4.1 原电池 第2课时 化学电源（讲义）化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦化学电源核心知识点，基于原电池原理，系统梳理化学电源的分类（一次电池、二次电池、燃料电池）、工作原理（电极反应式书写）及应用，构建从基础原理到具体电池类型的知识支架，衔接水溶液离子平衡与化学反应能量转化。 资料通过分层次知识点讲解、随学随练与题型示例结合，以铅蓄电池充放电反应、氢氧燃料电池电极反应式书写为例，培养科学思维，结合废旧电池回收渗透科学态度与责任，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源 课标要点 1．知道化学电源的分类方法。 2．熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 3．了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。 学习重难点 重点：化学电池的工作原理；燃料电池电极反应式的书写。 难点：掌握几种典型化学电池的电极反应。 知识点 化学电源概述 1．化学电源的分类 原电池是常见的化学电源，可分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 (3)燃料电池：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。 3．化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，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。 4．化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 教材延伸 太阳能电池不是化学电池‌。 ‌核心原理差异‌：化学电池通过内部自发的氧化还原反应，将储存的化学能直接转化为电能，需要电极、电解质参与电化学反应过程。 ‌太阳能电池的本质‌：它依靠半导体p-n结的光伏效应，将太阳光的光能直接转化为电能，发电过程中不发生氧化还原类的化学反应，也不会消耗自身的活性物质。 随学随练 1．下列电池不属于化学电池的是( ) A．碱性干电池 B．铅蓄电池 C．燃料电池 D．太阳能电池 【答案】D 【解析】常见的电源：碱性干电池、蓄电池、燃料电池，可以将化学能转化为电能，而太阳能电池是太阳能转化为电能的装置，不是化学电池，故选D。 2．关于化学能、电能与原电池下列判断不正确的是( ) A．利用原电池装置，可以将化学能转化为电能 B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率可高达100% C．人们日常使用的电能主要来自火力发电 D．最早使用的锌锰干电池的寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池 【答案】B 【解析】A项，原电池装置，是将化学能转化为电能的装置，故A正确； B项，燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，但是在使用过程中还伴随着放出热量，能量转化率不可高达100%，故B错误；C项，人们日常使用的电能主要来自火力发电，故C正确；D项，最早使用的锌锰干电池电解质溶液显酸性容易腐蚀锌皮，寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池，故D正确；故选B。 知识点 一次电池 1．锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：锌 正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作 原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 2．银锌电池—纽扣电池 该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为 Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。其电极反应式为： 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 3．海水铝电池 该电池是1991年我国首创以“铝－空气－海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水 为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中就能发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20~50倍。其电极反应式为： 负极：2Al - 6e- + 6OH- = Al2O3 + 3H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总方程式：4Al + 3O2 = 2Al2O3 教材延伸 随学随练 1．(2026·天津武清高二期中)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋MnO2＋H2O===MnO(OH)＋ZnO，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，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH-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1 mol MnOOH，转移电子数为 【答案】C 【解析】A项，MnO2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项，原电池工作时，阴离子向负极移动，OH-应向负极移动，B错误；C项，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项，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；故选C。 2．锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是( ) A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应 C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为 D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为 【答案】C 【解析】A．锌锰干电池属于一次电池，由重金属离子，用完不可随意丢弃，故A正确；B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极，放电过程中锌均发生氧化反应，故B正确；C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为，故C错误；D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为，故D正确；故选C。 3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【答案】C　 【解析】由电池反应可知，锌为负极，失去电子，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减小6.5 g。 知识点 二次电池(重点) 1．铅蓄电池 可以多次反复使用，放电后可以充电复原，又称二次电池。 铅蓄电池是一种常见的可充电电池，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。该电池以Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。其总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； ③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； ②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 2．锂离子电池 锂电池 装置图 说明 Li-CO2电池 4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式： 3CO2＋4Li＋＋4e－＝2Li2CO3＋C LiFePO4-C电池 Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ N为正极，正极反应式： Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝LiFePO4 全固态锂-硫电池 16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 电极a是正极，正极反应式(第一步)： S8＋2e－＋2Li＋＝Li2S8 LiCoO2-C电池 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ M为正极，正极反应式： Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝LiCoO2 锂-空气电池 4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式：Li－e－＝Li＋ B为正极，正极反应式： O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应) 教材延伸 1．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 2．二次电池电极反应式的书写方法 (1)标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。 (2)写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存) (3减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 3．充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，即：充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反；充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。 随学随练 1．铅酸蓄电池使用方便安全可靠，多用于维持汽车用电系统的正常运转，下列说法错误的是( ) A．铅酸蓄电池为二次电池 B．放电时，Pb电极上的质量增加 C．铅酸蓄电池中的稀硫酸为电解质 D．充电时，阳极上的电极反应式为2H2O+PbSO4-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 【答案】C 【解析】A．铅酸蓄电池可以放电充电，所以为二次电池，故A正确；B．放电时，Pb电极失去电子生成硫酸铅，质量增加，故B正确；C．稀硫酸为混合物，不是电解质，故C错误；D．充电时，阳极上PbSO4失去电子，电极反应式为2H2O+PbSO4-2e-=PbO2+SO42-+4H+，故D正确；故选C。 2．(2026·浙江县域联盟选考模拟)铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是( ) A．放电时，负极反应为Pb-2e-=Pb2+ B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力H+＞Pb2+，阴极可能会产生氢气 【答案】D 【解析】铅酸蓄电池的总反应为：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O，逐一分析选项。A项，放电时负极Pb失电子，生成的Pb2+会与SO42-结合生成难溶PbSO4，正确负极反应为 Pb+SO42--2e-=PbSO4，A错误；B项，放电过程消耗硫酸、生成水，硫酸浓度降低，+H+浓度减小，pH增大，B错误；C项，充电时阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，转移2 mol电子时，1 mol固体PbSO4转化为1 mol固体PbO2，固体质量减少，不是96 g，C错误；D项，由金属活动性顺序可知，单质还原性Pb＞H2，因此阳离子得电子能力H+＞Pb2+，充电时阴极发生主反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-，当充电电压过高时，溶液中的H+也可能在阴极得电子生成氢气，发生副反应2H＋＋2e-=H2↑，因此阴极可能产生氢气，D正确；故选D。 3．某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( ) A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 【答案】D 【解析】由总反应可知，锂离子电池放电时锂极失去电子发生氧化反应为负极，则Li1-xMn2O4为正极；镍氢电池放电时NiOOH得到电子发生还原反应为正极，则MH为负极；A．原电池工作时阳离子向正极移动，故锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，A正确；B．由分析可知，镍氢电池放电时，NiOOH得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，为正极，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH-，B正确；C．由图可知，右侧装置为电极为M、Ni(OH)2，则应该为连接锂离子电池进行充电生成NiOOH、MH的过程，故表示用锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；D．锂离子电池充电时，阴极反应为LiMn2O4发生还原反应生成锂单质，电极反应式：xLi++xe-=xLi，D错误；故选D。 知识点 燃料电池 1．燃料电池概述 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。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 2．常见的燃料电池 (1)氢氧燃料电池 ①基本构造 ②工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 反应 2H2＋O2===2H2O (2)甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32-。 ④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8e－===4O2-。 3．能量转换 所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，只不过条件不同而已。 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”。 教材延伸 化学电源电极反应式与电池反应的书写方法 随学随练 1．(2026·云南昭通高二期末)以同时作为燃料和氧化剂的燃料电池原理如图所示(已知：双极膜中的H2O能在电流的作H2O2用下，解离成H＋和-，定向移动到两极室)。下列有关说法正确的是( ) A．电极N是负极 B．电子流向为M→负载→N→电解质溶液→M C．电极N的电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e-=2H2O D．当电路中转移1 mol电子时，产生气体11.2 L 【答案】C 【解析】A项，电极M是负极，A错误；B项，电子由负极M经负载流向正极N，但不会进入电池内部的电解液流回M电极，B错误；C项，电极N的电极反应式为：H2O2＋2H＋＋2e-=2H2O，C正确；D项，根据总反应2H2O2=2H2↑+O2↑已知，当电路中转移1mol电子时，产生0.5 mol O2，在标准状况下的体积为11.2 L，选项中未说明气体所处状态，D错误；故选C。 2．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是( ) A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为CH4+6OH--8e-=CO32-＋5H2O 【答案】B 【解析】a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极；b电极通入空气，氧气发生还原反应，b极为正极，据此解答。A．a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极，A错误；B．a极为负极，b极为正极，K+从a极经溶液流向b极，B正确；C．b电极通入空气，氧气发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，即生成OH-，碱性增强，则工作一段时间后，b极附近的pH会增大，C错误；D．a电极通入甲烷，甲烷被氧化生成CO32-，则a极的电极反应为：CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O，D错误；故选B。 3．直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是( ) A．电池工作时，电极I电势低 B．电极Ⅱ的反应式为：H2O2+2e- +2H+=2H2O C．电池总反应为：2H2O2=2H2O+O2↑ D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3．9g 【答案】C 【解析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2↑+2H2O，正极： H2O2+2e- +2H+=2H2O。A项，电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B项，电极Ⅱ为正极，电极反应式为：H2O2+2e- +2H+=2H2O，B正确；C项，该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 H+来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：2H2O2+2KOH+H2SO4=K2SO4+4H2O+O2↑，C错误；D项，当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的K+为0.1mol，即3．9g，D正确； 故选C。 拓展 聚焦二次电池 1．可充电电池电极和两极反应物的判断 判断电池放电时电极和参加反应的物质,可先标出放电(原电池)总反应中电子转移方向和数目,失去电子的物质即为负极参加反应的物质;得到电子的物质即为正极参加反应的物质。判断电池充电时电极和参加反应的物质,可直接利用阳极反应为放电时正极反应的逆过程,发生氧化反应,阴极反应为放电时负极反应的逆过程,发生还原反应进行判断。 2．电极反应式的书写 (1)书写可充电电池电极反应式 一般都是先分析放电时的电池反应,书写放电时的电极反应式时,一般分三步书写： ①先标出原电池总反应电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质; ②写出其中比较容易书写的电极反应(书写时一定要注意电极产物是否能与电解质溶液共存); ③在得失电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电时阳极反应为放电时正极反应的逆过程,充电时阴极反应为放电时负极反应的逆过程。 (2)书写化学电池中电极反应式需注意的问题 ①正确判断出化学电池的负极和正极,确定两极上分 别发生的反应。 ②确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应,若能反应,则应写出与电解质溶液反应后的电极反应式。 ③书写二次电池的电极反应式时,要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。 3．溶液中离子的移动方向 判断放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极；充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 4．pH变化规律的判断 若电极反应消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);若电极反应生成H+(OH-),则电极周围溶液的pH 减小(增大)。若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成H+(OH-)则溶液的pH减小(增大)。若两极消耗或生成的OH-(H+)的物质的量相等,则溶液的pH变化规律视溶液的酸碱性及是否有水生成而定,应具体问题具体分析。 活学活用 1．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液的密度不断减小 【答案】D 【解析】由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电子由负极流向正极；内电路中带负电荷的阴离子(SO和OH－)移向负极；硫酸不断被消耗， pH不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。 2．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。 下列有关该电池的说法不正确的是(　　) A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 【答案】C 【解析】该充电电池中活泼金属Fe失去电子，为负极，得电子的Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解液为碱性溶液，选项A正确；放电时，负极铁失去电子生成Fe2＋，因为电解液为碱性溶液，所以负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，选项B正确；充电时，阴极发生还原反应：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，所以阴极附近溶液的pH增大，选项C错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，Ni(OH)2转化为Ni2O3，电极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，选项D正确。 3．我国科学家正在研究一种可充电Na－Zn双离子电池体系(如图)。下列说法不正确的是( ) A．闭合K1时，锌电极为电池负极 B．闭合K2时，装置中的电能转化为化学能 C．放电时，每转移0.2 mol电子，负极区电解质溶液质量增加6.5 g D．充电时，阳极反应式为Na0.6MnO2-xe-=Na0.6-xMnO2+xNa+ 【答案】C 【解析】A项，闭合K1时，该装置为原电池，锌电极为负极，A正确；B项，闭合K2时，该装置为电解池，电解池是将电能转化为化学能，B正确；C项，放电时，装置为原电池，负极发生反应：Zn-2e-=Zn2+，每转移0.2 mol电子，负极区由Zn失去电子生成0.1 mol Zn2+，0.1 mol Zn2+与0.4 mol OH-结合生成0.1 mol Na2[Zn(OH)4]，有0.2 mol Na+通过阳离子交换膜到正极，故负极区电解质溶液质量增重0.1 mol×65 g/mol-0.2 mol×23 g/mol=1.9 g，C错误；D项，充电时，阳极失电子，Mn的化合价升高，反应式为Na0.6MnO2-xe-=Na0.6-xMnO2+xNa+，D正确；故选C。 拓展 有机燃料电池电极的书写方法 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如乙醇碱性(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。 乙醇燃烧生成CO2和H2O，其中CO2与KOH溶液反应生成K2CO3和H2O，故生成物为K2CO3和H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为－2，CO中碳元素的化合价为＋4，故1 mol乙醇完全反应失去2 mol×[4－(－2)]＝12 mol电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OH＋OH－－12e－→CO＋H2O。 第四步：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12个电子，相当于带12个单位正电荷) 再由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为11，故负极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 活学活用 1．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　) A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4．48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 【答案】C　 【解析】A项，在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，错误；B项，每消耗1 mol O2转移4 mol电子，若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2．24 L O2，错误；D项，根据题意，电解质溶液呈酸性，正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，错误。 2．用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示，下列说法错误的是( ) A．电极X作负极 B．当有0.001molCH3CH2OH反应，理论上有0.002mol电子通过外电路 C．正极电极反应式是O2+4H++4e-=2H2O D．电池工作时，质子通过交换膜从左往右迁移 【答案】B 【解析】由图示可知，电极X上乙醇转化为乙酸，碳元素化合价升高，乙醇失电子，电极X负极，电极Y是正极。A项，电极X为负极，A正确；B项，每1molCH3CH2OH被氧化为CH3COOH，则有4mol电子转移，故当有0.001molCH3CH2OH反应，理论上有0.004mol电子通过外电路，B错误；C项，正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，C正确；D项，原电池中阳离子向正极移动，即H+向正极迁移，质子通过交换膜从左往右迁移，D正确；故选B。 3．甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效，某种甲醇燃料电池的工作原理如图所示，其电极反应如下：2CH3OH+2H2O-12e- =12H++2CO2， 3O2+12H++12e-=6H2O。    (3)电极A的名称是_______(填“正极”或“负极”)；甲醇从_______(填“b”或“c”)处通入。 (4)甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为_______ (5)当该装置消耗64g甲醇时，转移电子的数目为_______；若这部分电子全部用于电解水，理论上可产生标准状况下氢气_______L。 【答案】(1) 正极     c (2) 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O (3) 12NA或7.224×1024     134.4 【解析】(1)由原电池的工作原理图可知，电子由电极B流向电极A，则电极A作正极，电极B为负极；c处通入CH3OH，发生氧化反应；(2)甲醇燃料电池是甲醇和氧气发生氧化还原反应，故总反应方程式为：2CH3OH + 3O2 =2CO2 +4H2O；(3)甲醇的电极反应式为：2CH3OH+2H2O-12e- =12H+ 2CO2，当该装置消耗64g甲醇即物质的量时，转移电子12mol，转移电子的数目为12NA或7.224×1024；电解水时，1molH2对应2mol电子，则产生氢气6mol，标况下氢气的体积为：。 题型 一次电池 ▌例1 (2026·浙大附中高二期中)电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是( ) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【答案】A 【解析】A项，放电时，正极发生还原反应Ag2O+H2O+2e-=2Ag＋2OH-，负极发生氧化反应Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故Ag2O是正极，Zn是负极，A正确；B项，总反应中Zn被氧化，应作负极；Ag2O被还原，应作正极，B错误；C项，负极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，负极区消耗OH-，碱性减弱，pH减小，C错误；D项，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由Zn极流向Ag2O极，D错误；故选A。 解题贴士 化学电源电极反应式与电池反应的书写方法 ▌对点练1-1 以前所用锌­锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌­锰干电池的叙述中，正确的是(　　) A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 C．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 D．干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化 【答案】B 【解析】锌­锰干电池中，较活泼的金属锌筒为负极，石墨棒为正极，A错误；长时间使用后，锌筒上消耗出现空洞，糊状电解质流出，容易腐蚀用电器，B正确；原电池中电子流动方向由负极经外电路流向正极，而电流方向相反，C错误；干电池中只有化学能转化为电能，D错误。 ▌对点练1-2 (2026·江西赣州高二期末)一种高容量Zn-C2H2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：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O D．理论上每消耗1 molC2H2，有2 molOH-从右池进入左池 【答案】C 【解析】该水系原电池中b极Zn失电子被氧化为ZnO，作负极，a极C2H2得电子被还原为C2H4，作正极，OH-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。A项，电极a上C2H2转化为C2H4，发生还原反应，为电池正极，A错误；B项，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项，电极b为负极，Zn失电子发生氧化反应，碱性环境下电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，C正确；D项，阴离子向负极(b极)移动，OH-从左池进入右池，D错误；故选C。 题型 二次电池 ▌例2 (2026·陕西渭南三模)某科研团队设计出镍离子电池(NIB)，该电池在首次充电中，Na+从Na3V2(PO4)3框架中脱出并形成NaV2(PO4)3基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中Na+很少，只有Ni2+可以可逆嵌入NaV2(PO4)3基质中并形成NaNiV2(PO4)3。关于该电池说法错误的是( ) A．该电池在首次充电中，V元素化合价不变 B．充电时，Ni@C电极的电极反应式为：Ni2++2e-=Ni C．充电时，电解液中的阳离子向阴极移动 D．放电时，正极的电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3 【答案】A 【解析】由电子移动方向可知，放电时，Ni@C电极是原电池的负极，镍在负极失去电子发生氧化反应生成镍离子，电极反应式为：Ni-2e-=Ni2+，右侧电极是正极，镍离子作用下NaV2(PO4)3在正极得到电子发生还原反应生成NaNiV2(PO4)3，电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3；充电时，与直流电源负极相连的Ni@C电极是电解池的阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，电极反应式为：Ni2++2e-=Ni，右侧电极是阳极，NaNiV2(PO4)3在阳极失去电子发生氧化反应生成NaV2(PO4)3和镍离子，电极反应式为：NaNiV2(PO4)3-2e-=NaV2(PO4)3+ Ni2+。A项，由题意可知，首次充电中，形成NaV2(PO4)3基质发生的反应为：Na3V2(PO4)3-2e-= NaV2(PO4)3+2Na+，则反应中钒元素的化合价升高被氧化，A错误；B项，由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的Ni@C电极是电解池的阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，电极反应式为：Ni2++2e-=Ni，B正确；C项，充电时，电解液中带正电荷的阳离子会向阴极移动，C正确；D项，由分析可知，放电时，右侧电极是正极，镍离子作用下NaV2(PO4)3在正极得到电子发生还原反应生成NaNiV2(PO4)3，电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3，D正确；故选A。 解题贴士 1．二次电池又称可充电电池或蓄电池，该类电池既可放电也可充电。放电时发生自发的氧化还原反应，在充电时又可反向进行，如此充放电循环进行，至一定周期后停止。 2．认识可充电电池时可记住如下规律： (1)正正负负——原电池的正极充电时要与外电源的正极相连，原电池的负极充电时要与外电源的负极相连。 (2)颠颠倒倒——原电池的正极反应式左右两边颠倒过来，就是充电时电解池的阳极反应式；原电池的负极反应式左右两边颠倒过来，就是充电时电解池的阴极反应式。 3．对比分析充电、放电时电极反应式的关系： 充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应式刚好相反。 ▌对点练2-1 水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说法错误的是( ) A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3 B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+ C．充电时，电子由M极经导线流向N极；放电时，M极为负极 D．放电时，电路中通过0.005mol电子时，理论上两极质量差为0.23g 【答案】C 【解析】由题意知该电池属于二次电池，示意图为放电过程，M极Na3V2(PO4)3转化为NaV2(PO4)3，发生失电子的氧化反应，为负极，N极Na3V2(PO4)3转化为Na5V2(PO4)3，发生得电子的还原反应，为正极，充电时为电解池，M极为阴极，N极为阳极。A项，根据上述分析电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3，A项正确；B项，充电时，N极为阳极，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+，B项正确；C项，放电时，M极为负极，但充电时，M极为阴极，是电子流入的一极，C项错误；D项，由电池总反应知，放电时，电路中通过0.005mol电子时，负极减少0.005molNa+的质量，正极增加0.005molNa+的质量，两极质量差为，D项正确。故选C。 ▌对点练2-2 (2026·山西安庆二模)2025年9月，我国成功开发出全球首款“室温可充电全固态氢负离子电池”，该研究团队利用储氢材料NaAlH4作正极，贫氢的CeH2作负极，以氢化钡(BaH2)薄层包裹三氢化铈(CeH3)复合氢化物3CeH3·BaH2为电解质，其工作原理如图所示，经分析正极放电后生成Al和Na3AlH6。下列说法错误的是( ) A．该电池放电时，H-向右移动 B．该电池充电时，阴极发生反应：CeH2+H++e-=CeH3 C．该电池存储和释放能量时伴随的移动 D．该电池放电时，正极发生反应：NaAlH4+6e-=2Al+Na3AlH6+6H- 【答案】B 【解析】经分析正极放电后生成Al和Na3AlH6，则正极上NaAlH4得电子，电极反应为3NaAlH4+6e-=2Al+Na3AlH6+6H-，负极上CeH2失电子产生CeH3，电极反应为CeH2-e-+H-=CeH3，则阴极反应为CeH3+e-=CeH2+H-。A项，根据题干示意图，放电时H－向右移动，A正确；B项，该电池充电时，阴极发生反应：CeH3+e-=CeH2+H-，B错误；C项，以氢化钡(BaH2)薄层包裹三氢化铈(CeH3)复合氢化物3CeH3·BaH2为电解质，传导H-，该电池存储和释放能量时伴随H-的移动，C正确；D项，该电池放电时，正极NaAlH4得电子，发生反应：NaAlH4+6e-=2Al+Na3AlH6+6H-，D正确；故选B。 题型 燃料电池 ▌例3 (2026·安徽A10联盟高三联考)中国科学院上海硅酸盐研究所科研团队报道了一种在碱性条件下耦合产氢的硼氢化物燃料电池，其工作原理如下图所示： 下列有关说法正确的是( ) A．电极Q为原电池的负极，发生氧化反应 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．电极P的电极反应式为：BH4--4e-＋4OH-=2H2O+2H2↑＋BO2- D．离子交换膜转移0.1mol离子时，电池产生0.2molH2 【答案】C 【解析】根据电极物质转化判断电极类型，P极BH4-中-1价H转化为0价H2，失电子发生氧化反应，故P为原电池负极，Q为正极。碱性条件下，负极电极反应式为BH4--4e-＋4OH-=2H2O+2H2↑＋BO2-，正极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-。负极消耗OH-，正极生成OH-，OH-由正极向负极迁移，故离子交换膜为阴离子交换膜。结合电子守恒，每转移4mol电子时，负极生成2mol H2，正极生成2mol H2，共生成4mol H2，同时迁移4mol OH-。A项，电极P为原电池负极，电极Q为正极，正极发生还原反应，A错误；B项，OH-由正极Q向负极P迁移，故离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；C项，电极P为负极，碱性条件下BH4-失电子生成BO2-和H2，电极反应式为BH4--4e-＋4OH-=2H2O+2H2↑＋BO2-，C正确；D项，离子交换膜转移0.1mol OH-时，电路中转移0.1mol电子，负极生成0.05mol H2，正极生成0.05mol H2，共产生0.1mol H2，D错误；故选C。 解题贴士 1．书写新型电池的电极反应式 分析物质得失电子情况，据此确定正、负极上发生反应的物质。 分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 写出比较容易书写的电极反应式。 若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 2．解答燃料电池题目的几个关键点 (1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 ▌对点练3-1 (2026·浙江温州高二期中)一种甲酸(HCOOH)燃料电池装置示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，K+从正极区移向负极区 B．负极的电极反应为HCOO--2e-+2OH-=HCO3-+H2O C．每得到1molK2SO4，理论上消耗11.2LO2 D．放电过程中，正极区溶液pH不断减小 【答案】B 【解析】该装置为甲酸燃料电池，左边HCOO-被氧化为HCO3-，失去电子，左边为负极区；右边通入氧气，氧气得电子发生还原反应，为原电池的正极区。A项，原电池中，阳离子向正极移动，因此K+从负极区移向正极区，A错误；B项，负极区为碱性环境，HCOO-中C为+2价，被氧化为HCO3-​中+4价的C，失2e-，配平后电极反应为：HCOO--2e-+2OH-=HCO3-+H2O，B正确；C项，生成1molK2SO4，2molK+透过离子交换膜移向正极，说明电路中转移2mol电子，对应消耗O2的物质的量为，但选项未说明是标准状况，无法计算氧气体积，C错误；D项，正极区总反应为O2＋4H＋＋4e-=2H2O，不断消耗H＋生成水，c(H+)减小，pH不断增大，D错误；故选B。 ▌对点练3-2 煤-空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B．负极的电极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑ C．电极X为负极，O2-向X极迁移 D．煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 【答案】A 【解析】随着反应的进行，氧化物电解质的量不会减少， A项错误；由原理图分析可知，其负极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑，B项正确；原电池内部的阴离子向负极移动， C项正确；煤-空气燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能， D项正确。 题型 陌生电池工作原理分析 ▌例4 (2026·福建百校联考考前狎题)一种可用于回收铅的H2-PbO燃料电池如下图所示，其中B极表面有催化材料和气体扩散层。下列说法错误的是( ) A．B极电极反应式为4OH--4e-=O2↑＋2H2O B．电池工作时A极为正极，X为Na+ C．右室通入2．24 L H2(标准状况下)时，左室理论上生成0.3molNaOH D．B极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率 【答案】A 【解析】根据装置中物质转化，B极通入H2，H元素化合价从0升高到+1，失电子发生氧化反应，故B为负极，A为正极。电解质为碱性环境，负极电极反应式为H2－2e-＋2OH-=2H2O，正极电极反应式为HPbO2-+2H2O+2e-=Pb＋3OH-。原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故Na+向A极移动，OH-向B极移动。A项，B极为负极，电极反应式为H2－2e-＋2OH-=2H2O，不是OH-失电子生成O2，A错误；B项，电池工作时A极发生还原反应为正极，原电池中阳离子向正极移动，故X为Na+，B正确；C项，标准状况下2．24 L H2的物质的量为，反应转移电子物质的量为，结合正极反应，转移0.2 mol电子时生成0.3 mol OH-，即左室理论上生成0.3 mol NaOH，C正确；D项，B极表面使用催化材料可加快反应速率，气体扩散层可促进H2的扩散接触，二者均可提升电池效率，D正确；故选A。 解题贴士 陌生电池装置一般较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。 ▌对点练4-1 环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．“对电极”是正极 B．“工作电极”上发生的电极反应为NO2＋2H＋－2e－===NO＋H2O C．传感器工作时，H＋由“工作电极”移向“对电极” D．“对电极”的材料可能为活泼金属锌 【答案】D 【解析】工作电极是NO2变为NO，化合价降低，是原电池的正极，对电极为负极，故A错误；“工作电极”上发生的电极反应为NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O，故B错误；传感器工作时，根据“同性相吸”理解得到H＋由“对电极”移向“工作电极”，故C错误；对电极为负极，“对电极”的材料可能为活泼金属锌，故D正确。 ▌对点练4-2 (2026·江苏南通高三模拟预测)一种新型水系可充电电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．充电时，电极a与外接直流电源的正极相连 B．充电时，若电极a得到3．2gCu和1．44g Cu2O，则电路中转移0.12mole- C．放电时，Na+通过离子交换膜从右室迁移至左室 D．放电时，电极b的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2 【答案】D 【解析】放电为原电池工作过程，电极a上Cu转化为Cu2O、Cu3(PO4)2，Cu元素化合价升高，发生氧化反应，为原电池负极；电极b上Mn元素化合价降低，发生还原反应，为原电池正极。充电为电解池工作过程，电极a为阴极，接外接直流电源负极，电极b为阳极，接外接直流电源正极；放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动，结合电子守恒分析电极反应转移电子数目。A项，充电时电极a为阴极，应与外接直流电源的负极相连，A错误； B项，3．2g Cu的物质的量为，1．44g Cu2O的物质的量为，Cu元素得电子总物质的量为，同时电极a上还有H2O得电子生成H2，故电路中转移电子总物质的量大于0.12mol，B错误；C项，放电时为原电池，Na+向正极即右室的电极b移动，故Na+通过离子交换膜从左室迁移至右室，C错误；D项，放电时电极b为正极，Mn元素化合价降低得电子，电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，D正确；故选 D。 基础通关 1．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是( ) A．火力发电 B．碱性锌锰电池 C．电池充电 D．氢氧燃料电池 【答案】C 【解析】A．水力发电是将热能转化为机械能、机械能转化为电能的过程，故A不符合题意；B．碱性锌锰电池是将化学能转化为电能的装置，故B不符合题意；C．电池充电是电能转化为化学能的过程，故C符合题意；D．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故D不符合题意；故选C。 2．有关下列装置的说法不正确的是( ) A．图1所示不能构成原电池 B．图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极 C．图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应 D．图4电池Al电极反应式为：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H+ 【答案】D 【解析】A．图1所示装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，故A正确；B．锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，石墨棒作正极，故B正确；C ．Zn比Cu活泼，锌片做负极，Zn片失去电子，发生氧化反应，故C正确；D．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠反应易失去电子而作负极，镁作正极，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-═[Al(OH)4]-，故D错误；故选D。 3．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．甲：溶液中向Cu电极方向移动，电子由锌经电解质溶液流向铜电极 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强，导电能力上升 【答案】B 【解析】A．Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，电子不经过电解质溶液，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，故A错误；B．Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，故B正确；C．Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C错误；D．铅蓄电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D错误；故选B。 4．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，如图所示为两种常见的化学电源示意图，下列有关说法不正确的是( ) A．锌锰干电池属于一次电池，铅酸蓄电池属于二次电池 B．锌锰干电池中的带铜帽的石墨棒为负极，锌筒为正极 C．铅酸蓄电池供电时Pb电极上的反应为Pb+SO42--2e-=PbSO4 D．铅酸蓄电池供电时电子由Pb电极经外电路流向PbO2电极 【答案】B 【解析】锌锰电池属于一次电池，锌筒为负极。铅酸电池属于二次电池，电池的总反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4 +2H2O，其中Pb为负极，反应式为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，PbO2为正极，反应式为PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O。A．锌锰电池是不可充电电池属于一次电池，铅酸电池属于可充电电池是二次电池，A正确；B．锌是活泼金属失电子发生氧化反应，锌筒为负极，带铜帽的石墨棒为正极，B错误；C．铅酸蓄电池供电时Pb电极是负极，发生氧化反应，失去电子，电极反应式为：Pb+SO42--2e-=PbSO4，C正确；D．原电池中电子由负极经过外电路流向正极，Pb是负极，PbO2为正极，电子由Pb电极经外电路流向PbO2电极，D正确；故选B。 5．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法中，正确的是(　　) A．锌是负极，氧化银是正极 B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应 C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动 D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变 【答案】A 【解析】由电极反应式可知Zn作负极，Ag2O作正极，A正确；Zn发生氧化反应，Ag2O发生还原反应，B错误；溶液中的OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，C错误；电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，电解质溶液为KOH溶液，因电池放电过程中不断消耗水，使溶液中c(OH－)增大，D错误。 6．有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是( ) A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是做催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式：PbO2+4H++SO42--2e-=PbSO4+2H2O C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式：O2＋4H＋＋4e-=2H2O D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是还原剂，电池工作过程中被氧化为Ag 【答案】C 【解析】A．由图可知，Ⅰ中锌筒为锌锰碱性电池的负极，碳棒是正极，二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二锰，所以二氧化锰的作用不可能是做催化剂，故A错误；B．由图可知，Ⅱ所示电池放电过程中，二氧化铅为二次电池的正极，酸性条件下二氧化铅在硫酸根离子作用下得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，故B错误；C．由图可知，Ⅲ为氢氧燃料电池，通入氧气的电极为燃料电池的正极，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＋4H＋＋4e-=2H2O，故C正确；D．Ⅳ中氧化银为银锌纽扣电池的正极，水分子作用下氧化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，故D错误；故选C。 7．下列图示都是原电池原理在化学电源中的应用。 下列有关说法中正确的是( ) A．铅蓄电池在放电时，其负极是铅电极 B．氢氧燃料电池中，H2所在电极发生的反应为H2-2e-+2OH-=2H2O C．氢氧燃料电池中，通入O2的一极为负极 D．铅蓄电池放电后，PbO2极质量减小 【答案】A 【解析】A项，铅蓄电池在放电时，铅是负极，由铅变成硫酸铅，A正确；B项，氢氧燃料电池中，电解质溶液为酸性，所以H2所在电极发生的反应为H2-2e-=2H+，B错误；C项，氢氧燃料电池中，通入O2的一极为正极，C错误；D项，铅蓄电池放电后，PbO2极变成PbSO4，质量增重，D错误；故选A。 8．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　) A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 【答案】C　 【解析】A项，在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，错误；B项，每消耗1 mol O2转移4 mol电子，若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24 L O2，错误；D项，根据题意，电解质溶液呈酸性，正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，错误。 9．某实验室设计了如图装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜，层间的H2O解离成和OH-并分别通过阴、阳膜定向移动。下列说法错误的是( ) A．Pt为负极 B．石墨电极反应式为ClO-+2e-+2H+=Cl- +H2O C．双极膜中产生的OH-移向Pt电极 D．每消耗11．2LNH3时双极膜中消耗1molH2O 【答案】D 【解析】A项，Pt电极一侧NH3生成N2H4，发生了失电子的氧化反应，所以为负极，故A正确；B项，双极膜中的H+移向正极，ClO-得电子发生还原反应，故B正确；C项，阴离子移向负极，故C正确；D项，没有说明气体的存在状况，无法计算物质的量，故D错误；故选D。 10．用如图装置设计Mg与O2的原电池反应，下列说法错误的是( ) A．电子的移动方向由a经外电路到b B．溶液中的OH−从a极向b极移动 C．负极反应式为：Mg−2e−+2OH−=Mg(OH)2 D．活性炭代替炭可以加快O2在正极上的反应速率 【答案】B 【解析】在该原电池中，Mg作负极，碳作正极，A项，原电池中，电子从负极经导线移动向正极，故该原电池中，电子的移动方向由a经外电路到b，故A正确；B项，原电池中，阴离子移动向负极，故溶液中的OH−从b极向a极移动，故B错误；C项，Mg作负极，故负极反应式为：Mg−2e−+2OH−=Mg(OH)2，故C正确；D项， 活性炭具有较强的吸附性，可以加快O2在正极上的反应速率，故D正确；故选B。 11．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．N极发生氧化反应 B．温度越高，反应速率越快，电池工作效率越高 C．原电池中电子的移动方向是：M→导线→N→电解质溶液→M，阴离子移向M极 D．N极的电极反应式：Cu2++2e-=Cu 【答案】D 【解析】该微生物燃料电池工作时，厌氧微生物催化氧化葡萄糖，同时处理含Cu2+废水，则葡萄糖所在的M电极为负极，负极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-＝6CO2↑+24H+，N电极为正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu。A项，由题意可知，厌氧微生物催化氧化葡萄糖，即葡萄糖发生失电子的氧化反应，则所在的M电极为负极，N电极为正极，发生还原反应，故A错误；B项，高温环境能使蛋白质凝固变性，导致电池不能正常工作，所以该电池不能在高温环境中工作，故B错误；C项，原电池工作时，废水中阴离子移向负极，电子通过导线由负极流向正极，不能通过溶液传递，故C错误；D项，N电极为原电池的正极，Cu2+得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故D正确；故选D。 12．某甲烷燃料电池的构造如下图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是( ) A．电子由a沿导线流向b，再由b通过电解质溶液流回a B．a电极的电极反应式为：CH4-8e—+8OH—=CO2+6H2O C．出口Y中的质量分数小于 D．b是电池正极 【答案】D 【解析】由图可知，通入甲烷的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4-8e—+10OH—=CO32-+7H2O，通入氧气的b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，电极反应式为O2+4e—+2H2O=4OH—。A项，电解质溶液不能传递电子，故A错误；B项，通入甲烷的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4—8e—+10OH—=CO32-+7H2O，故B错误；C项，通入氧气的b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，所以出口Y中氢氧化钾的质量分数大于，故C错误；D项，通入氧气的b电极为正极，故D正确；故选D。 13．如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2 LiMnO2。下列说法不正确的是( ) A．锂片做负极，发生氧化反应 B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1 C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中 D．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-═LiMnO2 【答案】B 【解析】由图可知，Li片作负极，电极反应式为Li-e-═Li+，MnO2作正极，电极反应式为MnO2+Li++e-═LiMnO。A项， 由分析可知，Li片作负极，失电子发生氧化反应，A正确；B项，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，不经过电解质，B错误；C项，Li性质活泼，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；D项，MnO2作正极，电极反应式为MnO2+Li++e-═LiMnO2，D正确；故选B。 14．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。下列说法不正确的是(　　) A．O2在电极b上发生还原反应 B．溶液中OH－向电极a移动 C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5 D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 【答案】C 【解析】氧气在电极b发生还原反应，则电极b为正极，电极a为负极，故A正确；因为电极a为负极，则溶液中的阴离子向负极移动，故B正确；反应中N元素化合价升高3价，O元素化合价共降低4价，根据得失电子守恒，消耗NH3与O2的物质的量之比为4∶3，故C错误；负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH－向电极a移动参与反应，故电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故D正确。 15．我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是 A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极 B．放电时，正极的电极反应式为： C．充电时，Mg电极接外电源的正极 D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol 【答案】B 【解析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源负极，石墨连接外加电源的正极。A．放电时，电子由镁电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，不经过电解质溶液，故A错误；B．放电时，石墨作正极，电极反应式为，故B正确；C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，故C错误；D．题目未给标准状况，无法使用22．4L/mol计算气体的物质的量，故D错误；故选B。 16．最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A．氧化银电极上的反应为Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－ B．石墨电极上的反应为C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋ C．每转移4 mol电子，氧化银电极产生22．4 L CO2气体(标准状况) D．30 g C6H12O6参与反应，有4 mol H＋经质子交换膜进入正极区 【答案】D 【解析】C6H12O6在微生物作用下转化为CO2和H2O，C6H12O6被氧化，即石墨电极为负极，氧化银电极为正极，Ag2O发生得电子的还原反应，电极反应式为Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O，故A错误；石墨电极为负极，C6H12O6在负极发生失电子的氧化反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故B错误；根据负极的电极反应式可知，每转移4 mol电子，石墨电极产生22．4 L CO2(标准状况)，故C错误；30 g C6H12O6的物质的量为＝ mol，根据负极的电极反应式可知，有4 mol H＋经质子交换膜进入正极区，故D正确。 17．(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为____________________________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为_____________________________________。 (2)NH3—O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的__________(填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为_______________。 【答案】(1)①从A到B ②SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ (2)①负　②6 mol 【解析】(1)①根据图示，A为燃料电池的负极，B为燃料电池的正极，在原电池电解液中，正电荷由负极向正极移动，即从A到B；②负极发生氧化反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋。 (2)①a极通入氨气，是负极，b极通入氧气，是正极；②氨气中N的化合价由－3变成0，当生成1 mol N2时，转移电子的物质的量为6 mol。 素养提升 18．下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是 A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动 B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O C．充电时，阳极附近pH减小 D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2 【答案】D 【解析】根据题干信息可知，Zn-二次电池中，放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O(Zn与Al性质相似，在碱性条件下以ZnO22-存在)，正极氧气得电子生成氢氧根离子，其电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；充电时，电极反应式相反，利用原电池与电解池工作原理分析解答。A．放电式Zn极为负极，PVC-RuO2电极为正极，所以K+向PVC-RuO2电极移动，A正确；B．放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，根据上述分析可知，其电极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O，B正确；C．充电时，阳极区的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑＋2H2O，消耗氢氧根离子的同时生成水，所以阳极附近pH减小，C正确；D．充电时，导线中每通过4mol电子，阳极产生氧气的物质的量为1mol，所以标况下其体积为=22．4L，D错误；故选D。 19．直接硼氢化物(BH4-)燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是( ) A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向 B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动 C．放电时，电极N上的电极反应式为BH4-+8e-+8OH-=BO2-+6H2O D．电极R通入O2，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高 【答案】D 【解析】A项，Na+由N极移向R极，可知电极N为负极、电极R为正极，箭头方向为电子移动方向，故A错误；B项，根据图示，Na+透过交换膜，放电时Na+向电池的正极定向移动，故B错误；C项，放电时，N是负极，电极N上的电极反应式为BH4--8e-+8OH-=BO2-+6H2O，故C错误；D项，电极R通入O2，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高，故D正确；故选D。 20．如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是( ) A．光伏并网发电装置中b为正极 B．石墨1电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol电子 C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+ D．处理60gFeS2，石墨2电极上消耗7.5molH+ 【答案】B 【解析】由图可知，石墨1电极上Mn元素价态升高失电子，故石墨1为阳极，电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，Mn3+与FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O═15Mn2++Fe3++2 SO42-+16H+，石墨2为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑。A项，石墨1为阳极极，则b极为电源的正极，A正确；B项，石墨1为阳极，电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，消耗1molMn2+，电路中转移1mol电子，B错误；C项，阳极生成的Mn3+与FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O═15Mn2++Fe3++2 SO42-+16H+，C正确；D项，处理60gFeS2，消耗阳极生成的Mn3+的物质的量为×15=7.5mol，转移电子7.5mol，石墨2为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，石墨2上消耗7.5molH+，D正确；故选B。 21．工业生产中的二氧化碳过度排放加剧了地球的温室效应，某科技工作团队研究利用电化学将其转化为作为燃料再利用，转化的基本原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．M为电池负极，电池工作一段时间，M极附近溶液pH不变 B．N为电池正极，电极反应式为CO2+2e-=CO+O2- C．穿过“交换膜”的箭头表示的是溶液中质子的移动方向 D．电路中转移1mol电子时，极电解质溶液增重8 g 【答案】C 【解析】A项，根据图示，M极上水失电子放出氧气，M电极发生氧化反应，M为电池负极，负极反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，电池工作一段时间，M极附近溶液pH降低，故A错误；B项，根据图示，N极上二氧化碳得电子生成一氧化碳，N电极发生还原反应，N为电池正极，电极反应式为CO2+2e-+2H+=CO+H2O，故B错误；C项，原电池中阳离子向正极移动，N是正极，穿过“交换膜”的箭头表示的是溶液中质子的移动方向，故C正确；D项，根据CO2+2e-+2H+=CO+H2O，电路中转移1mol电子时，N极生成0.5mol水，电解质溶液增重9 g，故D错误；故选C。 22．内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4-8e-+4CO32-=5CO2＋2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 【答案】A 【解析】由装置可知a电极上CO和H2失电子生成CO2和H2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO32-，CH4和水反应生成CO和H2。A．由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确；B．电子不经过电解质，故B错误；C．由以上分析可知a极反应物不是甲烷，故C错误；D．熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选A。 迁移创新 23．(2026·浙江嘉兴市高三教学测试)液流电池是电化学储能领域的研究热点之一，一种钒液流电池的结构及其充电时的工作原理如图所示，其电解液存储在储液罐中，使用时将电解液分别泵入阴极室和阳极室中。下列说法不正确的是( ) A．a为正极 B．放电时，VO2+-e-+H2O=VO2++2H+ C．充电时，每生成1 molVO2+，有从左室向右室迁移 D．充电时，具有较高能量的产物被泵回储液罐，将能量储存起来 【答案】B 【解析】充电时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，由图可知，充电时，与a电极相连的电极上VO2+→VO2+，发生失电子的氧化反应，与b电极相连的电极上V3+→V2+，发生得电子的还原反应，则a为正极，b为负极，左侧为阳极，右侧为阴极。A项，由分析可知，a为正极，A正确；B项，由分析可知，a为正极，则放电时VO2+得电子生成VO2+，电极反应式为VO2++e-+2H+=VO2++H2O，B错误；C项，充电时，左侧电极的电极反应式为VO2+-e-+H2O=VO2++2H+，每生成1 molVO2+，转移1 mol电子，同时生成2 molH+，其中1 molH+会通过质子交换膜从左室(阳极室)向右室(阴极室)迁移，C正确；D项，充电时，VO2+和V2+是具有较高能量的产物，被泵回储液罐储存能量，D正确；故选B。 24．如图，科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备，总方程式为：NaTi 2(PO4)3+2NaClNa3Ti 2(PO4)3+Cl2。下列说法正确的是( ) A．放电时NaCl溶液的pH减小 B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti 2(PO4)3 D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl2 【答案】C 【解析】由总反应可知多孔活性炭电极为电池的正极，钛电极为电池的负极。A项， 放电时总反应式为：Na3Ti 2(PO4)3+Cl2= NaTi 2(PO4)3+2NaCl，则放电时NaCl溶液的 pH不变，A错误；B项，放电时，阴离子移向负极，即Cl-透过多孔活性炭电极移向NaCl溶液中，B错误；C项，根据总反应式可知，充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti 2(PO4)3，C正确；D项，充电时，阳极反应式为：2 Cl--2e－=Cl2↑，电路中每转移2mol e-，理论上生成1molCl2进入到CCl4中，D错误；故选C。 25．某储能电池原理如图一，其俯视图如图二，已知N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)，下列说法正确的是 A．放电时，负极反应：NaTi2(PO4)3+2Na+—2e—=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，N极质量将增重 C．充电时，每转移NA个电子，阳极释放出11.2LCl2 D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度减小 【答案】D 【解析】由题意可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氧化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3—2e—=NaTi2(PO4)3+2Na+，M电极是正极，氯气在正极得到电子发生还原反应生成氯离子，充电时与直流电源负极相连的N电极为阴极，M电极为阳极。A．由分析可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氧化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3—2e—=NaTi2(PO4)3+2Na+，故A错误；B．由分析可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氧化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，则N极质量将减轻，故B错误；C．缺标准状况下，无法计算充电时，每转移NA个电子，阳极释放出氯气的体积，故C错误；D．由分析可知，充电时与直流电源负极相连的N电极为阴极，钠离子作用下NaTi2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Na3Ti2(PO4)3，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2Na++2e—=Na3Ti2(PO4)3，则放电消耗钠离子，右侧储液器中氯化钠溶液浓度减小，故D正确；故选D。 26．(2026·陕西渭南三模)某科研团队设计出镍离子电池(NIB)，该电池在首次充电中，Na+从Na3V2(PO4)3框架中脱出并形成NaV2(PO4)3基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中Na+很少，只有Ni2+可以可逆嵌入NaV2(PO4)3基质中并形成NaNiV2(PO4)3。关于该电池说法错误的是( ) A．该电池在首次充电中，V元素化合价不变 B．充电时，Ni@C电极的电极反应式为：Ni2++2e-=Ni C．充电时，电解液中的阳离子向阴极移动 D．放电时，正极的电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3 【答案】A 【解析】由电子移动方向可知，放电时，Ni@C电极是原电池的负极，镍在负极失去电子发生氧化反应生成镍离子，电极反应式为：Ni-2e-=Ni2+，右侧电极是正极，镍离子作用下NaV2(PO4)3在正极得到电子发生还原反应生成NaNiV2(PO4)3，电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3；充电时，与直流电源负极相连的Ni@C电极是电解池的阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，电极反应式为：Ni2++2e-=Ni，右侧电极是阳极，NaNiV2(PO4)3在阳极失去电子发生氧化反应生成NaV2(PO4)3和镍离子，电极反应式为：NaNiV2(PO4)3-2e-=NaV2(PO4)3+ Ni2+。A项，由题意可知，首次充电中，形成NaV2(PO4)3基质发生的反应为：Na3V2(PO4)3-2e-= NaV2(PO4)3+2Na+，则反应中钒元素的化合价升高被氧化，A错误；B项，由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的Ni@C电极是电解池的阴极，镍离子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，电极反应式为：Ni2++2e-=Ni，B正确；C项，充电时，电解液中带正电荷的阳离子会向阴极移动，C正确；D项，由分析可知，放电时，右侧电极是正极，镍离子作用下NaV2(PO4)3在正极得到电子发生还原反应生成NaNiV2(PO4)3，电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3，D正确；故选A。 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第2课时 化学电源 课标要点 1．知道化学电源的分类方法。 2．熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。 3．了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，培养良好的环保意识。 学习重难点 重点：化学电池的工作原理；燃料电池电极反应式的书写。 难点：掌握几种典型化学电池的电极反应。 知识点 化学电源概述 1．化学电源的分类 ________是常见的化学电源，可分为如下三类： (1)一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。 (2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 (3)燃料电池：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。 3．化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的________、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给________、________等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 4．化学电源的发展方向 ________、________、________________、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 教材延伸 太阳能电池不是化学电池‌。 ‌核心原理差异‌：化学电池通过内部自发的氧化还原反应，将储存的化学能直接转化为电能，需要电极、电解质参与电化学反应过程。 ‌太阳能电池的本质‌：它依靠半导体p-n结的光伏效应，将太阳光的光能直接转化为电能，发电过程中不发生氧化还原类的化学反应，也不会消耗自身的活性物质。 随学随练 1．下列电池不属于化学电池的是( ) A．碱性干电池 B．铅蓄电池 C．燃料电池 D．太阳能电池 2．关于化学能、电能与原电池下列判断不正确的是( ) A．利用原电池装置，可以将化学能转化为电能 B．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率可高达100% C．人们日常使用的电能主要来自火力发电 D．最早使用的锌锰干电池的寿命和性能都不如改进后的碱性锌锰电池 知识点 一次电池 1．锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：________ 正极：________ 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：________ 正极反应物：________ 电解质溶液：________ 工作 原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极：Zn＋2OH－－2e－==________ 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===________________ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===________________ 2．银锌电池—纽扣电池 该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为 ________和________，电解质为________溶液。其电极反应式为： 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===________； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===________________。 3．海水铝电池 该电池是1991年我国首创以“铝－空气－海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水 为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中就能发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20~50倍。其电极反应式为： 负极：2Al - 6e- + 6OH- = ________________ 正极：O2 + 4e- + 2H2O =________ 总方程式：4Al + 3O2 =________ 教材延伸 随学随练 1．(2026·天津武清高二期中)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋MnO2＋H2O===MnO(OH)＋ZnO，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，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH-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1 mol MnOOH，转移电子数为 2．锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是( ) A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃 B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应 C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为 D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为 3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 知识点 二次电池(重点) 1．铅蓄电池 可以多次反复使用，放电后可以充电复原，又称二次电池。 铅蓄电池是一种常见的可充电电池，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。该电池以Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。其总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (1)负极是________，正极是________，电解质溶液是________________。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－==________； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===________________ ； ③放电过程中，负极质量的变化是________，H2SO4溶液的浓度________。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===________________； ②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===________________________； ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源________极相连，负极与直流电源________极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 2．锂离子电池 锂电池 装置图 说明 Li-CO2电池 4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式： 3CO2＋4Li＋＋4e－＝______________ LiFePO4-C电池 Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝________________ N为正极，正极反应式： Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝________ 全固态锂-硫电池 16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： Li－e－＝________ 电极a是正极，正极反应式(第一步)： S8＋2e－＋2Li＋＝________ LiCoO2-C电池 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝________ M为正极，正极反应式： Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝________ 锂-空气电池 4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式：Li－e－＝________ B为正极，正极反应式： O2＋4e－＋2H2O＝________ (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应) 教材延伸 1．二次电池的充放电规律 (1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 2．二次电池电极反应式的书写方法 (1)标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。 (2)写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存) (3减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 3．充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，即：充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反；充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。 随学随练 1．铅酸蓄电池使用方便安全可靠，多用于维持汽车用电系统的正常运转，下列说法错误的是( ) A．铅酸蓄电池为二次电池 B．放电时，Pb电极上的质量增加 C．铅酸蓄电池中的稀硫酸为电解质 D．充电时，阳极上的电极反应式为2H2O+PbSO4-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 2．(2026·浙江县域联盟选考模拟)铅酸蓄电池是一种历史悠久的商用电池，其结构如图所示。下列有关铅酸蓄电池的说法正确的是( ) A．放电时，负极反应为Pb-2e-=Pb2+ B．放电时，铅酸蓄电池的pH保持不变 C．充电时，当电路中有2 mol电子发生转移时，阳极质量减少96 g D．充电时，因得电子能力H+＞Pb2+，阴极可能会产生氢气 3．某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( ) A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移 B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e-=Ni(OH)2＋OH- C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4-xe-=Li1-xMn2O4＋xLi＋ 知识点 燃料电池 1．燃料电池概述 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。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 2．常见的燃料电池 (1)氢氧燃料电池 ①基本构造 ②工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 ______________________ ______________________ 正极反应 ______________________ ______________________ 反应 ______________________ (2)甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H＋)固体介质 总反应式：CH4＋2O2===___________________。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O==______________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===___________________。 ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===______________________。 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===______________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===__________________。 ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===______________________。 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===______________________。 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===_________________。 ④用能传导氧离子(O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===______________________。 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-==______________________。 正极反应式：2O2＋8e－==_____________。 3．能量转换 所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，只不过条件不同而已。 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”。 教材延伸 化学电源电极反应式与电池反应的书写方法 随学随练 1．(2026·云南昭通高二期末)以同时作为燃料和氧化剂的燃料电池原理如图所示(已知：双极膜中的H2O能在电流的作H2O2用下，解离成H＋和-，定向移动到两极室)。下列有关说法正确的是( ) A．电极N是负极 B．电子流向为M→负载→N→电解质溶液→M C．电极N的电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e-=2H2O D．当电路中转移1 mol电子时，产生气体11.2 L 2．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是( ) A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为CH4+6OH--8e-=CO32-＋5H2O 3．直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是( ) A．电池工作时，电极I电势低 B．电极Ⅱ的反应式为：H2O2+2e- +2H+=2H2O C．电池总反应为：2H2O2=2H2O+O2↑ D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3．9g 拓展 聚焦二次电池 1．可充电电池电极和两极反应物的判断 判断电池放电时电极和参加反应的物质,可先标出放电(原电池)总反应中电子转移方向和数目,失去电子的物质即为负极参加反应的物质;得到电子的物质即为正极参加反应的物质。判断电池充电时电极和参加反应的物质,可直接利用阳极反应为放电时正极反应的逆过程,发生氧化反应,阴极反应为放电时负极反应的逆过程,发生还原反应进行判断。 2．电极反应式的书写 (1)书写可充电电池电极反应式 一般都是先分析放电时的电池反应,书写放电时的电极反应式时,一般分三步书写： ①先标出原电池总反应电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质; ②写出其中比较容易书写的电极反应(书写时一定要注意电极产物是否能与电解质溶液共存); ③在得失电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电时阳极反应为放电时正极反应的逆过程,充电时阴极反应为放电时负极反应的逆过程。 (2)书写化学电池中电极反应式需注意的问题 ①正确判断出化学电池的负极和正极,确定两极上分 别发生的反应。 ②确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应,若能反应,则应写出与电解质溶液反应后的电极反应式。 ③书写二次电池的电极反应式时,要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。 3．溶液中离子的移动方向 判断放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极；充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 4．pH变化规律的判断 若电极反应消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);若电极反应生成H+(OH-),则电极周围溶液的pH 减小(增大)。若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成H+(OH-)则溶液的pH减小(增大)。若两极消耗或生成的OH-(H+)的物质的量相等,则溶液的pH变化规律视溶液的酸碱性及是否有水生成而定,应具体问题具体分析。 活学活用 1．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液的密度不断减小 2．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。 下列有关该电池的说法不正确的是(　　) A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 3．我国科学家正在研究一种可充电Na－Zn双离子电池体系(如图)。下列说法不正确的是( ) A．闭合K1时，锌电极为电池负极 B．闭合K2时，装置中的电能转化为化学能 C．放电时，每转移0.2 mol电子，负极区电解质溶液质量增加6.5 g D．充电时，阳极反应式为Na0.6MnO2-xe-=Na0.6-xMnO2+xNa+ 拓展 有机燃料电池电极的书写方法 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如乙醇碱性(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。 乙醇燃烧生成CO2和H2O，其中CO2与KOH溶液反应生成K2CO3和H2O，故生成物为K2CO3和H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为－2，CO中碳元素的化合价为＋4，故1 mol乙醇完全反应失去2 mol×[4－(－2)]＝12 mol电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OH＋OH－－12e－→CO＋H2O。 第四步：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12个电子，相当于带12个单位正电荷) 再由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为11，故负极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 活学活用 1．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　) A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4．48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2．用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示，下列说法错误的是( ) A．电极X作负极 B．当有0.001molCH3CH2OH反应，理论上有0.002mol电子通过外电路 C．正极电极反应式是O2+4H++4e-=2H2O D．电池工作时，质子通过交换膜从左往右迁移 3．甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效，某种甲醇燃料电池的工作原理如图所示，其电极反应如下：2CH3OH+2H2O-12e- =12H++2CO2， 3O2+12H++12e-=6H2O。    (3)电极A的名称是_______(填“正极”或“负极”)；甲醇从_______(填“b”或“c”)处通入。 (4)甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为_______ (5)当该装置消耗64g甲醇时，转移电子的数目为_______；若这部分电子全部用于电解水，理论上可产生标准状况下氢气_______L。 题型 一次电池 ▌例1 (2026·浙大附中高二期中)电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是( ) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 解题贴士 化学电源电极反应式与电池反应的书写方法 ▌对点练1-1 以前所用锌­锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌­锰干电池的叙述中，正确的是(　　) A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 C．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 D．干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化 ▌对点练1-2 (2026·江西赣州高二期末)一种高容量Zn-C2H2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：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O D．理论上每消耗1 molC2H2，有2 molOH-从右池进入左池 题型 二次电池 ▌例2 (2026·陕西渭南三模)某科研团队设计出镍离子电池(NIB)，该电池在首次充电中，Na+从Na3V2(PO4)3框架中脱出并形成NaV2(PO4)3基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中Na+很少，只有Ni2+可以可逆嵌入NaV2(PO4)3基质中并形成NaNiV2(PO4)3。关于该电池说法错误的是( ) A．该电池在首次充电中，V元素化合价不变 B．充电时，Ni@C电极的电极反应式为：Ni2++2e-=Ni C．充电时，电解液中的阳离子向阴极移动 D．放电时，正极的电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3 解题贴士 1．二次电池又称可充电电池或蓄电池，该类电池既可放电也可充电。放电时发生自发的氧化还原反应，在充电时又可反向进行，如此充放电循环进行，至一定周期后停止。 2．认识可充电电池时可记住如下规律： (1)正正负负——原电池的正极充电时要与外电源的正极相连，原电池的负极充电时要与外电源的负极相连。 (2)颠颠倒倒——原电池的正极反应式左右两边颠倒过来，就是充电时电解池的阳极反应式；原电池的负极反应式左右两边颠倒过来，就是充电时电解池的阴极反应式。 3．对比分析充电、放电时电极反应式的关系： 充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应式刚好相反。 ▌对点练2-1 水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说法错误的是( ) A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3 B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+ C．充电时，电子由M极经导线流向N极；放电时，M极为负极 D．放电时，电路中通过0.005mol电子时，理论上两极质量差为0.23g ▌对点练2-2 (2026·山西安庆二模)2025年9月，我国成功开发出全球首款“室温可充电全固态氢负离子电池”，该研究团队利用储氢材料NaAlH4作正极，贫氢的CeH2作负极，以氢化钡(BaH2)薄层包裹三氢化铈(CeH3)复合氢化物3CeH3·BaH2为电解质，其工作原理如图所示，经分析正极放电后生成Al和Na3AlH6。下列说法错误的是( ) A．该电池放电时，H-向右移动 B．该电池充电时，阴极发生反应：CeH2+H++e-=CeH3 C．该电池存储和释放能量时伴随的移动 D．该电池放电时，正极发生反应：NaAlH4+6e-=2Al+Na3AlH6+6H- 题型 燃料电池 ▌例3 (2026·安徽A10联盟高三联考)中国科学院上海硅酸盐研究所科研团队报道了一种在碱性条件下耦合产氢的硼氢化物燃料电池，其工作原理如下图所示： 下列有关说法正确的是( ) A．电极Q为原电池的负极，发生氧化反应 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．电极P的电极反应式为：BH4--4e-＋4OH-=2H2O+2H2↑＋BO2- D．离子交换膜转移0.1mol离子时，电池产生0.2molH2 解题贴士 1．书写新型电池的电极反应式 分析物质得失电子情况，据此确定正、负极上发生反应的物质。 分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 写出比较容易书写的电极反应式。 若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 2．解答燃料电池题目的几个关键点 (1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 ▌对点练3-1 (2026·浙江温州高二期中)一种甲酸(HCOOH)燃料电池装置示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，K+从正极区移向负极区 B．负极的电极反应为HCOO--2e-+2OH-=HCO3-+H2O C．每得到1molK2SO4，理论上消耗11.2LO2 D．放电过程中，正极区溶液pH不断减小 ▌对点练3-2 煤-空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少 B．负极的电极反应式为C+2CO32--4e-=3CO2↑ C．电极X为负极，O2-向X极迁移 D．煤-空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高 题型 陌生电池工作原理分析 ▌例4 (2026·福建百校联考考前狎题)一种可用于回收铅的H2-PbO燃料电池如下图所示，其中B极表面有催化材料和气体扩散层。下列说法错误的是( ) A．B极电极反应式为4OH--4e-=O2↑＋2H2O B．电池工作时A极为正极，X为Na+ C．右室通入2．24 L H2(标准状况下)时，左室理论上生成0.3molNaOH D．B极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率 解题贴士 陌生电池装置一般较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。 ▌对点练4-1 环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．“对电极”是正极 B．“工作电极”上发生的电极反应为NO2＋2H＋－2e－===NO＋H2O C．传感器工作时，H＋由“工作电极”移向“对电极” D．“对电极”的材料可能为活泼金属锌 ▌对点练4-2 (2026·江苏南通高三模拟预测)一种新型水系可充电电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．充电时，电极a与外接直流电源的正极相连 B．充电时，若电极a得到3．2gCu和1．44g Cu2O，则电路中转移0.12mole- C．放电时，Na+通过离子交换膜从右室迁移至左室 D．放电时，电极b的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2 基础通关 1．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是( ) A．火力发电 B．碱性锌锰电池 C．电池充电 D．氢氧燃料电池 2．有关下列装置的说法不正确的是( ) A．图1所示不能构成原电池 B．图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极 C．图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应 D．图4电池Al电极反应式为：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H+ 3．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．甲：溶液中向Cu电极方向移动，电子由锌经电解质溶液流向铜电极 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强，导电能力上升 4．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，如图所示为两种常见的化学电源示意图，下列有关说法不正确的是( ) A．锌锰干电池属于一次电池，铅酸蓄电池属于二次电池 B．锌锰干电池中的带铜帽的石墨棒为负极，锌筒为正极 C．铅酸蓄电池供电时Pb电极上的反应为Pb+SO42--2e-=PbSO4 D．铅酸蓄电池供电时电子由Pb电极经外电路流向PbO2电极 5．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法中，正确的是(　　) A．锌是负极，氧化银是正极 B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应 C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动 D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变 6．有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是( ) A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是做催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式：PbO2+4H++SO42--2e-=PbSO4+2H2O C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式：O2＋4H＋＋4e-=2H2O D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是还原剂，电池工作过程中被氧化为Ag 7．下列图示都是原电池原理在化学电源中的应用。 下列有关说法中正确的是( ) A．铅蓄电池在放电时，其负极是铅电极 B．氢氧燃料电池中，H2所在电极发生的反应为H2-2e-+2OH-=2H2O C．氢氧燃料电池中，通入O2的一极为负极 D．铅蓄电池放电后，PbO2极质量减小 8．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　) A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 9．某实验室设计了如图装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜，层间的H2O解离成和OH-并分别通过阴、阳膜定向移动。下列说法错误的是( ) A．Pt为负极 B．石墨电极反应式为ClO-+2e-+2H+=Cl- +H2O C．双极膜中产生的OH-移向Pt电极 D．每消耗11．2LNH3时双极膜中消耗1molH2O 10．用如图装置设计Mg与O2的原电池反应，下列说法错误的是( ) A．电子的移动方向由a经外电路到b B．溶液中的OH−从a极向b极移动 C．负极反应式为：Mg−2e−+2OH−=Mg(OH)2 D．活性炭代替炭可以加快O2在正极上的反应速率 11．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．N极发生氧化反应 B．温度越高，反应速率越快，电池工作效率越高 C．原电池中电子的移动方向是：M→导线→N→电解质溶液→M，阴离子移向M极 D．N极的电极反应式：Cu2++2e-=Cu 12．某甲烷燃料电池的构造如下图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是( ) A．电子由a沿导线流向b，再由b通过电解质溶液流回a B．a电极的电极反应式为：CH4-8e—+8OH—=CO2+6H2O C．出口Y中的质量分数小于 D．b是电池正极 13．如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2 LiMnO2。下列说法不正确的是( ) A．锂片做负极，发生氧化反应 B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1 C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中 D．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-═LiMnO2 14．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。下列说法不正确的是(　　) A．O2在电极b上发生还原反应 B．溶液中OH－向电极a移动 C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5 D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 15．我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是 A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极 B．放电时，正极的电极反应式为： C．充电时，Mg电极接外电源的正极 D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol 16．最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A．氧化银电极上的反应为Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－ B．石墨电极上的反应为C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋ C．每转移4 mol电子，氧化银电极产生22．4 L CO2气体(标准状况) D．30 g C6H12O6参与反应，有4 mol H＋经质子交换膜进入正极区 17．(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为____________________________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为_____________________________________。 (2)NH3—O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的__________(填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为_______________。 素养提升 18．下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是 A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动 B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O C．充电时，阳极附近pH减小 D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2 19．直接硼氢化物(BH4-)燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是( ) A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向 B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动 C．放电时，电极N上的电极反应式为BH4-+8e-+8OH-=BO2-+6H2O D．电极R通入O2，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高 20．如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是( ) A．光伏并网发电装置中b为正极 B．石墨1电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol电子 C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+ D．处理60gFeS2，石墨2电极上消耗7.5molH+ 21．工业生产中的二氧化碳过度排放加剧了地球的温室效应，某科技工作团队研究利用电化学将其转化为作为燃料再利用，转化的基本原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A．M为电池负极，电池工作一段时间，M极附近溶液pH不变 B．N为电池正极，电极反应式为CO2+2e-=CO+O2- C．穿过“交换膜”的箭头表示的是溶液中质子的移动方向 D．电路中转移1mol电子时，极电解质溶液增重8 g 22．内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( ) A．b极为正极，发生还原反应 B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极 C．a极电极反应为CH4-8e-+4CO32-=5CO2＋2H2O D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜 迁移创新 23．(2026·浙江嘉兴市高三教学测试)液流电池是电化学储能领域的研究热点之一，一种钒液流电池的结构及其充电时的工作原理如图所示，其电解液存储在储液罐中，使用时将电解液分别泵入阴极室和阳极室中。下列说法不正确的是( ) A．a为正极 B．放电时，VO2+-e-+H2O=VO2++2H+ C．充电时，每生成1 molVO2+，有从左室向右室迁移 D．充电时，具有较高能量的产物被泵回储液罐，将能量储存起来 24．如图，科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备，总方程式为：NaTi 2(PO4)3+2NaClNa3Ti 2(PO4)3+Cl2。下列说法正确的是( ) A．放电时NaCl溶液的pH减小 B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e- Na3Ti 2(PO4)3 D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl2 25．某储能电池原理如图一，其俯视图如图二，已知N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)，下列说法正确的是 A．放电时，负极反应：NaTi2(PO4)3+2Na+—2e—=Na3Ti2(PO4)3 B．放电时，N极质量将增重 C．充电时，每转移NA个电子，阳极释放出11.2LCl2 D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度减小 26．(2026·陕西渭南三模)某科研团队设计出镍离子电池(NIB)，该电池在首次充电中，Na+从Na3V2(PO4)3框架中脱出并形成NaV2(PO4)3基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中Na+很少，只有Ni2+可以可逆嵌入NaV2(PO4)3基质中并形成NaNiV2(PO4)3。关于该电池说法错误的是( ) A．该电池在首次充电中，V元素化合价不变 B．充电时，Ni@C电极的电极反应式为：Ni2++2e-=Ni C．充电时，电解液中的阳离子向阴极移动 D．放电时，正极的电极反应式为：NaV2(PO4)3+ Ni2++2e-=NaNiV2(PO4)3 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $