1.2 化学能与电能的转化 第2课时（讲义）化学苏教版选择性必修1

本高中化学讲义聚焦化学电源核心知识点，系统梳理一次电池（锌锰干电池、银锌纽扣电池）、二次电池（铅蓄电池、锂离子电池）、燃料电池（氢氧燃料电池）的分类、构造与工作原理，衔接原电池原理，构建“总反应拆分电极反应”思维模型，渗透废旧电池环保处理观念，形成完整学习支架。 该资料特色在于结合生活情境（如车载电池、手机电池）设计“随学随练”“活学活用”分层练习，通过制作简单燃料电池实验培养科学探究能力，利用电极反应式书写方法（介质离子参与规律）提升科学思维，强化绿色化学观念，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺。

专题1 化学反应与能量 第二单元 化学能与电能的转化 第2课时 化学电源 课标要点 1.结合生活真实情境认识常见化学电源，区分一次电池、二次电池、燃料电池，了解各类电池的基本构造与用途，体会化学电源对社会生产生活的价值。 2.能够运用原电池工作原理，分析锌锰干电池、铅蓄电池的工作与充放电过程，准确判断电极，书写电极反应式与总反应方程式。 3.理解燃料电池的工作原理，结合电解质环境（酸性、碱性）书写氢氧燃料电池等陌生电池的电极反应式，建立 “总反应拆分电极反应” 的解题思维。 4.能结合化学电源分析实际问题，认识废旧电池的环境危害，树立绿色环保、可持续发展的化学观念。 学习重难点 重点： 一次电池、二次电池、燃料电池的分类与工作特点。 铅蓄电池放电、充电过程的电极判断与方程式书写，明确充电为电解过程、放电为原电池过程。 不同介质环境下氢氧燃料电池电极反应式书写。 难点： 1.二次电池充放电的对应关系，正确区分放电（原电池）、充电（电解池）两极，规避电极颠倒错误。 2.根据电解质酸碱性、离子环境改写陌生化学电源的电极反应，理解介质离子参与电极反应的规律。 3.陌生新型电池装置图分析，结合粒子移动、化合价变化判断电极与产物。 4.多角度评价化学电源，建立 “原理‑装置‑应用‑环境” 的综合思维模型。 知识点 化学电源 一次电池 一、化学电源 1．化学电源的分类及特点 (1)化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作 ，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 ②二次电池：又称为 或蓄电池， 是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池等。 (2)各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是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，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 二、一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰电池 碱性锌锰干电池 装置 电极材料及电解质溶液 负极： 正极： 溶液 负极： 正极： 溶液 电极反应 碱性锌锰干电池的总反应： 负极： 正极： 2.银锌纽扣电池的构造与工作原理 总反应： 。 负极： 。 正极： 。 随学随练 1．实现能量间转化可更好服务于生活。下列过程属于化学能转化为电能的是 A．煤气燃烧 B．锌锰干电池放电 C．汽车充电 D．风力发电 A．A B．B C．C D．D 2．普通锌锰电池的构造如图。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，向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池的比能量和可存储时间均有所提高 3．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 知识点 二次电池 1．铅蓄电池 构造 由两组平行的栅状铅合金极板交替排列作为主架，正极板上覆盖PbO2，负极板上覆盖Pb，电解质是硫酸 装置 放电 负极 正极 电池反应 Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O 充电 阴极 阳极 总反应 2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO 合并总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 特点 优点：性能优良、价格低廉、安全可靠，可多次充放电； 缺点：比能量低，废弃后会污染环境等 2．锂离子电池 (1)锂离子电池的优点：质量小、体积小、储存和输出能量大。 (2)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。 (3)常见锂离子电池的工作原理(以钴酸锂-石墨锂电池为例) 工作原理示意图 放电 负极： Li＋从负极脱出，嵌入到正极 正极： 电池反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 (4)锂离子电池的应用 便携式电子设备(手机、笔记本电脑等)、交通工具(电动汽车、电动自行车等)、大型储能电站等。 随学随练 4．下列电池工作时，电极质量均不发生改变的是 A．银锌电池 B．燃料电池 C．锌锰电池 D．铅蓄电池 A．A B．B C．C D．D 5．铅蓄电池的两极分别为，电解质溶液为。已知难溶于稀硫酸，下列结论正确的是 A．铅蓄电池属于一次电池 B．电池放电时，Pb电极发生还原反应 C．电池放电时，两极板质量均减轻 D．电池充电时，电极接电源的正极 6．化学电源在生活中应用广泛，各种电池的示意图如下。下列有关说法正确的是 甲：碱性锌锰电池 乙：锌银纽扣电池 丙：铅酸蓄电池 丁：锂电池 A．图甲中：该电池为一次电池，的作用是催化剂 B．图乙中：负极的电极反应式为 C．图丙中：铅酸蓄电池放电时负极板的质量增加，正极板的质量减小 D．图丁中：锂电池放电时，向多孔碳材料一极移动 知识点 燃料电池 1．燃料电池 (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 (1)基本构造 (2)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．基础实验——制作简单的燃料电池 (1)实验步骤 ①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查 ，标记 到达的位置； ②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近 的位置为宜； ③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的 接近溢出时，切断学生电源； ④取出时钟内的干电池，将 与时钟的正、负极相连，观察时钟指针。 (2)实验现象 ①接通学生电源， 。 ②连接时钟， 。 (3)判断燃料电池中正、负极的方法 接通学生电源时，玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是 ，该电极为燃料电池的 极；另外一个电极产生的是 ，该电解为燃料电池的 极。 4．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。 随学随练 7．以酸性溶液为电解质的氢氧燃料电池装置示意图如下(质子交换膜只允许通过)。下列说法错误的是 A．通入的一极为正极，发生氧化反应 B．负极的电极反应式为 C．电池工作时，电解质溶液中的向正极移动 D．该电池工作时化学能转化为电能 8．根据乙醇在酸性电解质溶液中与氧气生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，负极上发生的反应为 A．CH3CH2OH+2O2-4e-=H2O+2CO2+4H+ B．O2+4H++4e-=2H2O C．CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ D．4OH--4e-=O2↑+2H2O 9．下图为氢氧燃料电池工作原理示意图。下列叙述不正确的是 A．b电极通入氧气作负极 B．该装置将化学能转化为电能 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的发电装置 拓展 常见的化学电源 1．化学电池的分类 化学电池的种类很多，常分为以下三类。 种类 特点(分类依据) 实例 一次电池 放完电以后不能再使用 普通锌锰电池、碱性锌锰电池 二次电池 充电、放电可循环进行 铅蓄电池、镍氢电池 燃料电池 可通过不断充入燃料、氧化剂，连续使用 氢氧燃料电池、CH4燃料电池 2．常见化学电池的比较 (1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。 (2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。 (3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。 3．化学电池的特点 化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 活学活用 1．如图是车载铅蓄电池的示意图。两极分别为Pb、，电解质溶液为，其电极的总反应为，下列说法不正确的是 A．铅蓄电池是二次电池 B．放电时，负极反应为 C．充电时，电极附近溶液的pH下降 D．充电时，铅蓄电池的负极应接在充电电源的正极上 2．某种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，能量转换率高，可达100% B．N极为负极，电池工作过程中，右侧不变 C．32g甲醇参加反应，理论上消耗1.5mol D．M极电极反应为 3．我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气(Ni-H2)电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，OH-向电极a移动 B．放电一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时， D．外电路中每转移2mole-，理论上电极a上消耗2gH2 拓展 燃料电池的电极反应式书写 1．O2参与的燃料电池正极反应式的书写 介质 正极反应式 酸性(质子交换膜) O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 能传导O2－的固体电解质(如Y2O) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 特别提醒：电解质溶液中注意离子参与反应，如碱性环境，OH－参与；O2－环境，O2－参与。 2．负极反应式的书写 方法一：加减法 (1)写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②式得燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 (2)根据电解质情况写出正极反应式，电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要调整O2的化学计量数以约去正极的反应物O2。 方法二：直接书写法 (1)确定生成物 (2)确定转移电子数 利用化合物中化合价代数和为0的规则确定有机物中碳元素的化合价，从而确定1 mol有机物失去电子的数目。 如：C2H4中碳元素的化合价为－2，碳元素化合价的变化为－2→＋4，故1 mol C2H4失去12 mol电子。 (3)列出负极反应的表达式，如C2H4在碱性条件下负极反应的表达式：C2H4＋　OH－－12e－===　CO＋　H2O。 (4)利用原子守恒和电荷守恒确定电极反应式中各物质的化学计量数，由碳原子守恒确定CO的化学计量数为2，由电荷守恒确定OH－的化学计量数为16(注：失去12e－，相当于带12个正电荷)，由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为10，故负极反应式为C2H4＋16OH－－12e－===2CO＋10H2O。 3.解答有关燃料电池试题的思维流程 特别提醒 (1)电池的负极通入可燃性气体，失电子，发生氧化反应。电池的正极通入氧气或空气，得电子，发生还原反应。 (2)电极材料一般不参加化学反应，只是一个催化转化元件。 (3)书写电极反应式时，要分清电解质溶液的酸碱性。在碱性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H＋；在酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH－。 (4)正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。 (5)电极反应式遵循质量守恒、电荷守恒定律。 活学活用 4．用CH3OH气体代替H2作燃料，则得到甲醇燃料电池。写出下列燃料电池的电极反应式和总反应方程式。 (1)CH3OH—NaOH溶液—O2构成的燃料电池： 负极反应式：______________________________________________________________； 正极反应式：______________________________________________________________； 总反应式：________________________________________________________________。 (2)CH3OH—H2SO4溶液—O2构成的燃料电池： 负极反应式：______________________________________________________________； 正极反应式：______________________________________________________________； 总反应式：_________________________________________________________________。 5．回答下列问题： (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从_______口通入(填“a”或“b”)，Y极的电极方程式为_______。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：    B极：。则电子从A极_______(填“流入”或“流出”)。 (3)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为：、，总反应为。 ①Zn是_______极，发生_______反应。 ②当电路通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是_______g。 ③在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 6．电化学及其产品被广泛应用于生产、生活的许多方面。回答下列问题： (1)某以惰性材料为电极、NaOH溶液为电解质溶液的燃料电池的工作原理如图。 已知：阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 电池工作时，M电极为_______(填“正极”或“负极”)，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，阴离子的移动方向为_______(填标号)，N电极发生的电极反应为_______。 a.M电极区→阴离子交换膜→N电极区　　b.N电极区→阴离子交换膜→M电极区 (2)工业上采用电解法制备金属铝的装置如图。 该装置工作时，石墨I电极为_______(填“阴极”或“阳极”)，发生的电极反应为_______。 (3)科研人员设计的一种铝离子电池的工作原理如图所示。 铝电极上发生的电极反应为_______，当电路中有0.3 mol电子通过时，铝电极的质量变化了_______g。 题型 化学电源 ▌例1 铅酸蓄电池放电时的工作原理为。铅酸蓄电池放电时，下列说法正确的是 A．电解质溶液中的往电极方向迁移 B．一段时间后，和电极的质量均增大 C．负极上发生还原反应，失去电子 D．一段时间后，电解质溶液的减小 ▌对点练1-1 下列设备或过程能实现电能转化为化学能的是 A．偏二甲肼燃烧 B．电动汽车充电 C．太阳能集热器 D．纽扣式银锌电池 A．A B．B C．C D．D ▌对点练1-2 纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是KOH溶液。放电时两个电极的电极反应分别为：，，下列说法中正确的是（   ） A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物 B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应 C．溶液中向正极移动，向负极移动 D．在电池放电过程中，电解质溶液的碱性增大 题型 燃料电池 ▌例2 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 燃料电池电极反应式书写的注意事项 (1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧。 (2)书写电极反应式及总反应式时，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。 (3)燃料电池正极反应的本质是O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有密切的关系。 ▌对点练2-1 “新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色”。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图所示。下列说法错误的是 A．左侧的电极反应式为 B．电池工作一段时间后，电解质溶液中的浓度会增大 C．该装置实现了化学能转化为电能 D．电解质溶液中无电子通过 ▌对点练2-2 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该微生物燃料电池，负极为b B．该电池正极电极反应式为 C．当有1 mol的通过质子交换膜，则电路中有0.5 mol电子发生转移 D．升高温度可以加快化学反应速率，故应在较高温度下工作，保证该电池的供电速率 题型 化学电源电极反应式的书写 ▌例3 人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足日常生活、生产和科技技术等方面的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。 (1)已知甲醇燃料电池的工作原理如图1所示。该电池工作时，b口通入的物质为_______(填化学式)，该电池正极上的电极反应式为_______；当6.4g甲醇完全反应生成时，有_______mol电子发生转移。若将电池的电解质溶液换为KOH溶液，则负极反应式为_______。 (2)有人设想以和为反应物，以溶有A的盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图2所示，电池正极的电极反应式是_______，A是_______(填名称)。 解题贴士 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。 ▌对点练3-1 以氢气为燃料的燃料电池（电解质溶液为溶液）。请回答： (1)写出该电池正极的电极反应式______； (2)该电池工作时消耗了22.4L（标况下），则理论上转移电子的物质的量为______mol；实际测得电路中通过了3.2 mol电子，则该电池的能量转化率为______。 ▌对点练3-2 燃料电池的能量利用率较高，CH4酸性燃料电池工作原理如图所示： (1)电极b为燃料电池的___________极。 A．正    B．负 (2)电极a的电极反应式为___________。 (3)当离子交换膜中有1molH+转移时，消耗O2的物质的量为___________。 题型 新型化学电源 ▌例4 比亚迪推出新能源车配置了由多个扁平状的“刀片”电芯捆扎成的模组电池如图所示。放电时总反应为：。下列说法错误的是 A．放电时，会向着铝箔附近移动 B．充电时，在阴极脱嵌 C．充电时，阳极电极反应式为 D．用该电池作为电源在铁上镀铜，当转移电子时阴极增重，则电子利用率 解题贴士 新型电池中正、负极的判断方法 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。 ▌对点练4-1 某理论研究认为：锌—空气电池放电时如图 1，石墨复合材料电极上所发生反应的催化机理示意图如图2。由此可知，理论上不正确的是 A．放电时，正极附近溶液的pH增大 B．正极反应的催化剂是i C．每消耗22.4 L(标准状况)空气，电路中约转移4 mol电子 D．将KOH溶液换成酸性溶液，图2对应的反应历程改变 ▌对点练4-2 香港城市大学支春义教授课题组设计了一个以高电位储锂材料为正极、锌金属为负极的水系混合离子电池，其放电时的工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．放电时，电极a发生还原反应 B．充电时，通过交换膜M向电极a移动 C．放电时，电极b的电极反应式为 D．充电时，电极b连接电源的负极 基础通关 1．（25-26高二下·吉林·期末）化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是 A．锂离子电池可将化学能转化为电能 B．光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 C．火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 D．数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 2．（25-26高二上·山西吕梁·阶段检测）现代社会的一切活动都离不开能量。下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A．碱性锌锰电池 B．暖宝宝发热 C．风力发电 D．太阳能电池 A．A B．B C．C D．D 3．（2026·广东深圳·三模）2026春晚机器人的成功表演是国家科技实力的体现。下面有说法错误的是 A．机器人外壳常用碳纤维增强树脂基复合材料，碳纤维属于无机非金属材料 B．机器人表演使用锂离子电池供电，电池使用纯水作电解液 C．舞台云雾由干冰产生，云雾属于胶体 D．舞台LED发光材料使用氮化镓，氮化镓晶体属于共价晶体 4．（25-26高二下·广东深圳·期末）Mg-H2O2电池是一种能被海水激活的电池。该电池以石墨、Mg为电极，石墨电极一侧加入H2O2。该电池工作时，下列说法正确的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．镁为正极，发生还原反应 C．电子由镁经外电路流入石墨 D．石墨电极表面产生大量氢气 5．（25-26高二下·四川宜宾·期末）我国科研工作者研制出一种纳米硅基锂离子电池，装置如图。放电时的总反应为： 。 下列说法错误的是 A．放电时，三元锂电极的电势更高 B．放电时，硅基电极的反应为： C．充电时，由硅基电极经有机聚合物电解质向三元锂电极迁移 D．充电时，外电路中每转移，理论上硅基电极质量增重 6．（25-26高二下·广东广州·期末）含有乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以通过膜电池除去，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．a为电池的正极，发生还原反应 B．反应过程中，负极区pH不断减小 C．该电池工作时受环境温度的影响 D．b极的电极反应式为 7．（25-26高二下·陕西汉中·期末）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： 8．（25-26高二下·安徽滁州·期末）我国科学家研制了催化剂建构Zn-二次电池，实现了电还原合成乙酸，装置如图所示。双极膜中水电离出的和在电场作用下可以分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．放电时，极电势低于Zn极 B．放电时，当双极膜中水减少18 g时，理论上合成7.5 g乙酸 C．充电时，Zn极电极反应为 D．充电时，极接直流电源负极 9．（25-26高二下·安徽宿州·期末）某全固态锂电池的结构如图所示，其中是固体电解质(Ge显+4价)，该电池的总反应为。下列说法正确的是 A．放电时b为电池的负极 B．放电时电子的流向为 C．充电时阳极反应式为 D．LAGP中 10．（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）锌-空气电池可用作电动车的动力电源。该电池的电解质溶液为KOH溶液，总反应为： 2Zn + O2 + 4OH- + 2H2O = 2[Zn(OH)4] 2-，下列说法中正确的是 A．充电时，电解质溶液中K+ 向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH- )逐渐减小 C．放电时，负极反应为 Zn + 4OH- - 2e - =[Zn(OH)4] 2- D．放电时，电路中通过1 mol电子，消耗氧气11.2 L(标准状况) 11．（25-26高二下·四川广安·期末）全固态硫锂电池将逐步运用于新能源汽车等行业。它是以硫化物等固体为电解质，可自由移动，其简易结构如图所示。该电池的工作原理为()。下列说法正确的是 A．放电时，b极质量将增大 B．工作时，固体电解质将熔融而导电 C．放电时向a极移动 D．充电过程中，b极可能发生 12．（25-26高二上·天津武清·阶段检测）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．该电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高 D．反应中每生成，转移电子数为 13．（25-26高二下·江西赣州·期末）一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 14．（25-26高二上·广东湛江·期末）生活中会接触到各种各样的电池，部分电池示意图如图所示。下列有关电池的说法错误的是 A．锂离子电池放电时溶液中Li+流向LiCoO2电极 B．碱性锌锰干电池负极电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 C．铅酸蓄电池充电时Pb电极与外接电源的正极相连 D．理想情况下全钒液流电池原始电解液中n(VO2+):n(V3+)=1:1 15．（25-26高二上·河南驻马店·期末）2025年我国在“碳达峰、碳中和”的目标下，新能源与环保技术快速发展。下列说法正确的是 A．氢能是清洁能源，电解水制氢可利用风电、光伏电等可再生能源供电 B．氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式为： C．铅酸蓄电池放电时，电极作负极，发生氧化反应 D．硅太阳能电池工作时将化学能转化为电能 素养提升 1．（24-25高二下·广西崇左·期中）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间后，左室溶液的pH变大 B．b极为正极，电极反应式为 C．从海水室中经交换膜Ⅱ迁移入右室 D．若除去海水中0.5 mol的NaCl，理论上可处理含的碱性废水 2．（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 3．（25-26高二上·山西运城·期末）研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，石墨极电势高于铝电极电势 B．放电时，电流由石墨电极经用电器、铝电极、电解质溶液回到石墨电极 C．充电时，阴极反应为： D．充电时，再生27 g Al单质，至少转移3 mol电子 4．（25-26高二上·湖北黄冈·期末）下图为某种锂离子纤维电池，其放电的总反应为Li7Ti5O12+3FePO4=Li4Ti5O12+3LiFePO4，下列说法正确的是 A．放电时，M极的电极电势高于N极 B．充电时，Li+从M极迁移到N极 C．放电时，负极反应为：Li7Ti5O12-3e-=Li4Ti5O12+3Li+ D．充电时，若转移x mol e-，M极电极将减少7xg 5．（25-26高二上·四川宜宾·期末）一种充电电池可作电动车动力电源，其工作原理如图。放电时，负极的电极反应式为：。 下列说法正确的是 A．放电时，电流从电极b经负载流向电极a B．放电时，正极附近电解质溶液的pH变小 C．充电时，阳极反应式为 D．充电时，电路中每通过0.2mol电子，电解质溶液质量减少0.2g 6．（25-26高二下·贵州遵义·期末）线粒体内膜可分离电荷，产生质子浓度梯度，构成原电池工作，为ATP的合成提供能量。以内膜为界，外侧的参与反应生成；内侧的NADH反应生成，如下图所示。 下列说法错误的是 A．电势：外侧内侧 B．内侧的电极反应为： C．由内侧向外侧移动 D．该过程只涉及一种能量转化 7．（25-26高二下·湖南长沙·期末）一种新型醌类()酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定性，该电池工作示意图如下。下列说法正确的是 A．放电时，a极比b极电势低 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．放电时，若有1mol生成，理论上需消耗2mol D．充电时，a极的电极反应为 8．（25-26高二下·河南新乡·期末）我国科学家成功研发全球首例可充电氢负离子电池，放电时的工作原理如图所示。已知：三氢化铈是一种在室温下展现出优异氢负离子传导性能的材料，在略高于室温的温度下就会开始分解释放氢气。下列说法正确的是 A．充电时电极Q连接电源的正极 B．充电时电池阳极发生反应： C．放电时电解质需要变为熔融状态以使由电极R移向电极Q D．选择包裹的的目的是使电子在电解质中移动 9．（25-26高二下·安徽马鞍山·期末）2025年我国科学家成功研发全球首例可充电氢负离子全固态电池(如图)。固态电解质仅允许H-自由移动。电池的总反应为3NaAlH4+6CeH2Na3AlH6+2Al+6CeH3。下列说法正确的是 A．放电时，A极的电势高于B极的电势 B．放电时，H-由A极移动到B极 C．充电时，B极电极反应式为3NaAlH4+6e-=Na3AlH6+2Al+6H- D．充电时，当外电路通过1mol电子时，A极质量减少1g 10．（25-26高二上·山西晋城·期末）包覆纳米硅复合材料（GS-Si）的可充电石墨烯电池工作原理如图所示（已知：GS-Si包覆石墨烯电极中的过量嵌入脱出可能导致片层团聚，结构破损）。放电时，GS-Si包覆石墨烯电极上的物质变化为；多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变化为。下列说法错误的是 A．放电时，GS-Si包覆石墨烯电极电势低于多元含锂过渡金属氧化物电极 B．若放电前两个电极质量相等，转移0.1 mol电子后两个电极质量相差1.4 g C．充电时，与直流电源的正极连接的电极反应为 D．为保护电池电极，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至 迁移创新 11．（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 12．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是 A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 13．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题1 化学反应与能量 第二单元 化学能与电能的转化 第2课时 化学电源 课标要点 1.结合生活真实情境认识常见化学电源，区分一次电池、二次电池、燃料电池，了解各类电池的基本构造与用途，体会化学电源对社会生产生活的价值。 2.能够运用原电池工作原理，分析锌锰干电池、铅蓄电池的工作与充放电过程，准确判断电极，书写电极反应式与总反应方程式。 3.理解燃料电池的工作原理，结合电解质环境（酸性、碱性）书写氢氧燃料电池等陌生电池的电极反应式，建立 “总反应拆分电极反应” 的解题思维。 4.能结合化学电源分析实际问题，认识废旧电池的环境危害，树立绿色环保、可持续发展的化学观念。 学习重难点 重点： 一次电池、二次电池、燃料电池的分类与工作特点。 铅蓄电池放电、充电过程的电极判断与方程式书写，明确充电为电解过程、放电为原电池过程。 不同介质环境下氢氧燃料电池电极反应式书写。 难点： 1.二次电池充放电的对应关系，正确区分放电（原电池）、充电（电解池）两极，规避电极颠倒错误。 2.根据电解质酸碱性、离子环境改写陌生化学电源的电极反应，理解介质离子参与电极反应的规律。 3.陌生新型电池装置图分析，结合粒子移动、化合价变化判断电极与产物。 4.多角度评价化学电源，建立 “原理‑装置‑应用‑环境” 的综合思维模型。 知识点 化学电源 一次电池 一、化学电源 1．化学电源的分类及特点 (1)化学电源的分类。 ①一次电池：也叫作干电池，常见的一次电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式银锌电池。 ②二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。目前已开发出镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池和锂离子电池等新型二次电池。 ③燃料电池：氢氧燃料电池等。 (2)各类电池的特点。 ①一次电池：电池中发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可多次重复使用。 ③燃料电池：燃料电池的氧化剂和还原剂不是储藏在电池内部，而是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，因此燃料电池能连续不断地提供电能。 二、一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。 普通锌锰电池 碱性锌锰干电池 装置 电极材料及电解质溶液 负极：锌筒 正极：石墨棒 氯化铵和氯化锌溶液 负极：锌粉 正极：二氧化锰 氢氧化钾溶液 电极反应 碱性锌锰干电池的总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌纽扣电池的构造与工作原理 总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 随学随练 1．实现能量间转化可更好服务于生活。下列过程属于化学能转化为电能的是 A．煤气燃烧 B．锌锰干电池放电 C．汽车充电 D．风力发电 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．煤气燃烧是化学能转化为热能，A错误； B．锌锰干电池放电时，内部发生化学反应，将化学能转化为电能，B正确； C．汽车充电是电能转化为化学能储存于电池中，C错误； D．风力发电是风能（机械能）转化为电能，D错误； 故选B。 2．普通锌锰电池的构造如图。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，向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池的比能量和可存储时间均有所提高 【答案】D 【详解】A．锌是活泼金属，普通锌锰电池锌作电池负极材料，A错误； B．电池工作时，阳离子向正极方向移动，B错误； C．得电子，发生还原反应，C错误； D．碱性锌锰电池比能量高，可存储时间也更长，性能比普通锌锰电池更优，D正确； 故选D。 3．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。 知识点 二次电池 1．铅蓄电池 构造 由两组平行的栅状铅合金极板交替排列作为主架，正极板上覆盖PbO2，负极板上覆盖Pb，电解质是硫酸 装置 放电 负极 Pb＋SO－2e－===PbSO4 正极 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 电池反应 Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O 充电 阴极 PbSO4＋2e－===Pb＋SO 阳极 PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反应 2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO 合并总反应 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 特点 优点：性能优良、价格低廉、安全可靠，可多次充放电； 缺点：比能量低，废弃后会污染环境等 2．锂离子电池 (1)锂离子电池的优点：质量小、体积小、储存和输出能量大。 (2)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。 (3)常见锂离子电池的工作原理(以钴酸锂-石墨锂电池为例) 工作原理示意图 放电 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋6C Li＋从负极脱出，嵌入到正极 正极：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 电池反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋6C 在充放电过程中，Li＋在正、负极间不断的进行可逆脱嵌 (4)锂离子电池的应用 便携式电子设备(手机、笔记本电脑等)、交通工具(电动汽车、电动自行车等)、大型储能电站等。 随学随练 4．下列电池工作时，电极质量均不发生改变的是 A．银锌电池 B．燃料电池 C．锌锰电池 D．铅蓄电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．银锌电池工作时，负极锌失电子发生氧化反应，负极质量减小，A错误； B．燃料电池工作时，燃料和氧化剂分别在负极和正极上反应，电极材料本身不参与反应，质量均不发生改变，B正确； C．锌锰电池工作时，负极锌失电子发生氧化反应，负极质量减小，C错误； D．铅蓄电池工作时，负极反应为，质量增加，正极反应为，质量也增加，电极质量发生改变，D错误； 故选B。 5．铅蓄电池的两极分别为，电解质溶液为。已知难溶于稀硫酸，下列结论正确的是 A．铅蓄电池属于一次电池 B．电池放电时，Pb电极发生还原反应 C．电池放电时，两极板质量均减轻 D．电池充电时，电极接电源的正极 【答案】D 【分析】铅蓄电池的总反应为。 【详解】A．铅蓄电池属于二次电池，A错误； B．放电时，Pb电极为负极，发生的是氧化反应，B错误； C．放电时，两电极转化为PbSO4，PbSO4的摩尔质量大于Pb和PbO2的摩尔质量，因此两极板质量均增加，C错误； D．充电时，PbO2电极发生氧化反应，为阳极，连接电源正极，D正确； 故选D。 6．化学电源在生活中应用广泛，各种电池的示意图如下。下列有关说法正确的是 甲：碱性锌锰电池 乙：锌银纽扣电池 丙：铅酸蓄电池 丁：锂电池 A．图甲中：该电池为一次电池，的作用是催化剂 B．图乙中：负极的电极反应式为 C．图丙中：铅酸蓄电池放电时负极板的质量增加，正极板的质量减小 D．图丁中：锂电池放电时，向多孔碳材料一极移动 【答案】D 【详解】A．碱性锌锰电池为一次电池，锌作负极，失去电子发生氧化反应，作正极，得到电子，不是催化剂，A错误； B．图乙纽扣电池中，锌作负极失去电子发生氧化反应，碱性条件下生成氢氧化锌，而不是锌离子，B错误； C．铅酸蓄电池放电时铅电极和二氧化铅电极反应均生成硫酸铅，两极质量均增加，C错误； D．锂电池放电时，锂作负极，失去电子发生氧化反应生成锂离子，氧气在正极（多孔碳材料）发生还原反应得到电子，阳离子移向正极（多孔碳材料），D正确； 故选D。 知识点 燃料电池 1．燃料电池 (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 (1)基本构造 (2)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．基础实验——制作简单的燃料电池 (1)实验步骤 ①将石墨棒和玻璃导管插入橡胶塞中，将橡胶塞塞入U形管管口中，检查气密性，标记橡胶塞底部到达的位置； ②取出橡胶塞，往U形管中注入稀硫酸，以接近橡胶塞底部标记的位置为宜； ③塞紧橡胶塞，接通学生电源，当一端玻璃管内的液柱接近溢出时，切断学生电源； ④取出时钟内的干电池，将导线与时钟的正、负极相连，观察时钟指针。 (2)实验现象 ①接通学生电源，两个石墨棒上都有气泡产生，U形管内液面下降，玻璃管液面上升。 ②连接时钟，时钟指针又开始走动。 (3)判断燃料电池中正、负极的方法 接通学生电源时，玻璃管内液柱先接近溢出的电极产生的气体是H2，该电极为燃料电池的负极；另外一个电极产生的是O2，该电解为燃料电池的正极。 4．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。 随学随练 7．以酸性溶液为电解质的氢氧燃料电池装置示意图如下(质子交换膜只允许通过)。下列说法错误的是 A．通入的一极为正极，发生氧化反应 B．负极的电极反应式为 C．电池工作时，电解质溶液中的向正极移动 D．该电池工作时化学能转化为电能 【答案】A 【分析】在该氢氧燃料电池中，通入的燃料失去电子发生氧化反应，通氢气的一极为原电池负极；通入的一极得到电子，发生还原反应，为原电池正极。 【详解】A．通入的一极为正极，得到电子，发生还原反应，A错误； B．通入的一极为负极，失去电子，负极的电极式为，B正确； C．原电池中，阳离子移向正极，电解质溶液中的向正极移动，C正确； D．燃料电池属于原电池，工作时可将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，D正确； 故选A。 8．根据乙醇在酸性电解质溶液中与氧气生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，负极上发生的反应为 A．CH3CH2OH+2O2-4e-=H2O+2CO2+4H+ B．O2+4H++4e-=2H2O C．CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ D．4OH--4e-=O2↑+2H2O 【答案】C 【详解】乙醇在酸性条件下被氧化为二氧化碳，负极发生氧化反应，所以负极的电极反应式为正确选项C修改为“，故选C。 9．下图为氢氧燃料电池工作原理示意图。下列叙述不正确的是 A．b电极通入氧气作负极 B．该装置将化学能转化为电能 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的发电装置 【答案】A 【分析】氢氧燃料电池中通入燃料H2的一极为负极，通入O2的一极为正极，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，b电极通入氧气，为原电池的正极，A错误； B．该装置为原电池，将化学能转化为电能， B正确； C．氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，能源利用率高，是一种具有应用前景的绿色电源，C正确； D．由图可知，氢氧燃料电池可以在正负极分别通氧气和氢气，则是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置，D正确； 故答案为A。 拓展 常见的化学电源 1．化学电池的分类 化学电池的种类很多，常分为以下三类。 种类 特点(分类依据) 实例 一次电池 放完电以后不能再使用 普通锌锰电池、碱性锌锰电池 二次电池 充电、放电可循环进行 铅蓄电池、镍氢电池 燃料电池 可通过不断充入燃料、氧化剂，连续使用 氢氧燃料电池、CH4燃料电池 2．常见化学电池的比较 (1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。 (2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。 (3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。 3．化学电池的特点 化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(充电电池)、燃料电池(连续电池)。使用后的废弃电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸、碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 活学活用 1．如图是车载铅蓄电池的示意图。两极分别为Pb、，电解质溶液为，其电极的总反应为，下列说法不正确的是 A．铅蓄电池是二次电池 B．放电时，负极反应为 C．充电时，电极附近溶液的pH下降 D．充电时，铅蓄电池的负极应接在充电电源的正极上 【答案】D 【分析】铅蓄电池属于可充放电的二次电池，放电时单质铅为负极发生失电子的氧化反应，电极反应为；；充电时二氧化铅为阳极，电极反应为，一侧电极生成氢离子致使局部 pH 降低，同时原电池两极充电时需分别对应外接电源负极、正极。 【详解】A．铅蓄电池可反复进行充放电，属于二次电池，A正确； B．放电时Pb作负极，失去电子生成的与结合生成，电极反应为，B正确； C．充电时电极为阳极，发生反应，生成使附近溶液pH下降，C正确； D．充电时铅蓄电池的负极需作电解池的阴极，应连接充电电源的负极，D错误； 故选D。 2．某种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，能量转换率高，可达100% B．N极为负极，电池工作过程中，右侧不变 C．32g甲醇参加反应，理论上消耗1.5mol D．M极电极反应为 【答案】C 【分析】M电极甲醇失电子生成碳酸氢钾，M是负极；N电极氧气得电子生成氢氧化钾，N是正极。 【详解】A．燃料电池能量转换率高，但不可能达到100%，故A错误； B．N极为正极，放电过程中，右侧氧气得电子生成氢氧根离子，钾离子移向右侧使氢氧化钾浓度增大，故B错误； C．1mol甲醇生成碳酸氢钾，电路中转移6mol电子，根据得失电子守恒，理论上消耗1.5mol ，故C正确； D．M极甲醇被氧化为，其电极反应式为，故D错误； 选C。 3．我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气(Ni-H2)电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，OH-向电极a移动 B．放电一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时， D．外电路中每转移2mole-，理论上电极a上消耗2gH2 【答案】B 【分析】该原电池中a电极，发生的反应为，失电子为负极；b为正极，电极反应式为，总反应为，由此解答； 【详解】A．由分析可知，放电时电极a为负极，原电池中阴离子向负极移动，故向电极a移动，A正确； B．由分析可知，该电池总反应为，反应中没有消耗或生成和，故溶液浓度不变，B错误； C．由分析可知，放电时电极b为正极，得电子发生还原反应，电极反应为，C正确； D．由分析可知，电极a的反应为，每转移消耗，质量为2g，D正确； 故答案为B。 拓展 燃料电池的电极反应式书写 1．O2参与的燃料电池正极反应式的书写 介质 正极反应式 酸性(质子交换膜) O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 能传导O2－的固体电解质(如Y2O) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 特别提醒：电解质溶液中注意离子参与反应，如碱性环境，OH－参与；O2－环境，O2－参与。 2．负极反应式的书写 方法一：加减法 (1)写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②式得燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 (2)根据电解质情况写出正极反应式，电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要调整O2的化学计量数以约去正极的反应物O2。 方法二：直接书写法 (1)确定生成物 (2)确定转移电子数 利用化合物中化合价代数和为0的规则确定有机物中碳元素的化合价，从而确定1 mol有机物失去电子的数目。 如：C2H4中碳元素的化合价为－2，碳元素化合价的变化为－2→＋4，故1 mol C2H4失去12 mol电子。 (3)列出负极反应的表达式，如C2H4在碱性条件下负极反应的表达式：C2H4＋　OH－－12e－===　CO＋　H2O。 (4)利用原子守恒和电荷守恒确定电极反应式中各物质的化学计量数，由碳原子守恒确定CO的化学计量数为2，由电荷守恒确定OH－的化学计量数为16(注：失去12e－，相当于带12个正电荷)，由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为10，故负极反应式为C2H4＋16OH－－12e－===2CO＋10H2O。 3.解答有关燃料电池试题的思维流程 特别提醒 (1)电池的负极通入可燃性气体，失电子，发生氧化反应。电池的正极通入氧气或空气，得电子，发生还原反应。 (2)电极材料一般不参加化学反应，只是一个催化转化元件。 (3)书写电极反应式时，要分清电解质溶液的酸碱性。在碱性电解质溶液中，电极反应式中不能出现H＋；在酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH－。 (4)正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。 (5)电极反应式遵循质量守恒、电荷守恒定律。 活学活用 4．用CH3OH气体代替H2作燃料，则得到甲醇燃料电池。写出下列燃料电池的电极反应式和总反应方程式。 (1)CH3OH—NaOH溶液—O2构成的燃料电池： 负极反应式：______________________________________________________________； 正极反应式：______________________________________________________________； 总反应式：________________________________________________________________。 (2)CH3OH—H2SO4溶液—O2构成的燃料电池： 负极反应式：______________________________________________________________； 正极反应式：______________________________________________________________； 总反应式：_________________________________________________________________。 【答案】(1) (2) 【分析】在甲醇燃料电池中，通入燃料甲醇的一极为负极，发生失电子的氧化反应；通入氧气的一极为正极，发生得电子的还原反应。 【详解】（1）碱性（）条件： 甲醇在负极失去电子，被氧化，生成的二氧化碳会继续与溶液中的 反应生成 ，故负极反应式为：。 氧气在正极得到电子，在碱性条件下生成 ，正极反应式为：。 将负极反应式乘以2、正极反应式乘以3，两式相加即可得到总反应式：。 （2）酸性（）条件： 甲醇在负极失去电子，最终被氧化为 气体，反应方程式需用 和 配平，负极反应式为：。 氧气在正极得到电子，结合溶液中的 生成 ，正极反应式为：。 同样将负极反应式乘以2、正极反应式乘以3，两式相加得到总电池反应式即为甲醇燃烧的化学方程式：。 5．回答下列问题： (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从_______口通入(填“a”或“b”)，Y极的电极方程式为_______。 (2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：    B极：。则电子从A极_______(填“流入”或“流出”)。 (3)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为：、，总反应为。 ①Zn是_______极，发生_______反应。 ②当电路通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是_______g。 ③在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) b (2)流出 (3) 负 还原 32.5 不变 【详解】（1）原电池中电子从负极流出，经外电路流向正极。根据图中电子运动方向可知，X是负极，Y是正极；氢氧燃料电池中，负极通氢气、正极通氧气，因此氧气从b口通入。电解质为碱性溶液，正极得电子与水反应生成，电极反应为。 （2）A极反应中失去电子，作负极，电子从负极流出到外电路，因此电子从该极流出。 （3）① 反应中失去电子，因此是负极；得到电子，发生还原反应。 ② 参与负极反应转移电子，因此转移电子时，消耗的物质的量为，质量为。 ③ 由总反应可知，反应过程中既不消耗也不生成，因此的物质的量不变。 6．电化学及其产品被广泛应用于生产、生活的许多方面。回答下列问题： (1)某以惰性材料为电极、NaOH溶液为电解质溶液的燃料电池的工作原理如图。 已知：阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 电池工作时，M电极为_______(填“正极”或“负极”)，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，阴离子的移动方向为_______(填标号)，N电极发生的电极反应为_______。 a.M电极区→阴离子交换膜→N电极区　　b.N电极区→阴离子交换膜→M电极区 (2)工业上采用电解法制备金属铝的装置如图。 该装置工作时，石墨I电极为_______(填“阴极”或“阳极”)，发生的电极反应为_______。 (3)科研人员设计的一种铝离子电池的工作原理如图所示。 铝电极上发生的电极反应为_______，当电路中有0.3 mol电子通过时，铝电极的质量变化了_______g。 【答案】(1) 负极 氧化 b (2) 阳极 (3) 2.7 【详解】（1）燃料电池中，通入燃料的M电极为负极，失电子发生氧化反应；原电池中阴离子向负极移动，因此阴离子从N电极区经阴离子交换膜移动到M电极区，选b；N电极为正极，在碱性电解质中得电子生成，电极反应为。 （2）电解炼铝时，连接外接电源正极的石墨I为阳极，熔融电解质中移向阳极，失电子生成，电极反应式为。 （3） 铝为电池负极，失电子发生反应，根据图示粒子变化配平得电极反应：；该反应中每转移电子，消耗，因此转移电子时，消耗，质量变化为。 题型 化学电源 ▌例1 铅酸蓄电池放电时的工作原理为。铅酸蓄电池放电时，下列说法正确的是 A．电解质溶液中的往电极方向迁移 B．一段时间后，和电极的质量均增大 C．负极上发生还原反应，失去电子 D．一段时间后，电解质溶液的减小 【答案】B 【详解】A．放电时为负极，阳离子向正极迁移，应向电极方向移动，A错误； B．负极失电子转化为难溶的附着在电极上，质量增大；正极得电子也转化为附着在电极上，质量同样增大，B正确； C．负极上物质失去电子，发生的是氧化反应，不是还原反应，C错误； D．反应消耗且生成，溶液中浓度降低，pH增大，D错误； 故选B。 ▌对点练1-1 下列设备或过程能实现电能转化为化学能的是 A．偏二甲肼燃烧 B．电动汽车充电 C．太阳能集热器 D．纽扣式银锌电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．偏二甲肼是一种燃料，其燃烧过程是一个剧烈的氧化还原反应，会将物质内部的化学能释放出来，转化为光能和热能，不符合题意，A错误； B．电动汽车在充电时，外部电源提供电能，驱动电池内部发生非自发的氧化还原反应，实现了电能转化为化学能，B正确； C．太阳能集热器的工作原理是吸收太阳辐射的能量，用来加热水或其他介质，将太阳能转化为热能，不符合题意，C错误； D．纽扣式银锌电池是一种原电池，在放电过程中，通过内部的化学反应产生电流，将化学能转化为电能供设备使用，不符合题意，D错误； 故答案选B。 ▌对点练1-2 纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是KOH溶液。放电时两个电极的电极反应分别为：，，下列说法中正确的是（   ） A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物 B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应 C．溶液中向正极移动，向负极移动 D．在电池放电过程中，电解质溶液的碱性增大 【答案】A 【详解】A．锌在电极反应中失去电子，作负极反应物；氧化银在电极反应中得到电子，作正极反应物，A正确； B．锌失电子发生氧化反应，氧化银得电子发生还原反应，B错误； C．原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，因此向负极移动，、向正极移动，C错误； D．两电极反应相加得总反应为，反应过程中和的总量均不变，电解质溶液碱性不变，D错误； 故答案选A。 题型 燃料电池 ▌例2 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．催化重整反应为，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）的总电极反应为CO+3H2-8e-+4=5CO2+3H2O，每转移4mol电子生成2.5mol CO2，正极（B）的电极反应为O2+4e-+2CO2=2，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 燃料电池电极反应式书写的注意事项 (1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧。 (2)书写电极反应式及总反应式时，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。 (3)燃料电池正极反应的本质是O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有密切的关系。 ▌对点练2-1 “新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色”。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图所示。下列说法错误的是 A．左侧的电极反应式为 B．电池工作一段时间后，电解质溶液中的浓度会增大 C．该装置实现了化学能转化为电能 D．电解质溶液中无电子通过 【答案】B 【详解】A．左侧为氢燃料电池的负极，通入发生失电子的氧化反应，电极反应式为，A正确； B．电池总反应为，工作过程中生成水会稀释电解质溶液，且反应中负极生成的会迁移到正极被消耗，总数不变，因此浓度会减小，B错误； C．该装置为氢氧燃料电池，属于原电池，实现了化学能向电能的转化，C正确； D．电子仅能在外电路的导线中定向移动，电解质溶液依靠阴阳离子定向移动导电，无电子通过，D正确； 故答案选B。 ▌对点练2-2 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该微生物燃料电池，负极为b B．该电池正极电极反应式为 C．当有1 mol的通过质子交换膜，则电路中有0.5 mol电子发生转移 D．升高温度可以加快化学反应速率，故应在较高温度下工作，保证该电池的供电速率 【答案】B 【详解】A．该微生物燃料电池，b极通入氧气，氧气发生还原反应，则b为正极，A错误； B．正极上得电子，在酸性环境下与结合生成，电极反应式为，B正确； C．根据电荷守恒，1 mol 带1 mol正电荷，当有1 mol 通过质子交换膜时，电路中有1 mol电子发生转移，C错误； D．较高温度下微生物的蛋白质会变性失活，导致电池无法正常工作，不能在高温下工作，D错误； 故选B。 题型 化学电源电极反应式的书写 ▌例3 人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足日常生活、生产和科技技术等方面的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。 (1)已知甲醇燃料电池的工作原理如图1所示。该电池工作时，b口通入的物质为_______(填化学式)，该电池正极上的电极反应式为_______；当6.4g甲醇完全反应生成时，有_______mol电子发生转移。若将电池的电解质溶液换为KOH溶液，则负极反应式为_______。 (2)有人设想以和为反应物，以溶有A的盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图2所示，电池正极的电极反应式是_______，A是_______(填名称)。 【答案】(1) CH3OH 1.2 (2) 氯化铵 【详解】（1）根据装置图可知，氢离子向右侧移动，所以右侧电极是正极，左侧是负极，则该电池工作时，b口通入的物质为；氧气在正极上发生得到电子的还原反应，因此该电池正极上的电极反应式为；6.4g甲醇的物质的量为，反应中碳元素化合价从－2价升高到+4价，失去6个电子，因此完全反应生成时，有1.2mol电子发生转移；若将电池的电解质溶液换为溶液，碳元素以形式生成，则负极电极反应式为； （2）根据题意可知，该燃料电池以和为反应物，以溶有的盐酸为电解质溶液，则电池总反应为，电池正极发生得到电子的还原反应，即电极反应式是；根据装置图中稀的的盐酸溶液为电解质，反应后为浓的溶液，再分离出，可知为，即名称为氯化铵。 解题贴士 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。 ▌对点练3-1 以氢气为燃料的燃料电池（电解质溶液为溶液）。请回答： (1)写出该电池正极的电极反应式______； (2)该电池工作时消耗了22.4L（标况下），则理论上转移电子的物质的量为______mol；实际测得电路中通过了3.2 mol电子，则该电池的能量转化率为______。 【答案】(1) (2) 4 mol 80% 【详解】（1）该燃料电池为酸性电解质，正极是发生还原反应，得电子后与溶液中的结合生成水，因此电极反应式为； （2）标况下的物质的量为，1个反应时总共得到4个电子，因此反应理论上转移电子的物质的量为。 能量转化率为实际转移电子数与理论转移电子数的比值，即。 ▌对点练3-2 燃料电池的能量利用率较高，CH4酸性燃料电池工作原理如图所示： (1)电极b为燃料电池的___________极。 A．正    B．负 (2)电极a的电极反应式为___________。 (3)当离子交换膜中有1molH+转移时，消耗O2的物质的量为___________。 【答案】(1)A (2)CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ (3)0.25mol 【分析】由题干图示信息可知，CH4酸性燃料电池中，CH4在负极失电子，电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，O2在正极得电子，电极b通入O2，为正极，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，据此分析解题。 【详解】（1）CH4酸性燃料电池中，CH4在负极失电子，O2在正极得电子，电极b通入O2，为正极，故答案为：A； （2）电极a为负极，CH4在酸性条件下失电子生成CO2和H+，配平得：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+； （3）正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，转移4mol H+时正极得4mol电子，则消耗1mol O2，故转移1mol H+时，消耗O2的物质的量为0.25mol。 题型 新型化学电源 ▌例4 比亚迪推出新能源车配置了由多个扁平状的“刀片”电芯捆扎成的模组电池如图所示。放电时总反应为：。下列说法错误的是 A．放电时，会向着铝箔附近移动 B．充电时，在阴极脱嵌 C．充电时，阳极电极反应式为 D．用该电池作为电源在铁上镀铜，当转移电子时阴极增重，则电子利用率 【答案】B 【详解】A．放电时，负极反应为，锂离子由负极的铜箔侧经电解质移向正极的铝箔侧，A正确； B．充电时阴极为铜箔侧，锂离子在阴极得到电子并嵌入石墨，电极反应为，不是脱嵌，B错误； C．充电时反应逆向进行，铝箔侧为阳极，电极反应为，C正确； D．电镀铜时阴极反应为，转移电子时，理论析出铜，实际增重，电子利用率为，D正确； 解题贴士 新型电池中正、负极的判断方法 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。 ▌对点练4-1 某理论研究认为：锌—空气电池放电时如图 1，石墨复合材料电极上所发生反应的催化机理示意图如图2。由此可知，理论上不正确的是 A．放电时，正极附近溶液的pH增大 B．正极反应的催化剂是i C．每消耗22.4 L(标准状况)空气，电路中约转移4 mol电子 D．将KOH溶液换成酸性溶液，图2对应的反应历程改变 【答案】C 【详解】A．放电时正极反应为，反应生成，因此正极附近溶液的pH增大，A正确； B．由催化机理示意图可知，i在反应前存在，参与反应后最终又生成，是正极反应的催化剂，B正确； C．标准状况下22.4 L空气的总物质的量为1 mol，其中体积占比约为1/5，即物质的量约为0.2 mol，1 mol 参与反应转移4 mol电子，故电路中转移电子约为0.8 mol，不是4 mol，C错误； D．换成酸性溶液后，正极反应物为，反应为，不存在类中间产物，反应历程发生改变，D正确； 故选C。 ▌对点练4-2 香港城市大学支春义教授课题组设计了一个以高电位储锂材料为正极、锌金属为负极的水系混合离子电池，其放电时的工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．放电时，电极a发生还原反应 B．充电时，通过交换膜M向电极a移动 C．放电时，电极b的电极反应式为 D．充电时，电极b连接电源的负极 【答案】B 【详解】A．放电时电极a为Zn负极，Zn失电子发生氧化反应，A错误； B．充电时装置为电解池，阳离子向阴极移动，放电时的负极a充电时作阴极，因此通过交换膜M向电极a移动，B正确； C．放电时电极b为正极，发生得电子的还原反应，正确反应为，选项给出的是失电子的氧化反应，属于充电时阳极的反应，C错误； D．充电时，放电时的正极b作阳极，应连接电源的正极，D错误； 故答案为B 基础通关 1．（25-26高二下·吉林·期末）化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是 A．锂离子电池可将化学能转化为电能 B．光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 C．火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 D．数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 【答案】A 【详解】A．锂离子电池属于原电池装置，工作时可将化学能转化为电能，A正确； B．光导纤维纤芯的主要成分是，单晶硅是半导体芯片的主要原料，B错误； C．碳纤维的主要成分为碳单质，属于无机非金属材料，不属于有机高分子材料，C错误； D．冷却液汽化属于物理变化，仅克服分子间作用力，不涉及化学键断裂，D错误； 故选A。 2．（25-26高二上·山西吕梁·阶段检测）现代社会的一切活动都离不开能量。下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是 A．碱性锌锰电池 B．暖宝宝发热 C．风力发电 D．太阳能电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．碱性锌锰电池为化学电源，能够实现化学能转化为电能，A项符合题意； B．暖宝宝发热的原理是铁的氧化反应放热，将化学能转化为热能，B项不符合题意； C．风力发电是将风能最终转化为电能，C项不符合题意； D．太阳能电池是将太阳能转化为电能，D项不符合题意。 3．（2026·广东深圳·三模）2026春晚机器人的成功表演是国家科技实力的体现。下面有说法错误的是 A．机器人外壳常用碳纤维增强树脂基复合材料，碳纤维属于无机非金属材料 B．机器人表演使用锂离子电池供电，电池使用纯水作电解液 C．舞台云雾由干冰产生，云雾属于胶体 D．舞台LED发光材料使用氮化镓，氮化镓晶体属于共价晶体 【答案】B 【详解】A．碳纤维主要成分为碳单质，属于无机非金属材料，A正确； B．纯水几乎不导电，且金属锂会与水发生反应，锂离子电池电解液为有机电解质体系，不能用纯水作电解液，B错误； C．干冰升华吸热使空气中水蒸气凝结为小液滴，分散在空气中形成气溶胶，属于胶体，C正确； D．氮化镓中原子间以共价键结合形成空间网状结构，属于共价晶体，D正确。 故选B。 4．（25-26高二下·广东深圳·期末）Mg-H2O2电池是一种能被海水激活的电池。该电池以石墨、Mg为电极，石墨电极一侧加入H2O2。该电池工作时，下列说法正确的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．镁为正极，发生还原反应 C．电子由镁经外电路流入石墨 D．石墨电极表面产生大量氢气 【答案】C 【详解】A．该电池属于原电池，工作时是将化学能转化为电能，A错误； B．Mg的金属活动性远强于石墨，因此Mg为负极，失电子发生氧化反应，B错误； C．原电池中电子由负极经外电路流向正极，本电池中Mg为负极、石墨为正极，因此电子由镁经外电路流入石墨，C正确； D．石墨为正极，正极上得电子发生还原反应生成，不会产生氢气，D错误； 故选C。 5．（25-26高二下·四川宜宾·期末）我国科研工作者研制出一种纳米硅基锂离子电池，装置如图。放电时的总反应为： 。 下列说法错误的是 A．放电时，三元锂电极的电势更高 B．放电时，硅基电极的反应为： C．充电时，由硅基电极经有机聚合物电解质向三元锂电极迁移 D．充电时，外电路中每转移，理论上硅基电极质量增重 【答案】C 【分析】电池充电时，三元锂电极上发生的电极反应为，则三元锂电池为阳极，硅基电极为阴极；电池放电时，三元锂电极为正极，硅基电极为负极。 【详解】A．放电时三元锂电极为正极，原电池中正极电势高于负极，因此三元锂电极电势更高，A正确； B．放电时硅基电极为负极，失电子生成和，电极反应为，B正确； C．充电时装置为电解池，阳离子向阴极（硅基电极）迁移，因此应由三元锂电极向硅基电极迁移，C错误； D．充电时硅基电极反应为，每转移，有在硅基电极放电，电极增重，D正确； 故选C。 6．（25-26高二下·广东广州·期末）含有乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以通过膜电池除去，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．a为电池的正极，发生还原反应 B．反应过程中，负极区pH不断减小 C．该电池工作时受环境温度的影响 D．b极的电极反应式为 【答案】B 【分析】由阳离子移动方向，a极为正极、b极为负极； 【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，向a极移动，故a为正极，得电子发生还原反应，A正确； B．负极发生反应为乙酸根离子失去电子被氧化为二氧化碳：，每转移8mol电子，负极生成7mol ，同时有8mol 通过质子交换膜移向正极，负极区浓度降低，pH增大，B错误； C．该电池含微生物膜，微生物的活性受温度影响，故电池工作时受环境温度的影响，C正确； D．b为负极，失电子被氧化为二氧化碳，电极反应式为，D正确； 故选B。 7．（25-26高二下·陕西汉中·期末）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。 8．（25-26高二下·安徽滁州·期末）我国科学家研制了催化剂建构Zn-二次电池，实现了电还原合成乙酸，装置如图所示。双极膜中水电离出的和在电场作用下可以分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．放电时，极电势低于Zn极 B．放电时，当双极膜中水减少18 g时，理论上合成7.5 g乙酸 C．充电时，Zn极电极反应为 D．充电时，极接直流电源负极 【答案】B 【分析】该装置为二次电池，放电作原电池：电极发生氧化反应，为负极，碱性条件下转化为；纳米片电极为正极，在正极得电子被还原生成；双极膜解离水产生向正极迁移、向负极迁移。充电作电解池：电极对应阴极（发生还原生成），电极对应阳极，外接直流电源正极。 放电（原电池）电极反应： 负极（）：； 正极（）：； 充电（电解池）电极反应： 阴极（极）：； 阳极（极）：。 【详解】A．放电时为原电池，极为正极，极为负极，正极电势高于负极，故极电势高于极，A错误； B．双极膜中1mol 电离产生1mol 和1mol ，对应外电路转移1mol电子；转化为时，每生成1mol 转移8mol电子，故转移1mol电子时生成的物质的量为mol，质量为，B正确； C．充电时极为阴极，电解质为碱性环境，以形式存在，电极反应为，C错误； D．充电时极是阳极，应接直流电源正极，D错误； 故选B。 9．（25-26高二下·安徽宿州·期末）某全固态锂电池的结构如图所示，其中是固体电解质(Ge显+4价)，该电池的总反应为。下列说法正确的是 A．放电时b为电池的负极 B．放电时电子的流向为 C．充电时阳极反应式为 D．LAGP中 【答案】D 【详解】A．放电时Li失电子发生氧化反应，a为电池负极，b为正极，A错误； B．电子只能在外电路中移动，无法通过固体电解质LAGP，B错误； C．充电时阳极发生失电子的氧化反应，正确反应式为，C错误； D．化合物呈电中性，正负化合价代数和为0，代入各元素化合价列式：，解得，D正确； 故选D。 10．（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）锌-空气电池可用作电动车的动力电源。该电池的电解质溶液为KOH溶液，总反应为： 2Zn + O2 + 4OH- + 2H2O = 2[Zn(OH)4] 2-，下列说法中正确的是 A．充电时，电解质溶液中K+ 向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH- )逐渐减小 C．放电时，负极反应为 Zn + 4OH- - 2e - =[Zn(OH)4] 2- D．放电时，电路中通过1 mol电子，消耗氧气11.2 L(标准状况) 【答案】C 【详解】A．充电时装置为电解池，电解质溶液中阳离子向阴极移动，因此K+向阴极移动，A错误； B．充电时总反应为放电总反应的逆反应，反应过程生成OH-，因此电解质溶液中逐渐增大，B错误； C．放电时Zn在负极失电子发生氧化反应，结合OH-生成，电极反应为，书写正确，C正确； D．放电时O2在正极得电子，1mol O2反应转移4mol电子，电路中通过1mol电子时，消耗O2的物质的量为，标准状况下体积为，D错误； 故答案选C。 11．（25-26高二下·四川广安·期末）全固态硫锂电池将逐步运用于新能源汽车等行业。它是以硫化物等固体为电解质，可自由移动，其简易结构如图所示。该电池的工作原理为()。下列说法正确的是 A．放电时，b极质量将增大 B．工作时，固体电解质将熔融而导电 C．放电时向a极移动 D．充电过程中，b极可能发生 【答案】A 【分析】该装置为全固态硫锂电池，放电时属于原电池，a电极为，作负极，发生；b电极为正极，发生反应；充电时属于电解池，a极作阴极，b极作阳极； 【详解】A．放电时b极为正极，发生反应，生成的附着在b极，b极质量增大，A正确； B．该电池为全固态电池，工作时固体电解质保持固态，依靠定向移动导电，不会熔融，B错误； C．放电时为原电池，阳离子向正极移动，应向b极（正极）移动，C错误； D．充电时b极为阳极，发生失电子的氧化反应，所给反应为得电子的还原反应，属于放电时正极的反应，D错误； 故选A。 12．（25-26高二上·天津武清·阶段检测）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，通过隔膜向正极移动 C．该电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高 D．反应中每生成，转移电子数为 【答案】C 【详解】A．中Mn元素化合价从+4价降低为MnOOH中的+3价，得电子发生还原反应，A错误； B．原电池工作时，阴离子向负极移动，应向负极移动，B错误； C．碱性锌锰电池以KOH为电解质，锌采用锌粉，反应更充分，相比普通锌锰电池，比能量和可储存时间均有提高，性能更好，C正确； D．每生成1 mol MnOOH，Mn元素化合价降低1价，转移1 mol电子，转移电子数为，D错误； 故答案选C。 13．（25-26高二下·江西赣州·期末）一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 【答案】C 【分析】该水系原电池中b极Zn失电子被氧化为ZnO，作负极，a极得电子被还原为，作正极，可通过离子交换膜在两极间迁移，外电路电子由b极经灯泡流向a极。 【详解】A．电极a上转化为，发生还原反应，为电池正极，A错误； B．电子仅能在外电路中定向移动，无法通过离子交换膜，B错误； C．电极b为负极，失电子发生氧化反应，碱性环境下电极反应式为，C正确； D．阴离子向负极（b极）移动，从左池进入右池，D错误； 答案选C。 14．（25-26高二上·广东湛江·期末）生活中会接触到各种各样的电池，部分电池示意图如图所示。下列有关电池的说法错误的是 A．锂离子电池放电时溶液中Li+流向LiCoO2电极 B．碱性锌锰干电池负极电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 C．铅酸蓄电池充电时Pb电极与外接电源的正极相连 D．理想情况下全钒液流电池原始电解液中n(VO2+):n(V3+)=1:1 【答案】C 【详解】A．原电池放电时阳离子向正极迁移，LiCoO2为正极，A正确； B．碱性锌锰干电池负极电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，B正确； C．Pb电极放电时为负极，充电时为阴极，应与外接电源负极相连，C错误； D．根据得失电子守恒，VO2+中钒元素是+4价，反应生成VO中钒是+5价，转移1个电子，而V3+生成V2+也是转移1个电子，所以理想情况下全钒液流电池原始电解液中n(VO2+):n(V3+)=1:1，D项正确； 故答案选C。 15．（25-26高二上·河南驻马店·期末）2025年我国在“碳达峰、碳中和”的目标下，新能源与环保技术快速发展。下列说法正确的是 A．氢能是清洁能源，电解水制氢可利用风电、光伏电等可再生能源供电 B．氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式为： C．铅酸蓄电池放电时，电极作负极，发生氧化反应 D．硅太阳能电池工作时将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．氢能燃烧产物为水，无污染，是清洁能源；电解水制氢过程若使用风电、光伏电等可再生能源供电，可减少碳排放，A正确； B．氢氧燃料电池负极是失电子，选项中为正极得电子的电极反应式，B错误。 C．铅酸蓄电池放电时，电极作正极，发生还原反应，C错误； D．硅太阳能电池通过光电效应将光能（太阳能）直接转化为电能，D错误； 故选A。 素养提升 1．（24-25高二下·广西崇左·期中）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间后，左室溶液的pH变大 B．b极为正极，电极反应式为 C．从海水室中经交换膜Ⅱ迁移入右室 D．若除去海水中0.5 mol的NaCl，理论上可处理含的碱性废水 【答案】A 【分析】左室中转化为和，由+2价变为+4价、由-3价变为0价，均失电子被氧化，因此极为负极，极为正极。海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动。 【详解】A．负极（左室，碱性环境）的电极反应为： ，反应消耗，左室降低，减小，A错误； B．b是正极，右室为稀硫酸（酸性环境），得电子生成，电极反应式，B正确； C．原电池中阳离子向正极（右室）迁移，为阳离子，从海水室经交换膜Ⅱ移入右室，经交换膜Ⅰ移入左室，实现海水淡化，C正确； D．除去，即有移入右室、移入左室，对应转移电子；每个反应失电子，因此处理的物质的量为，质量为，D正确； 故选A。 2．（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 【答案】D 【分析】左侧甲烷燃料电池为电源，电解制备Ca(H2PO4)2，左侧甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为：，通入氧气的一极为正极，电极反应式为：；左侧石墨电极与甲烷燃料电池的正极相连，为电解池的阳极，被氧化为氯气，电极反应式为：；右侧石墨电极与甲烷燃料电池的负极相连，为电解池的阴极，阴极的电极反应式为：，据此分析回答。 【详解】A．由分析可知，在电解池的阳极得到副产物，在电解池的阴极得到副产物NaOH和，A正确； B．由分析可知，阳极室的电极反应式为：，则阳极室内钙离子向产品室移动， A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为：，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，原料室中通过B膜，进入产品室，B膜为阴离子交换膜，B正确； C．若去掉C膜，生成的氢氧根会发生反应，，故可能生成、等沉淀，C正确； ​D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，即消耗甲烷的物质的量为，根据电极反应式为：可知，消耗，转移电子的物质的量为0.2 mol，此时会有0.1 mol Ca2+通过A膜，进入产品室，会有通过B膜，进入产品室，故产品室生成mol的Ca，D错误； 故选D。 3．（25-26高二上·山西运城·期末）研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，石墨极电势高于铝电极电势 B．放电时，电流由石墨电极经用电器、铝电极、电解质溶液回到石墨电极 C．充电时，阴极反应为： D．充电时，再生27 g Al单质，至少转移3 mol电子 【答案】C 【分析】该电池放电时，铝被氧化，为负极，则石墨为正极；结合原电池/电解池原理分析。 【详解】A．放电时石墨为正极，原电池中正极电势高于负极，因此石墨极电势高于铝电极电势，A正确； B．电流方向为：外电路中电流从正极（石墨）经用电器流向负极（铝），电解质溶液中电流从铝电极流向石墨电极，形成闭合回路，B正确； C．该电池电解质溶液中铝元素以、形式存在，不存在游离的；充电时阴极（铝电极）发生还原反应，正确的反应式为，C错误； D．27 g Al为，Al由化合态（价）变为单质（价），生成1 mol Al转移电子，因此再生27 g Al单质，至少转移3 mol电子，D正确； 故选C。 4．（25-26高二上·湖北黄冈·期末）下图为某种锂离子纤维电池，其放电的总反应为Li7Ti5O12+3FePO4=Li4Ti5O12+3LiFePO4，下列说法正确的是 A．放电时，M极的电极电势高于N极 B．充电时，Li+从M极迁移到N极 C．放电时，负极反应为：Li7Ti5O12-3e-=Li4Ti5O12+3Li+ D．充电时，若转移x mol e-，M极电极将减少7xg 【答案】C 【详解】A．放电时，N极为正极，M极为负极，根据原电池原理，正极的电极电势高于负极，所以M极的电极电势低于N极，故A错误； B．充电时，该装置为电解池，M极为阴极，N极为阳极，在电解池中阳离子向阴极移动，所以从N极迁移到M极，故B错误； C．放电时，M极为负极，发生氧化反应，根据总反应，负极反应为，故C正确； D．充电时，M极发生反应，是增加的质量，而不是减少，故D错误； 故选C。 5．（25-26高二上·四川宜宾·期末）一种充电电池可作电动车动力电源，其工作原理如图。放电时，负极的电极反应式为：。 下列说法正确的是 A．放电时，电流从电极b经负载流向电极a B．放电时，正极附近电解质溶液的pH变小 C．充电时，阳极反应式为 D．充电时，电路中每通过0.2mol电子，电解质溶液质量减少0.2g 【答案】C 【分析】题干给出负极反应为，在极发生反应，因此放电时，为负极，为正极，以此解答。 【详解】A．放电时电流从正极流出，经负载流向负极，因此电流从电极经负载流向电极，A错误； B．放电时正极（极）的电极反应为：，反应生成，正极附近增大，变大，B错误； C．充电时该装置为电解池，原放电时的正极变为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，被氧化为，电极反应为，C正确； D．充电时阳极电极反应式为，阴极反应： ，每转移2mol电子，阳极消耗2mol OH-，生成2mol H2O，阳极区溶液质量增大2mol×18g/mol - 2mol×17g/mol=2g，阴极消耗2mol H2O，同时生成2mol OH⁻和1 mol H2，溶液质量减少2mol×18g/mol -2mol×17g/mol =2g，则转移0.2mol电子时，电解质溶液质量不变，D错误； 故选C。 6．（25-26高二下·贵州遵义·期末）线粒体内膜可分离电荷，产生质子浓度梯度，构成原电池工作，为ATP的合成提供能量。以内膜为界，外侧的参与反应生成；内侧的NADH反应生成，如下图所示。 下列说法错误的是 A．电势：外侧内侧 B．内侧的电极反应为： C．由内侧向外侧移动 D．该过程只涉及一种能量转化 【答案】D 【详解】A．根据题目提供信息，外侧氧气得到电子发生还原反应生成水，作原电池的正极，内侧NADH失去电子发生氧化反应生成，作原电池的负极，原电池中正极电势高于负极，因此电势：外侧内侧，A正确； B．内侧NADH失去电子生成和氢离子，电极方程式为：，B正确； C．氢离子在内侧生成，在原电池中，阳离子向正极移动，氢离子是阳离子，外侧为正极，因此氢离子由内侧向外侧移动，C正确； D．根据题目提供信息，该过程构成了原电池，在原电池中，化学能转化为电能，原电池工作时，为ATP的合成提供了能量，说明又将电能转化成了ATP中的化学能，至少有两种形式的能量转化，D错误； 故答案选D。 7．（25-26高二下·湖南长沙·期末）一种新型醌类()酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定性，该电池工作示意图如下。下列说法正确的是 A．放电时，a极比b极电势低 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．放电时，若有1mol生成，理论上需消耗2mol D．充电时，a极的电极反应为 【答案】B 【分析】由题干和图示信息可知，放电时电极为原电池正极，转化为，发生还原反应，电极反应方程式为；电极为负极，发生氧化反应，电极反应为+2nOH--4ne-=+2nH2O+2nK+。据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，电极作原电池正极，电极作负极，根据原电池中正极电势高于负极，故a极电势高于b极，A错误； B．根据放电时b电极发生的反应+2nOH--4ne-=+2nH2O+2nK+可知，此时负极区正电荷增加，为保持体系电中性，可以是负极区的钾离子进入中间室，或中间室的硫酸根进入负极区，根据阳离子向负极移动，但若硫酸根迁移进入负极区，则会导致负极区溶质不纯(由图示可知负极区电解质为KOH)，因此需由钾离子通过d离子交换膜进入中间室，则d膜为阳离子交换膜，由此推得正极区硫酸根通过c离子交换膜进入中间室，则c膜为阴离子交换膜，B正确； C．由分析可知，放电时生成1 mol 对应转移电子，根据反应，则理论上需消耗，C错误； D．由分析可知，放电时a为正极，发生还原反应，反应式为，则充电时a电极发生氧化反应，电极反应式为，D错误； 故答案选B。 8．（25-26高二下·河南新乡·期末）我国科学家成功研发全球首例可充电氢负离子电池，放电时的工作原理如图所示。已知：三氢化铈是一种在室温下展现出优异氢负离子传导性能的材料，在略高于室温的温度下就会开始分解释放氢气。下列说法正确的是 A．充电时电极Q连接电源的正极 B．充电时电池阳极发生反应： C．放电时电解质需要变为熔融状态以使由电极R移向电极Q D．选择包裹的的目的是使电子在电解质中移动 【答案】B 【详解】A．放电时电极Q上，发生氧化反应，Q是负极，故R是正极，充电时Q是阴极，应连接电源的负极，A错误； B．充电时电池阳极发生的变化为．，失去电子，故反应为，B正确； C．因为三氢化铈在略高于室温的温度下就会开始分解释放氢气，故电解质不能变为熔融状态，C错误； D．电解质传导的是而不是电子，且电子不能在电解质中移动，D错误； 故答案选B。 9．（25-26高二下·安徽马鞍山·期末）2025年我国科学家成功研发全球首例可充电氢负离子全固态电池(如图)。固态电解质仅允许H-自由移动。电池的总反应为3NaAlH4+6CeH2Na3AlH6+2Al+6CeH3。下列说法正确的是 A．放电时，A极的电势高于B极的电势 B．放电时，H-由A极移动到B极 C．充电时，B极电极反应式为3NaAlH4+6e-=Na3AlH6+2Al+6H- D．充电时，当外电路通过1mol电子时，A极质量减少1g 【答案】D 【分析】由题可知，总反应为：；A极为负极，中从+2价升至+3价，发生氧化反应：；B极为正极，中从+3价降至0价，发生还原反应：，据此分析； 【详解】A．由分析可知，放电时，A极为负极、B极为正极，电子由A极流向B极，则B极的电势高于A极的电势，A错误； B．放电时，阴离子由正极向负极方向移动，即由B极移动至A极，B错误； C．充电时，B极为阳极，发生反应为原电池时发生反应的逆过程，即，C错误； D．充电时，阴极（A极）电极反应式为：，得到1 mol e-，质量减少1 g，D正确； 故答案选D。 10．（25-26高二上·山西晋城·期末）包覆纳米硅复合材料（GS-Si）的可充电石墨烯电池工作原理如图所示（已知：GS-Si包覆石墨烯电极中的过量嵌入脱出可能导致片层团聚，结构破损）。放电时，GS-Si包覆石墨烯电极上的物质变化为；多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变化为。下列说法错误的是 A．放电时，GS-Si包覆石墨烯电极电势低于多元含锂过渡金属氧化物电极 B．若放电前两个电极质量相等，转移0.1 mol电子后两个电极质量相差1.4 g C．充电时，与直流电源的正极连接的电极反应为 D．为保护电池电极，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至 【答案】C 【详解】A．由题可知放电时，GS-Si包覆石墨烯电极为负极，多元含锂过渡金属氧化物电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确； B．由电极反应可知，放电时，转移0.1 mol电子后，负极材料减少0.1 mol ，正极材料增加0.1 mol ，因此转移0.1 mol电子后两个电极质量相差0.1 mol×2×7 =1.4 g，B正确； C．放电时，正极反应式为，则充电时，与直流电源的正极连接的电极反应式为，C错误； D．若GS-Si包覆石墨烯的电极反应进行至，石墨烯电极中的的过量脱出会导致片层团聚，损伤电极结构，因此为保护电池，GS-Si包覆石墨烯的电极反应不能进行至，D正确； 故选C。 迁移创新 11．（2026·贵州·高考真题）储能技术是新能源产业发展的重要支撑。一种基于TEMPO衍生物作为正极储能活性材料的水系有机液流电池的工作原理如图。 下列说法正确的是 A．充电时，电极a发生氧化反应 B．充电时，电子从电源的负极流向a极，由b极流向电源的正极 C．放电时，正极反应为 D．放电时，外电路转移2 mol电子，理论上负极区溶液质量减少71 g 【答案】B 【分析】放电时，a是负极，电极反应：，b是正极，电极反应：，充电时，a是阴极，b是阳极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【详解】A．充电时电极a连接电源负极，为阴极，得电子发生还原反应，A错误； B．充电时电子仅在外电路移动，由电源负极流向阴极a，再由阳极b流向电源正极，B正确； C．放电时正极发生得电子的还原反应，正确反应为，选项给出的是失电子的氧化反应，C错误； D．放电时阴离子向负极移动，转移2 mol电子时，有2 mol 进入负极区，负极区溶液质量增加71 g，而非减少，D错误； 故选B。 12．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极上发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是 A．膜为阳离子交换膜 B．当气体通入左室开始工作时，电极a为正极 C．理论上，电路中通过的与消耗的物质的量之比为 D．电池总反应为 【答案】D 【分析】根据题干“工作时，反应的S和物质的量相等”，结合化合价变化可得电子守恒的电极反应：左室电极a为正极，电极反应：；右室电极b为负极：电极反应，，加热时释放，据此解答。 【详解】A．反应后左室消耗，剩余多余的；右室生成带正电的，正电荷多余。需要（阴离子）从左室迁移到右室平衡电荷，因此膜为阴离子交换膜；若为阳离子交换膜，向左侧移动，无法实现该电池的功能，A错误 B．放电完成后，电极a的S完全转化为，电极b的完全转化为S；加热右室电解液，分解放出，将通入左室后重新开始工作时，电极a现在为，发生失电子的氧化反应，为负极，B错误； C．根据负极反应，转移时，消耗，因此电路中通过的与消耗的物质的量之比为，不是，C错误； D．将正负极反应相加，消去两边均有的S、和电子，得到总反应： ，化简得，D正确； 故选D。 13．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。 【详解】A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误； B．图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误； C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确； D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误； 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $