选C。 题型 一次电池 ▌例1 碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，其构造示意图如下。下列关于该电池及其工作原理的说法不正确的是 A．负极反应为： B．作正极反应物，发生还原反应 C．电池工作时，向正极方向移动 D．可储存时间比普通锌锰电池长 【答案】C 【详解】A．碱性环境中Zn为负极，失电子后与结合，给出的电极反应式满足原子、电荷守恒，A正确； B．为正极反应物，在正极得电子，Mn元素化合价降低，发生还原反应，B正确； C．原电池工作时，阴离子向负极移动，为阴离子，应向负极方向移动，C错误； D．碱性锌锰电池稳定性优于普通锌锰电池，可储存时间更长，D正确； 故选C。 解题贴士 判断一次电池电极，还原剂所在一极为负极，发生氧化反应。书写电极反应结合电解液酸碱性配平粒子，产物不可与介质反应。由总反应拆分两极半反应，保证电子守恒。牢记阳离子移向正极、阴离子移向负极，电子只在外电路传导，电池反应不可逆，不可充电。 ▌对点练1-1 碱性锌锰电池的总反应为：，其装置如图所示。下列关于该电池的说法中正确的是 A．负极的电极反应式为 B．电子由Zn电极通过电解质溶液流向MnO2电极 C．电池工作时，溶液中的向MnO2电极迁移 D．放电时，负极材料质量减小，正极材料质量不变 【答案】A 【详解】A．负极上Zn失电子，碱性环境下与结合生成，给出的电极反应式书写符合反应规律，A正确； B．电子仅能在外电路中定向移动，电解质溶液通过离子定向移动导电，电子无法通过电解质溶液，B错误； C．原电池工作时阴离子向负极迁移，应向负极（Zn电极）移动，而非正极电极，C错误； D．正极反应生成，有氢元素加入，正极材料质量增大；负极转化为，质量也增大，D错误； 故答案选A。 ▌对点练1-2 碱性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向正极方向移动 C．发生还原反应 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】C 【详解】A．碱性锌锰干电池中锌粉为负极材料，石墨为正极导电材料，A错误； B．原电池工作时阴离子向负极移动，为阴离子，应向负极方向移动，B错误； C．在正极得电子，锰元素化合价降低，发生还原反应，C正确； D．碱性环境下锌失电子后会与结合，不会生成游离的，电极反应式为，D错误； 故选C。 题型 二次电池 ▌例2 铅酸蓄电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．既是电池的负极反应物也是负极材料 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时向负极方向移动 D．电池工作时，极发生 【答案】A 【分析】铅酸蓄电池总反应为，电池工作时，失电子生成，作负极；得电子生成，作正极，以此进行分析； 【详解】A．由分析知，是电池的负极反应物也是电极材料，A正确； B．电池工作时消耗和，生成难溶于水的，故稀硫酸的浓度减小，B错误； C．电池工作时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故向正极方向移动，C错误； D．得电子生成，电极反应式为：，D错误； 故选A。 解题贴士 分析二次电池放电过程，遵循原电池原理，失电子物质作负极。结合电解质酸碱性书写电极反应，两极转移电子数保持相等。总反应可拆分为正负两极反应，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。根据总反应快速判断两极反应物与生成物，依托电子守恒完成相关计算。 ▌对点练2-1化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 【答案】B 【详解】A．酸性锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，故A错误； B．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，故B正确； C．铅蓄电池的负极为Pb，故C错误； D．铅蓄电池放电时，负极发生反应：，电极质量增大，故D错误； 故选：B。 ▌对点练2-2铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是 A．电池放电时总反应为 B．电池放电时，减小 C．电池充电时，正极质量增加 D．铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低 【答案】C 【分析】放电时，铅蓄电池中铅为负极，发生氧化反应：，氧化铅为正极，发生还原反应：，总反应为：； 【详解】A．由分析，放电时总反应为，A正确； B．放电时消耗硫酸，减小，B正确； C．充电时正极为电解池阳极，反应为，正极质量减小，C错误；   D．铅蓄电池为传统电池，硫酸铅的摩尔质量大，该电池缺点是笨重、比能量低，D正确； 故选C。 题型 燃料电池 ▌例3一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。 下列有关说法正确的是 A．电极A为负极，消耗CO和H2的物质的量之比为1：1 B．催化重整反应每消耗1 mol CH4理论上转移3 mol e- C．电池工作时，CO向电极A移动 D．电极A上生成CO2的量等于电极B上消耗CO2的量 【答案】C 【详解】A．电极A为通入燃料的负极，但催化重整反应生成CO和H₂的物质的量之比为1:3，因此消耗二者的比为1:3，不是1:1，A错误； B．催化重整反应为，C元素从-4价升高到+2价，每消耗1mol CH4转移6mol e-，B错误； C．原电池工作时阴离子向负极移动，电极A为负极，因此向电极A移动，C正确； D．负极（A）每转移4mol电子生成3mol CO2，正极（B）每转移4mol电子消耗2mol CO2，二者量不相等，D错误； 故答案选C。 解题贴士 燃料电池解题固定规律：燃料一定为负极发生氧化，氧气在正极发生还原。书写电极反应先区分介质，酸性环境产物为水，碱性、熔融碳酸盐产物多含碳酸根。配平依靠电子、电荷、原子守恒，灵活用水、氢离子、氢氧根调平。总反应等同燃料燃烧方程式，两极电子转移量相同。牢记电子仅在外电路移动，电解质内阳离子流向正极，阴离子流向负极。 ▌对点练3-1 （多选）一种电化学装置可将转化为，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极发生氧化反应 B．电极发生的电极反应式： C．一段时间后浓度不变 D．电路中每转移电子，消耗 【答案】BD 【分析】该装置为原电池（燃料电池）：通入的电极a，C元素化合价升高，失电子，为负极，电极反应式；通入空气的电极b，得电子，为正极，电极反应式；总反应为。据此分析。 【详解】A．电极b是正极，得电子发生还原反应，不是氧化反应，A错误； B．电极a（负极）中，中C为-4价，产物中C为-2价，1 mol 失去2 mol电子，结合原子守恒、电荷守恒配平，电极反应式，B正确； C．总反应为，反应生成使溶液体积增大，物质的量不变，浓度会减小，C错误； D．1 mol 反应时，O从0价变为-2价，总共得到4 mol电子，因此转移1 mol电子时，消耗的物质的量为，D正确； 故选BD。 ▌对点练3-2 由深海所牵头研制的新概念潜水器——“鹿岭号”深海多位点着陆器使用了镁-海水燃料电池，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．金属镁作正极材料 B．放电时，电解质溶液中的向负极移动 C．可使用金属钠代替镁作钠-海水燃料电池的电极材料 D．氧气在电极表面发生反应 【答案】B 【详解】A．总反应中Mg化合价从0升高为+2价，失电子发生氧化反应，应作负极材料，A错误； B．原电池放电时，阴离子向负极移动，为阴离子，故向负极移动，B正确； C．金属钠性质极活泼，会直接与海水中的水剧烈反应，无法稳定作电池电极材料，C错误； D．该电池电解质为中性海水，氧气得电子生成，正确电极反应为，选项反应式为酸性条件下的正极反应，不符合题意，D错误； 故选B。 题型 新型电池 ▌例4（多选）科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮，该装置示意图如下。有关该微生物电池说法正确的是 A．电流由m极转移到n极 B．H+可通过质子交换膜移向右侧极室 C．每生成1 mol CO2转移e-的物质的量为4 mol D．m电极反应为2NO3-+6H2O+10e-N2+12OH- 【答案】AC 【详解】A．原电池中电流在外电路由正极流向负极，在m极得电子生成，故m为正极、n为负极，电流由m极转移到n极，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，应移向左侧m极所在极室，B错误； C．写出电极n的反应式： ，生成6 mol CO2转移24 mol电子，则每生成1 mol CO2转移e-的物质的量为4 mol，C正确； D．废水为酸性环境，m极电极反应中不能生成，正确反应为，D错误； 故选AC。 解题贴士 陌生新型原电池先找自发氧化还原，失电子物质为负极，发生氧化反应。燃料类电池可燃物固定作负极，氧气为正极。写电极反应结合电解液环境配平，借助水、氢离子、氢氧根平衡电荷。两极转移电子数目守恒，可用于定量计算。外电路电子由负极流向正极，溶液中阳离子移向正极、阴离子移向负极，电子不会进入电解质溶液。 ▌对点练4-1我国科学家设计了一种新型Zn-S可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反应，分别为：、，下列说法错误的是 A．放电时锌电极发生的反应为 B．该电池充电时的浓度增大 C．该电池放电时电子从锌电极流出 D．每生成1 mol铜，外电路中通过10 mol 【答案】D 【详解】A．放电时锌为负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为，A正确； B．放电时被还原为、、，充电时上述物质发生氧化反应重新生成，故浓度增大，B正确； C．放电时电子从负极（锌电极）流出，经外电路流向正极，C正确； D．硫电极发生两步反应，第一步也会转移电子，因此每生成1 mol铜，外电路中通过的电子大于10 mol，D错误； 故答案选D。 ▌对点练4-2一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．工作时，电能转化为化学能 B．工作时，工作电极发生还原反应 C．工作时，电子由工作电极通过导线转移到对电极，再经过电解质溶液回到工作电极 D．工作时，对电极区的电极反应为 【答案】D 【详解】A．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．工作电极上HCHO转化为，C元素化合价升高，失电子发生氧化反应，B错误； C．电子只能在导线中移动，不会经过电解质溶液，电解质溶液依靠离子定向移动导电，C错误； D．对电极通入为正极，质子交换膜说明电解质为酸性环境，得电子与结合生成，电极反应为，D正确； 故选D。 基础通关 1．某科研所利用电化学原理制备硫酸，原理如下(质子交换膜仅允许H+通过)。下列说法正确的是 A．该装置利用原电池原理，通入SO2的电极反应为： B．该装置工作时，H+由右室经质子交换膜进入左室 C．忽略溶液体积变化，图中正极区溶液pH可能不变 D．常温下，消耗22.4 L O2，电路中有4 mol电子通过 【答案】C 【详解】A．通入的电极为负极，失电子发生氧化反应，正确的电极反应为，A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，通入的电极为正极，因此应由左室经质子交换膜进入右室，B错误； C．正极反应为，每转移4 mol电子，正极消耗4mol，同时恰好有4 mol从负极区迁移到正极区，忽略溶液体积变化，正极区溶液pH可能不变，C正确； D．常温不是标准状况，气体摩尔体积大于22.4L/mol，22.4L物质的量小于1mol，电路中转移电子小于4mol，D错误； 故答案选C。 2．锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中 【答案】D 【详解】A．铜电极为原电池正极，发生得电子的还原反应，A错误； B．电子仅能在外电路（导线）中移动，无法进入电解质溶液，电解质溶液依靠离子定向移动导电，B错误； C．乙池中每析出1molCu（质量为64g），就有1mol（质量为65g）从甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池总质量增大，C错误； D．若换为阴离子交换膜，负极Zn失电子生成使甲池正电荷增多，乙池中的会通过阴离子交换膜进入甲池，因此甲中，D正确； 故选D。 3．以、及熔融为原料制成的燃料电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．石墨Ⅰ极为负极 B．石墨Ⅰ极的电极反应式为 C．电解质中向石墨Ⅱ极移动 D．若电路中有1 mol电子转移，则石墨Ⅱ极消耗 【答案】D 【详解】A．石墨Ⅰ极通入，元素化合价从+4升高到中的+5，发生失电子的氧化反应，为负极，A正确； B．石墨Ⅰ极失电子，结合电解质中的生成，电极反应式为，电荷、原子均守恒，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，石墨Ⅱ极通入发生得电子的还原反应，为正极，故向石墨Ⅱ极移动，C正确； D．石墨Ⅱ极的电极反应为，转移4mol电子时消耗2mol ，故转移1 mol电子时消耗0.5 mol ，D错误； 故答案选D。 4．某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是 A．铜作负极被还原 B．银电极的电极反应式为： C．电子从铜片经外电路流向银片 D．向银电极移动 【答案】C 【分析】该装置中，铜易失电子发生氧化反应而作负极；银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，溶液中阴离子向负极移动，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，该原电池中铜作负极，发生氧化反应，A错误； B．该原电池中银为正极，银离子在其表面发生还原反应，电极反应式为：，B错误； C．原电池工作时，电子从铜电极经外电路流向银电极，C正确； D．原电池工作时，向铜电极移动，D错误； 故答案选C。 5．化学学习小组设计下图装置进行实验。下列说法中错误的是 A．打开开关，观察到锌上有气体产生，铜上无现象 B．接通开关，形成原电池，锌为负极，铜为正极 C．接通开关，形成原电池，电子由锌电极流出经过溶液流向铜片 D．接通开关，铜片上有气体产生，电极反应式为 【答案】C 【详解】A．打开开关，锌较活泼，铜不活泼，锌与稀硫酸直接反应，则可以观察到锌上有气体产生，铜上无现象，A正确； B．接通开关，形成原电池，锌较活泼，铜不活泼，则锌为负极，铜为正极，B正确； C．接通开关，形成原电池，锌较活泼，铜不活泼，则锌为负极，铜为正极，则电子由锌电极流出经过导线流向铜片，C错误； D．接通开关，锌较活泼，铜不活泼，则锌为负极，铜为正极，铜片上有气体产生，电极反应式为，D正确。 故选C。 6．锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是 A．电池放电时电极逐渐溶解 B．石墨为正极 C．电子由石墨经导线流向片 D．电池放电时实现了化学能向电能的转化 【答案】C 【分析】锌空气电池，较活泼的锌作负极，石墨作正极，据此分析解答。 【详解】A．锌电极为原电池负极，放电时Zn发生氧化反应失去电子转化为离子进入电解质溶液，电极逐渐溶解，A正确； B．石墨电极处通入空气，其中的氧气在石墨上发生得电子的还原反应，故石墨为正极，B正确； C．原电池中电子由负极经外电路流向正极，该电池中Zn为负极、石墨为正极，因此电子应由Zn经导线流向石墨，C错误； D．电池放电过程为原电池工作过程，可将化学能转化为电能，D正确； 故选C。 7．锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应为：，图为其构造示意图。下列说法不正确的是 A．Zn电极为负极 B．电子由负极经过电解质溶液移向正极 C．正极反应式：Ag2O + 2e- + H2O = 2OH- +2Ag D．电池工作时，电解质溶液中的OH- 不断向负极移动 【答案】B 【详解】A．由总反应可知Zn失电子发生氧化反应，故Zn电极为负极，A正确； B．原电池工作时，电子由负极沿外电路（导线）流向正极，电子无法通过电解质溶液，B错误； C．正极上得电子发生还原反应，碱性电解质环境下电极反应式为，C正确； D．原电池工作时阴离子向负极移动，故电解质溶液中的不断向负极移动，D正确； 故选B。 8．酸性锌锰干电池的构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．电子由石墨棒通过内电路流向锌筒 B．石墨作电池的正极材料 C．电池工作时，向正极方向移动 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】A 【详解】A．原电池中电子仅在外电路中流动，由负极（锌筒）流向正极（石墨棒），内电路依靠离子定向移动导电，电子无法通过内电路，A错误； B．锌的活泼性强于石墨，锌作电池负极，石墨作正极材料，B正确； C．原电池工作时阳离子向正极移动，因此向正极方向移动，C正确； D．锌筒为负极，Zn失电子发生氧化反应，电极反应为，D正确； 故选A。 9．近年来我国科学家在化学领域取得多项成果。下列成果属于在固态电池材料方面创新的是 A．开发出新型荧光分子探针用于阿尔茨海默症诊疗 B．提出优化钙钛矿薄膜生成技术，更好地服务光伏产业 C．研发出型固态电解质并显著提升离子传导速度 D．设计出多孔配位聚合物吸附甲烷，提高其转化率 【答案】C 【详解】A．开发出新型荧光分子探针用于阿尔茨海默症诊疗，属于医学方面的创新，A不符合题意； B．优化钙钛矿薄膜生成技术，服务光伏产业，属于光伏产业方面的创新，B不符合题意； C．研发出型固态电解质并显著提升离子传导速度，C符合题意； D．设计出多孔配位聚合物吸附甲烷，提高其转化率，属于吸附性能方面的创新，D不符合题意； 故选C。 10．金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．金属M发生还原反应 B．该装置工作时将电能转化为化学能 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 【答案】C 【分析】由示意图中离子移动方向可知，金属M电极为原电池的负极，M失去电子发生氧化反应生成，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。 【详解】A．金属M作为原电池负极，失去电子生成，化合价升高，发生氧化反应，A错误； B．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，B错误； C．该电池中，空气中的氧气在正极上得到电子发生还原反应，生成，C正确； D．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，即电子由金属M电极流向碳材料电极，D错误； 故选C。 素养提升 11．科学家研发了一种可植入体内的燃料电池，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池产生电能，刺激人工模拟胰岛B细胞释放胰岛素，降低血糖水平。电池工作原理的模拟装置如图(G-CHO代表葡萄糖)。下列说法错误的是 A．血糖正常时，该燃料电池不工作 B．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为1:2 C．电流方向：纳米Cu(1)电极→胰岛B细胞→纳米Cu(2)电极 D．纳米Cu(2)电极发生的反应： 【答案】B 【详解】A．题干信息显示血糖过高时才会激活电池产生电能，因此血糖正常时，该燃料电池不工作，A正确； B．正极得电子发生还原反应，反应为，1 mol 参与反应转移4 mol ，故电路中通过的与消耗的物质的量之比为，不是，B错误； C．外电路中电流从正极流向负极，纳米上得电子为正极，纳米上葡萄糖失电子为负极，故电流方向：纳米电极→胰岛B细胞→纳米电极，C正确； D．纳米为负极，失电子被氧化为，电极反应为，D正确； 故答案选B。 12．利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子流向：A电极→用电器→B电极 B．若有机物为乙酸，处理1mol有机物，4molH+透过质子交换膜移动到右室 C．该过程将化学能转化为电能 D．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-2e-=Y+2H+ 【答案】B 【分析】左侧A电极为负极，厌氧环境下假单胞菌分解有机物生成和，同时A电极区域的物质X发生失电子的氧化反应生成Y，释放H+；右侧B电极为正极，有氧条件下在B电极得电子，结合迁移过来的H+生成；电子沿外电路从A电极流向用电器、再流向B电极，H+则透过质子交换膜从左室（负极区）定向移动到右室（正极区）。 【详解】A．A电极为负极，B电极为正极，原电池中电子由负极流出经外电路流向正极，故电子流向为A电极→用电器→B电极，A正确； B．1mol乙酸完全氧化生成时，反应转移8 mol电子，原电池中H+向正极（右室）移动，迁移的H+物质的量等于转移电子数，故应有8 mol H+透过质子交换膜移动到右室，B错误 ； C．该装置为原电池，工作时利用氧化还原反应将化学能转化为电能，C正确 ； D．A电极上X转化为Y，失去2个H，化合价升高2价，失去2个电子生成H+，电极反应式为，发生氧化反应，D正确； 故答案选B。 13．银锌纽扣电池(图1)是日常生活中常见的一次性电池，放电时的总反应为，工作原理如图2。下列说法错误的是 A．Zn电极为负极 B．电池工作过程中，电解质溶液中向Zn电极迁移 C．正极发生反应： D．电池工作一段时间后，KOH溶液浓度降低 【答案】D 【详解】A．放电时的总反应为，即Zn被氧化生成，Zn电极为负极，发生氧化反应，A正确； B．电池工作过程中，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以电解质溶液中向Zn电极迁移，B正确； C．由放电时的总反应可知，得电子，发生还原反应而作正极，电极反应式为，C正确； D．由放电时的总反应为可知，反应中不变，但电池反应消耗了，所以电池工作一段时间后，KOH溶液浓度升高，D错误； 故选D。 14．科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气的电池，其工作原理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电极b的电极反应为 B．电子流向为：b→导线→a→硫酸溶液→b C．理论上每消耗，外电路中转移个电子 D．电池工作时，向电极b移动 【答案】A 【详解】A．电极b为负极，SO₂失电子被氧化为，酸性条件下电极反应为，A正确； B．电子只能在电极和导线中移动，不能经过电解质溶液，电解质溶液依靠离子定向移动传导电流，B错误； C．题目未说明处于标准状况，无法通过计算的物质的量，无法确定转移电子数，C错误； D．原电池中阳离子向正极移动，电极a为正极，因此向电极a移动，D错误； 故答案选A。 15．利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子流向：电极B→负载→电极A B．电极A上的反应式为： C．若有机物为葡萄糖，处理有机物，电路中转移电子 D．质子交换膜允许氢离子通过，B电极附近溶液pH减小 【答案】C 【分析】由图可知，在电极B得电子生成，则电极B为正极，电极反应式为：，电极A为负极，电极反应式为：，以此解答； 【详解】A．该装置为原电池，电极B上得电子生成，为正极，电极A为负极，电子流向为电极A→负载→电极B，A错误； B．对比X和Y的结构，X转化为Y仅失去2个N上的H，对应反应式为，B错误； C．葡萄糖中C为0价，氧化为时每个C失4个电子，1 mol葡萄糖转移24 mol电子，0.25 mol葡萄糖转移电子为，C正确； D．电极B反应为，消耗，附近溶液pH增大，D错误； 故选C。 迁移创新 16．我国科学家研究出一种新型水系Zn—C2H2电池，既能实现乙炔加氢又能提供电能，工作原理如下图所示。阴离子交换膜只允许阴离子通过。下列说法正确的是 A．b电极电势高于a电极 B．电池工作时，通过阴离子交换膜向a极移动 C．a极的电极反应式为 D．电路中转移2 mol电子时，理论上b极室中溶液质量增大9 g 【答案】C 【详解】A．b极上Zn转化为ZnO，Zn失电子发生氧化反应，b为负极，a为正极，正极电势高于负极，故b极电势低于a极，A错误； B．原电池中阴离子向负极移动，b为负极，故通过阴离子交换膜向b极移动，B错误； C．a为正极，碱性环境下得电子发生还原反应生成，配平后电极反应式为，C正确； D．电路中转移2mol电子时，根据b极反应，同时有2mol 从a极室移向b极室，反应生成1mol 进入溶液，b极室溶液质量增大18g，D错误； 故选C。 17．我国科技工作者设计了工作原理如图所示的装置，实现对废水中有机物的无害化处理。下列说法正确的是 A．N极为正极，发生氧化反应 B．M极上的电极反应为 C．电池工作时，电子由M极流出经离子交换膜流向N极 D．电池工作时，电流由M极流向N极 【答案】B 【详解】A．N极发生反应将转化成了，铬的化合价从+6降低到+3价，所以N极是正极，得电子，发生还原反应，而非氧化反应，A错误； B．中C平均为0价，失电子生成，化合价升高，M极为负极，发生氧化反应，1 mol失去24 mol电子，配平后电极反应为，B正确； C．电子只能在外电路（导线）中移动，无法通过离子交换膜，离子交换膜中是离子定向移动，C错误； D．电池工作时，电流由正极（N极）经外电路流向负极（M极），D错误； 故答案选B。 18．请回答下列问题： (1)下列反应中，属于吸热反应的是______________________(填序号)。 ①钠与冷水的反应     ②镁条与盐酸的反应 ③晶体与混合搅拌 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 ⑤甲烷在氧气中燃烧 ⑥生石灰溶于水 (2)已知相关化学键键能数据如下： 化学键 键能 436 391 946 写出与反应生成的热化学方程式：________________________________________。 (3)已知：①  ；②   。 求反应的______。 (4)现有如图所示的原电池装置，放电开始前电极和电极的质量相等。 ①当图中的电解质溶液为溶液时，正极是__________(填“Cu”或“Zn”)，发生的电极反应为_______________________________________________________________。 ②当图中电解质溶液更换为溶液时，后取出锌片和铜片并测量质量，测得铜片质量比锌片质量多129 g，则理论上外电路中转移电子的数目为____________(用含的代数式表示，为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1)③④ (2) (3)+921 (4) Cu 【详解】（1）①钠与冷水反应是放热反应；②镁条与盐酸反应是放热反应；③ 晶体与 混合搅拌是典型的吸热反应；④盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应；⑤甲烷在氧气中燃烧是放热反应；⑥生石灰溶于水是放热反应；属于吸热反应的是③④； （2）反应热反应物总键能-生成物总键能， ，该反应的热化学方程式为： ； （3）根据盖斯定律，将反应②减去反应①，即可得到目标反应 ,故； （4）①锌的金属活动性强于铜，故锌片作负极，铜片作正极。当电解质溶液为溶液时，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为； ②当电解质溶液为溶液时，负极反应为：，正极反应为：。设外电路中转移电子的物质的量为n mol。负极消耗锌的质量为： ，正极生成铜的质量为：。由于放电前两电极质量相等，放电后铜片质量比锌片质量多129 g，即正极增加的质量与负极减少的质量之和为：129 g。则有：，解得n=2。故理论上外电路中转移电子的数目为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $