1.2 第2课时 化学电源(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦化学电源核心知识点，系统梳理一次电池（如酸性与碱性锌锰干电池）、二次电池（如铅蓄电池）、燃料电池（如氢氧燃料电池）的分类、构造及工作原理，通过对比不同电池的电极材料、电解质和反应方程式，构建从基础分类到实际应用的知识支架。 资料亮点在于融合科学探究与实践、科学思维，设计“制作简单燃料电池”实验活动，结合“交流讨论”分析熔融钠—硫电池原理，培养学生实验操作与证据推理能力。归纳电极反应书写方法，配套高考真题与创新应用例题，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生巩固知识、查漏补缺，体现化学学科联系实际的应用价值。

第2课时　化学电源 1.了解常见化学电源的工作原理。 2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 知识点一　化学电源　一次电池和二次电池 　　 1.化学电源的分类及特点 2.常见的化学电源 项目 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 电极 　锌　做负极，　石墨　做正极 电解质 氯化铵和氯化锌 氢氧化钾 电极反应 负极 　Zn－2e－Zn2＋　 　Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O　 正极 　2MnO2＋2N＋2e－Mn2O3＋2NH3＋H2O　 　2MnO2＋2H2O＋2e－2MnOOH＋2OH－　 电池反应 2MnO2＋Zn＋2NH4ClZnCl2＋2NH3＋H2O＋Mn2O3 Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH 3.铅蓄电池 （1）构造 ②电解质溶液：　H2SO4　溶液。 （2）工作原理 （3）铅蓄电池的优缺点 ①优点：性能优良、造价低、可多次充放电。 ②缺点：单位质量电池释放的电能少。 　熔融钠—硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na＋xSNa2Sx（x＝3～5，难溶于熔融硫）。据此回答下列几个问题： 【交流讨论】 1.该电池的正、负极是什么？放电时正极的电极反应是什么？ 提示：Na为电池的负极，S为电池的正极。根据电池反应，放电时正极上S发生还原反应，且Na＋向正极移动参与反应，电极反应为xS＋2Na＋＋2e－Na2Sx。 2.该电池是一次电池还是二次电池？为什么？ 提示：该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池。原因为该电池可以反复充电和放电。 归纳总结 1.根据装置书写电极反应 （1）分析装置图→根据元素化合价的变化判断得、失电子的物质→确定原电池的正、负极上的反应物质。 （2）书写电极反应 ①负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应，如铅蓄电池的负极反应：Pb＋S－2e－PbSO4。 ②正极：阳离子得到电子生成单质（或低价离子）或O2得到电子。若是O2在电极上反应，则有两种情况： 电解质溶液显碱性或中性 O2＋2H2O＋4e－4OH－ 电解质溶液显酸性 O2＋4H＋＋4e－2H2O 2.给出总反应，写电极反应 各类电极反应的一般书写步骤：列物质，标（电子）得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。 3.可充电电池电极反应的书写 在书写可充电电池电极反应时，要明确电池放电时遵循原电池原理；原电池的负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高；电池的正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 　　 1.（2026·湖北十堰高二期中）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（　　） A.甲：电子由铜片经导线流向锌片 B.乙：负极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋ C.丙：石墨棒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄 D.丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，导电能力变小 解析：D　活泼金属作负极，所以Zn为负极，Cu为正极，电子由锌片经导线流向铜片，A错误；电解质溶液是KOH溶液，负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，B错误；锌筒作负极，发生氧化反应，锌失电子生成Zn2＋，使用一段时间锌筒会变薄，C错误；铅蓄电池放电时，Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，使用一段时间后硫酸浓度下降、电解质溶液的酸性减弱，导电能力变小，D正确。 2.（2024·江苏高考8题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，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.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 解析：C　MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，发生还原反应，A错误；电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，每生成1 mol MnOOH转移电子数为1×6.02×1023，D错误。 3.化学电源在生产生活中有着广泛的应用，下列关于铅蓄电池（如图所示）的叙述正确的是（　　） A.放电时正极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O B.铅蓄电池放电时，若外电路中有0.5 mol电子通过，则溶液中消耗H2SO4的物质的量为0.25 mol C.铅蓄电池充电时，溶液的pH将增大 D.放电时，该电池的正极材料是铅板 解析：A　放电时，正极发生还原反应，电极反应式为PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O，A正确；根据铅蓄电池放电时的总反应：PbO2＋2H2SO4＋Pb2PbSO4＋2H2O可知，反应中转移2 mol电子时，消耗2 mol H2SO4，故当外电路中有0.5 mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为0.5 mol，B错误；根据铅蓄电池充电时的总反应：2PbSO4＋2H2OPbO2＋2H2SO4＋Pb可知，充电时，溶液的pH将减小，C错误；放电时，该电池的正极材料是PbO2，D错误。 知识点二　燃料电池 　　 1.氢氧燃料电池 酸性燃料电池 碱性燃料电池 电极材料 石墨 电解质溶液 硫酸等酸性溶液 KOH溶液 电极 反应 负极 　2H2－4e－4H＋　 2H2＋4OH－－4e－4H2O 正极 O2＋4H＋＋4e－2H2O O2＋2H2O＋4e－4OH－ 总反应 2H2＋O22H2O 2.燃料电池的工作原理、特点及优点 工作 原理 将燃料和氧化剂分别不断地输入电池的两极，通过燃料（如氢气）在负极发生氧化反应、氧化剂（如氧气）在正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧的电池反应，从而将化学能转化为电能 特点 ①电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料； ②能量转化率远高于普通燃烧过程 优点 能量利用效率高、可连续使用、污染轻等 　制作一个简单的燃料电池 【实验用品】 KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液，石墨棒；U形管，橡胶塞，导线，电流表，电源，长颈漏斗。 【实验方案设计】 设计 目标 设计思路及依据 实验装置 实验现象 选择实验用品 选择实验用品的目的 获得氢气和氧气 KOH溶液（或稀硫酸或K2SO4溶液）、石墨棒、长颈漏斗、U形管、橡胶塞、导线、电源 构成电解装置，通过电解三种溶液中的任一种获得H2和O2 两石墨电极上均有气泡产生 设计目标 设计思路及依据 实验装置 实验现象 选择实验用品 选择实验用品的目的 制作氢氧燃料电池 KOH溶液（或稀硫酸或K2SO4溶液）、石墨棒、长颈漏斗、U形管、橡胶塞、导线、电流表 构成原电池 电流表指针发生偏转 【交流讨论】 1.氢氧燃料电池中，正、负极反应物分别是什么？ 提示：根据反应2H2＋O22H2O可知，H2中氢元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，应在电池负极反应，O2中氧元素化合价降低，得到电子发生还原反应，应在电池正极反应，故正极反应物是O2，负极反应物是H2。 2.哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？ 提示：氢氧燃料电池的电极材料是性质稳定的导体如石墨、金属铂等；强酸溶液如稀硫酸、强碱溶液如KOH溶液、熔融碳酸盐如熔融Na2CO3、固体电解质和离子交换膜等均可以作为离子导体。 3.请写出上述实验装置中设计的氢氧燃料电池的电极反应与电池总反应。（电解质溶液为KOH溶液） 提示：负极反应：2H2－4e－＋4OH－4H2O；正极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－，电池总反应：2H2＋O22H2O。 　　 归纳总结 1.常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和电池总反应 氢氧 燃料 电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－4H2O 总反应：2H2＋O22H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋2H2O 负极：2H2－4e－4H＋ 总反应：2H2＋O22H2O 名称 电解质 电极反应和电池总反应 甲烷 燃料 电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O 总反应：CH4＋2O2＋2KOHK2CO3＋3H2O 甲醇 燃料 电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－2C＋12H2O 总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O 名称 电解质 电极反应和电池总反应 肼燃 料电 池　 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－N2＋4H2O 总反应：N2H4＋O2N2＋2H2O 2.书写燃料电池电极反应的三步骤 　　 1.（2026·安徽蚌埠高二月考）某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是（　　） A.空气中的O2在b极发生还原反应 B.质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 C.转移4 mol电子时消耗H2 44.8 L（标准状况） D.a极电极反应式为H2＋2OH－＋2e－2H2O 解析：D　在氢燃料电池中，通入氢气的a极发生失电子的氧化反应：H2－2e－2H＋，为负极，通入空气（含氧气）的b极发生得电子的还原反应：O2＋4H＋＋4e－2H2O，为正极。b极通入空气（含O2），为正极，O2在正极得电子发生还原反应，A正确；a极为负极（通入H2），产生H＋，质子（H＋）通过质子交换膜从负极（a极）移向正极（b极），B正确；a极反应为H2－2e－2H＋，转移4 mol电子时消耗H2 2 mol，标准状况下体积为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L，C正确；质子交换膜燃料电池中电解质为酸性，a极（负极）反应式应为H2－2e－2H＋，D错误。 2.（2026·上海月考）某甲醇燃料电池工作原理如图所示。 （1）电极Ⅰ的名称是　负极　；写出电极Ⅱ发生的电极反应式：　O2＋4H＋＋4e－2H2O　。 （2）与直接燃烧甲醇相比，写出采用甲醇燃料电池方式供能的一项优势：　能量转化效率高、能量损失少、反应充分不产生积炭（任意一条即可）　。 解析：甲醇燃料电池中，氢离子移向电极Ⅱ，阳离子向正极移动，则电极Ⅱ为正极，氧气得电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O；电极Ⅰ为负极，甲醇失电子发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋。 能力培养　原电池原理的创新应用（探究与创新） 　　 　为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 已知：Fe3＋＋3HCFe（OH）3↓＋3CO2↑；两烧杯中溶液体积相等。 回答下列问题： （1）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（u∞）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择什么物质作为电解质？ 阳离子 u∞×108/（m2·s－1·V－1） 阴离子 u∞×108/（m2·s－1·V－1） Li＋ 4.07 HC 4.61 Na＋ 5.19 N 7.40 Ca2＋ 6.59 Cl－ 7.91 K＋ 7.62 S 8.27 提示：根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCFe（OH）3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SCaSO4↓，可排除HC、Ca2＋，再根据FeSO4溶液显酸性，而N在酸性溶液中具有氧化性，可排除N。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中的电解质较合适。 （2）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入　　电极溶液中。 提示：电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极（石墨电极）溶液中。 （3）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2＋）增加了0.02 mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c（Fe2＋）为多少？ 提示：由题意知负极反应为Fe－2e－Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋，则铁电极溶液中c（Fe2＋）增加 0.02 mol·L－1时，石墨电极溶液中c（Fe2＋）增加0.04 mol·L－1，故此时石墨电极溶液中c（Fe2＋）＝0.09 mol·L－1。 （4）根据（2）、（3）实验结果，可知石墨电极的电极反应为　　，铁电极的电极反应为　　。因此，验证了Fe2＋氧化性小于　　、还原性小于　　。 提示：石墨电极的电极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋，铁电极的电极反应为Fe－2e－Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，还原性：Fe＞Fe2＋。 【迁移应用】 　在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将Cu氧化为Cu2＋。装置如图所示，物质a是　铜　；溶液b是　I2与KI溶液混合液　；电势：a电极　＜　石墨电极（填“＜”“＝”或“＞”）。已知：I2易溶于KI溶液，发生反应：I2＋I－（红棕色）；I2和氧化性几乎相同。 解析：要验证I2能将Cu氧化为Cu2＋，铜失去电子发生氧化反应，则需设计原电池负极材料为Cu，b为含碘单质的KI溶液，故物质a是铜，溶液b是I2与KI溶液混合液，a为负极、石墨为正极，则电势：a电极＜石墨电极。 　　 1.贮备电池具有下列特点：日常将电池的一种组成部分（如电解质溶液）与其他部分隔离备用；使用时电池可迅速被激活并提供足量电能。贮备电池主要用于应急救援和武器系统等。Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池。下列叙述中错误的是（　　） A.负极反应为Mg－2e－Mg2＋ B.正极反应为AgCl＋e－Ag＋Cl－ C.电池放电时Mg2＋由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑ 解析：C　放电时，负极产生Mg2＋（正电荷增加），正极产生Cl－（负电荷增加）。为维持电荷平衡，阳离子Mg2＋应向正极迁移，阴离子Cl－应向负极迁移，C项错误。 2.（2026·河南郑州高二月考）一种MnO2-Zn水系电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是（　　） A.Zn为负极，发生氧化反应 B.当Zn极质量变化65 g时，MnO2极质量变化1 g C.MnO2极发生的电极反应式：MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－ D.工作时，电流由MnO2电极沿外电路流向Zn电极，再通过内电路流回MnO2电极 解析：B　Zn-MnO2水系电池以锌、MnO2为电极，ZnSO4溶液作电解质溶液，则负极为锌，正极为MnO2，负极反应：Zn－2e－Zn2＋，正极反应：MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－。Zn-MnO2水系电池以锌、MnO2为电极，Zn为活泼金属，在原电池中作负极，失去电子发生氧化反应，A正确；Zn极反应为Zn－2e－Zn2＋（1 mol Zn失去2 mol e－），65 g Zn的物质的量为＝1 mol，转移2 mol e－，MnO2极反应为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－（1 mol MnO2得1 mol e－，质量增加1 g），则2 mol e－对应2 mol MnO2反应，质量增加2 g，而非1 g，B错误；MnO2极作正极，Mn从＋4价降为＋3价，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－，电荷、元素均守恒，C正确；电流在外电路由正极（MnO2）流向负极（Zn），内电路通过离子定向移动（阳离子移向正极，阴离子移向负极）形成回路，最终流回MnO2电极，D正确。 3.全固态LiPON薄膜锂离子电池工作示意图如下，LiPON薄膜只允许Li＋通过，电池反应为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2。下列说法正确的是 （　　） A.放电时，a极为正极 B.导电介质c可为Li2SO4溶液 C.放电时，b极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2 D.放电时，当电路通过0.5 mol电子时，b极薄膜质量减少3.5 g 解析：C　由题干信息中电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2可知，放电时，电极a为非晶硅薄膜，其电极反应为LixSi－xe－Si＋xLi＋，电极a为负极，A项错误；由于2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑，故导电介质c中不能有水，则不可为Li2SO4溶液，B项错误；放电时b极为正极，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，C项正确；放电时，电极b为正极，锂离子得电子嵌入正极，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，则当外电路通过0.5 mol电子时，b极薄膜质量增加0.5 mol×7 g·mol－1＝3.5 g，D项错误。 4.生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知C1极的电极反应为C2H5OH＋3H2O－12e－2CO2↑＋12H＋。下列说法错误的是（　　） A.C1极为电池负极，C2极为电池正极 B.C2极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O C.该生物燃料电池的总反应为C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O D.电子由C2极经外电路流向C1极 解析：D　乙醇燃料电池中，燃料发生失去电子的氧化反应，通入燃料的一极为负极，则C1极为电池负极，C2极为电池正极，A项正确；正极上O2得到电子和H＋反应生成H2O，电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O，B项正确；该燃料电池的产物与乙醇燃烧的产物相同，则电池的总反应为C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O，C项正确；电子由负极经外电路流向正极，即由C1极经外电路流向C2极，D项错误。 5.（2026·河南南阳高二月考）一种三室微生物电池污水处理系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H6O表示，咸水为一定浓度的NaCl溶液。回答下列问题： （1）离子交换膜Ⅰ是　阴　（填“阴”或“阳”，下同）离子交换膜，离子交换膜Ⅱ是　阳　离子交换膜。 （2）该装置工作时，发生还原反应的电极为　b　（填“a”或“b”）极。 （3）a极上的电极反应式为　C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋　； 该装置工作一段时间后，a极区溶液的pH　减小　（填“减小”“增大”或“不变”，下同）；b极区溶液的pH　增大　。 （4）当b极生成15.68 L N2（标准状况下），理论上a极可处理　23.5　g C6H6O，通过离子交换膜Ⅱ的离子数目有　7　NA。 解析：由图示和题干可知，在三室微生物电池污水处理系统中，电极a处发生的反应为C6H6OCO2，故电极a为负极，失去电子，其电极反应为C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋；电极b处发生的反应为NN2，故电极b为正极，得到电子，其电极反应为2N＋10e－＋6H2ON2↑＋12OH－。（1）在三室微生物电池污水处理系统中，咸水进入，流出为淡水，故在电池中钠离子和氯离子分别移动到两个电极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，离子交换膜Ⅰ是阴离子交换膜；离子交换膜Ⅱ是阳离子交换膜。 （2）电极b为正极，得到电子，发生还原反应。 （3）电极a为负极，其电极反应为C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋；由分析可知随着反应的继续，电极a处，氢离子浓度增加，pH减小；电极b处，氢氧根离子浓度增加，pH增大。（4）当b极生成15.68 L N2（标准状况下），即生成氮气的物质的量为0.7 mol，代入电极b处电极反应方程式：2N＋10e－＋6H2ON2↑＋12OH－，可知其转移电子数：＝，故n（e－）＝7 mol。代入电极a的电极方程式：C6H6O－28e－＋11H2O6CO2↑＋28H＋，可知参加反应的有机物的物质的量：＝，故n（C6H6O）＝0.25 mol，代入可知其质量为0.25 mol×94 g·mol－1＝23.5 g；依据电极反应，生成氮气0.7 mol时，电极b处，生成8.4 mol OH－，消耗1.4 mol N，故需要补充7 mol Na＋，故通过离子交换膜Ⅱ的离子数目有7NA。 　　 1.（2026·河南郑州高二期中）人们在日常生活中经常要使用电池。下列电池属于二次电池的是（　　） A.铅蓄电池 B.氢氧燃料电池 C.酸性锌锰干电池 D.碱性锌锰干电池 解析：A　二次电池（如铅蓄电池）可充电重复使用，而一次电池（如干电池、碱性锌锰干电池）和燃料电池（如氢氧燃料电池）不可充电。 2.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是（　　） A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2 B.正极反应式为Mg－2e－Mg2＋ C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率 D.电子的移动方向由b经外电路到a 解析：A　由分析可知，负极电极反应为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2↓，正极电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，得失电子相同的条件下，将正、负极电极反应相加得电池总反应为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2，A正确；正极电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，D错误。 3.（2026·山东青岛高二期中）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋LiLiFePO4。下列有关LiFePO4电池的说法正确的是（　　） A.该电池可用H2SO4溶液作电解质溶液 B.该电池放电时，电池内部的Li＋向负极移动 C.该电池放电时，负极的电极反应式为Li－e－Li＋ D.在该电池的放电过程中，电池正极的质量逐渐减少 解析：C　Li会与H2SO4溶液反应，无法稳定存在，A错误；放电时Li＋应向正极移动以维持电荷平衡，B错误；放电时正极FePO4结合Li＋生成LiFePO4，质量增加，D错误。 4.（2026·河南南阳高二期中）用酸性KMnO4溶液吸收工业尾气NO，同时储存电量和得到副产品X，可以达到废物利用的目的，其工作原理如图所示： 已知每个电子的带电量为1.6×10－19 C，设NA表示阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是（　　） A.X为KNO3 B.工作时，H＋由左室通过质子交换膜进入右室 C.正极的电极反应式：Mn＋8H＋＋5e－Mn2＋＋4H2O D.该装置每吸收2.24 L NO，储电器储存的电量为4.8×10－20NA C 解析：C　该装置为原电池，Mn中Mn元素从＋7价降低为＋2价，则电极M为正极，电极反应式为Mn＋8H＋＋5e－Mn2＋＋4H2O，N电极为负极，电极反应式为NO＋2H2O－3e－N＋4H＋。右边负极区，电极反应式为NO＋2H2O－3e－N＋4H＋，质子交换膜只允许H＋通过，由电极反应式知，当转移3 mol电子时，生成4 mol氢离子，其中3 mol氢离子通过质子交换膜进入正极区，剩下1 mol氢离子与1 mol硝酸根离子结合成HNO3，则X应为HNO3，A错误；原电池中阳离子移向正极，左室为正极区（Mn被还原），H＋应从右室（负极区）通过质子交换膜进入左室，B错误；正极Mn在酸性条件下被还原为Mn2＋，电极反应式为Mn＋8H＋＋5e－Mn2＋＋4H2O，C正确；2.24 L NO未指明标准状况，无法计算其物质的量及转移电子数，D错误。 5.（2026·湖南常德高二期中）我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料，总反应方程式为4Na＋3CO22Na2CO3＋C。放电时该电池“吸入”CO2，生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面。其工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A.放电时，钠作负极 B.可用乙醇代替四甘醇二甲醚 C.放电时，正极的电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－2Na2CO3＋C D.电路中转移1 mol电子时，正极质量增加56 g 解析：B　据总反应可知，放电时Na作负极，电极反应方程式为Na－e－Na＋，碳纳米管为正极，正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和碳单质，电极反应方程式为3CO2＋4Na＋＋4e－2Na2CO3＋C。放电时，钠作负极，A正确；钠会和乙醇反应生成乙醇钠和氢气，不能用乙醇代替四甘醇二甲醚，B错误；放电时，正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和碳单质，C正确；结合正极反应，电路中转移1 mol电子时，生成0.5 mol碳酸钠、0.25 mol碳单质，则正极质量增加53 g＋3 g＝56 g，D正确。 6.（2026·广东湛江月考）微生物电池是一种借助微生物实现化学能转化为电能的装置，某微生物电池的原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A.电极Ⅱ的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O B.电路中转移4 mol e－时，理论上电极Ⅱ室溶液质量增加36 g C.电极Ⅰ室的H＋通过质子交换膜移向电极Ⅱ室 D.温度越高速率越快，电池工作效率越高 解析：D　电极Ⅰ为负极，葡萄糖被氧化为二氧化碳，电极Ⅱ为正极，氧气得电子并与质子结合生成水。根据质子交换膜可推测电解液呈酸性，电极Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，A正确；电路中转移4 mol e－时，理论上电极Ⅱ室有1 mol O2（32 g）进入溶液，同时通过质子交换膜有4 mol H＋进入，溶液质量共增加36 g，B正确；电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，正极得电子，带负电，H＋通过质子变换膜移向正极，C正确；温度过高微生物会失活，电池工作效率不一定越高，D错误。 7.（2026·河北衡水高二期中）中国科学研究院长春应用化学研究所曾在甲烷（CH4）燃料电池技术方面获得重大突破。甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子（H＋）和水分子通过。其工作原理的示意图如下，下列说法错误的是（　　） A.Pt（a）端的电势高于Pt（b）端的电势 B.Pt（a）电极反应式为CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋ C.工作时，电池正极区溶液的pH增大 D.该电池工作时消耗11.2 L CH4（标准状况下），假设电池的能量转化率为80％，则电路中通过3.2 mol电子 解析：A　由图可知，通入燃料（CH4）的Pt（a）端为负极，发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应为CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋，通入氧化剂（O2）的Pt（b）端为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O。电极Pt（a）端为负极，Pt（b）端为正极，正极电势高于负极，故Pt（a）端电势低于Pt（b）端，A错误；Pt（a）为负极，CH4发生氧化反应生成CO2，结合酸性环境（稀硫酸）和电荷守恒、元素守恒，电极反应式为CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋，B正确；Pt（b）为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，当转移4 mol电子时，消耗4 mol H＋，但同时会有4 mol H＋向正极移动，H＋物质的量不变，但反应生成了水，导致正极区H＋浓度减小，pH增大，C正确；标准状况下11.2 L CH4的物质的量为0.5 mol，由负极反应式CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋知，1 mol CH4转移8 mol电子，0.5 mol CH4完全反应转移4 mol电子，能量转化率80％时，实际转移电子4 mol×80％＝3.2 mol，D正确。 8.我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池同时具有合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法中错误的是（　　） A.电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极 B.Zn/ZnO电极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O C.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 D.电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极 解析：C　由题图可知，MoS2电极的电极反应式为NO＋5e－＋5H＋NH3＋H2O，该电极为正极，Zn/ZnO电极为负极，正极电势高于负极电势，A正确；Zn/ZnO电极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，B正确；根据题图及A的分析，正极消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极（Zn/ZnO电极）→负载→正极（MoS2电极），D正确。 9.（2026·上海宝山高二期中）一种高性能的碱性硼化钒（VB2）—空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应如下：VB2＋16OH－－11e－V＋2B（OH＋4H2O。 （1）负载通过0.04 mol电子时，有　0.224　L（标准状况）O2参与反应。 （2）每消耗1 mol VB2，则有　11　mol OH－透过离子选择性膜。 解析：由VB2电极反应式可知，VB2电极为燃料电池的负极，则通入空气的复合碳电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。（1）由分析可知，通入空气的复合碳电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，则负载通过0.04 mol电子时，标准状况下正极参与反应的氧气的体积为0.04 mol××22.4 L·mol－1＝0.224 L。 （2）由VB2电极反应式可知，消耗1 mol VB2时，消耗OH－的物质的量为11 mol，则有11 mol OH－透过离子选择性膜由正极区移向负极区。 10.（2026·北京高二期末）直接乙醇（C2H6O）燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 （1）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为　O2　。 （2）碱性乙醇燃料电池中，电极a的电极反应式为　C2H5OH＋16OH－－12e－2C＋11H2O　。 若使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性下降更快，其原因是（用离子方程式表示）　CO2＋2OH－C＋H2O　　。 （3）酸性乙醇燃料电池中，电极b的电极反应式为　O2＋4H＋＋4e－2H2O　。 （4）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b的电极反应式为　O2＋2CO2＋4e－2C　。 解析：（1）三种乙醇燃料电池中由于正极发生还原反应，所以正极反应物均为O2。 （2）碱性乙醇燃料电池中，乙醇在电极a（负极）发生氧化反应，结合碱性环境，乙醇失电子生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－2C＋11H2O。若使用空气代替氧气，空气中的二氧化碳会与碱反应，导致碱性下降更快，离子方程式为CO2＋2OH－C＋H2O。 （3）酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，氧气在正极得电子结合氢离子生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O。 （4）熔融盐乙醇燃料电池中，选择熔融碳酸钾为介质，电极b为正极，氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－2C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $