4.1 原电池（举一反三题型专练，天津专用） 化学人教版选择性必修1

**基本信息** 以原电池原理为核心，通过9类题型构建“原理-技能-应用-拓展”四层方法体系，融合守恒思想与电极反应书写技巧，精选天津地区真题典例，体现化学观念中物质性质与应用的关联，培养科学思维中的证据推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原电池工作原理|1典例+3变式|构成条件分析、微观粒子移动规律|从单液到双液电池，建立内外电路闭合模型| |电极反应式书写|1典例+3变式|“定电极-看环境-配守恒”三步法|基于氧化还原反应拆分半反应，结合电解质环境调整产物| |守恒关系|1典例+3变式|电子守恒、电荷守恒应用|贯穿电极反应与电池计算，强化定量分析能力| |应用及各类电池|5类题型（含新型电池）|原理迁移、装置分析、环境影响评估|从一次电池到新型电池，体现化学技术与社会可持续发展的联系|

第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的工作原理 题型02 电极反应式书写 题型03 原电池中的守恒关系 题型04 原电池原理的应用 题型05 一次电池 题型06 二次电池 题型07 燃料电池 题型08 新型电池 题型09 电源使用与回收 ▌题型01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件： 2．实验探究： (1)锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。 (2)铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针偏转 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 化学能转化为电能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 【典例01】（25-26高二下·天津·学业考试真题）下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．Zn为原电池的负极 B．H+在铜片表面被氧化 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 【答案】A 【详解】A．Zn的金属活动性强于Cu，在该原电池中Zn失去电子发生氧化反应，为原电池的负极，A正确； B．在铜片（正极）表面得到电子生成，被还原，B错误； C．该装置是原电池，将化学能转变为电能，C错误； D．电子从负极Zn片经导线流向正极Cu片，D错误； 故选A。 【变式1-1】．（25-26高二下·天津·期中）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以电极代替a极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【分析】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极Cu2O转化为Cu2(OH)3Cl，Cu元素由+1价升高至+2价，失去电子发生氧化反应是负极，电极反应式为；b电极是正极，电极反应式为，据此解答。 【详解】A．由分析知，放电时a极为负极，b极为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确； B．由电极反应式可知，负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确； C．a电极是负极，电极反应式为，C正确； D．若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误； 故选D。 【变式1-2】．（25-26高二下·天津·阶段检测）我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 A．放电过程中，通过质子交换膜从左室传递到右室 B．处理废水过程中溶液不变，无需补加 C．电极反应为 D．电极反应为 【答案】D 【详解】A．质子交换膜仅允许通过，无法通过质子交换膜，A错误； B．总反应消耗，溶液减小，需要补加，B错误； C．为负极，碱性环境下失电子的反应反应物应含，电极反应为，C错误；　 D．为正极，中从价降为中价，得，结合电荷、原子守恒配平得电极反应为，D正确； 故选D。 【变式1-3】．（25-26高二下·天津·阶段检测）Ⅰ．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。 (1)若电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，则正极的电极反应式为___________。 (2)若电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，负极的电极反应式：___________，当电路中通过0.6 mol电子时，生成的气体的体积为___________L(在标准状况下)。 Ⅱ．某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。 (3)溶液中移向___________极(填“a”或“b”)。 (4)若使用的燃料是甲烷，则负极的电极反应式为___________。 【答案】(1) (2) (3)a (4) 【分析】原电池中，能自发发生失电子氧化反应的物质作负极；正极发生得电子的还原反应，据此分析。 【详解】（1） 该装置中Al比Cu活泼，Al（a）为负极，Cu（b）为正极，稀硫酸中在正极得电子生成氢气，电极反应式为 ； （2）氢氧化钠溶液中，Al能与反应、Mg不反应，因此Al作负极，Al失电子后在碱性环境中生成，电极反应式为 。总反应为：，反应中转移生成，因此转移电子时，生成，标准状况下体积为 ； （3）原电池中电子从负极流出，经外电路流向正极。由图可知电子从流向，因此是负极，原电池中阴离子向负极移动，因此移向a极； （4）甲烷燃料电池电解质为（碱性环境），负极失电子氧化成，在作用下生成和水，配平后电极反应式为：。 ▌题型02 电极反应式书写 1．电极反应式的书写 (1)电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 (2)一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 【典例02】．（25-26高二下·天津滨海新区·期中）下列描述的离子方程式书写正确的是 A．铅酸蓄电池放电时正极的电极反应： B．溶液遇闪锌矿（）转化为铜蓝： C．明矾[化学式为]溶液呈酸性的原因是： D．漂白粉溶液中通入的离子方程式： 【答案】A 【详解】A．铅酸蓄电池放电时，正极上得电子，与、反应生成难溶的和，其电极反应为：，A正确； B．闪锌矿中的是难溶电解质，离子方程式中不能将其拆开，其离子方程式为：，B错误； C．水解为可逆反应，且水解程度微弱不会生成沉淀，应使用可逆符号且无沉淀符号，其离子方程式为：，C错误； D．具有强氧化性，会将氧化为，最终生成和，不会生成和，不符合客观事实，D错误； 故选A。 【变式2-1】．（25-26高三上·天津滨海新区·期中）科学家正在研制的铝电池未来有望取代锂电池。银铝电池具有能量密度高的优点，电池装置如图所示。电池放电时的反应为：(氧化高银)。下列说法正确的是 A．电极发生还原反应 B．电流从电极流向电极 C．正极电极反应式为： D．当电路中通过3mol电子时，溶液中有3mol 通过阳离子交换膜向左侧迁移 【答案】B 【详解】A．在反应中化合价升高，失电子作负极，发生氧化反应，A错误； B．外电路中电流从正极流向负极，该电池为正极，为负极，故电流从电极流向电极，B正确； C．电解液为碱性溶液，不存在大量，正极正确的电极反应式为，C错误； D．原电池中阳离子向正极（右侧电极）迁移，故应向右侧迁移，D错误； 故选B。 【变式2-2】．（25-26高二上·天津·期末）一种三室微生物燃料电池污水净化系统的原理如图所示，图中含酚废水中的有机物可用表示。 下列说法不正确的是 A．右室电极为该电池的正极 B．右室电极附近溶液的增大 C．左侧离子交换膜为阴离子交换膜 D．左室电极反应式可表示为 【答案】D 【分析】该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极是正极，电极反应式为，左边装置电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳,电极反应式为，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，右室电极为该电池的正极，A正确； B．右室中正极上的电极反应式为：，电解后溶液中增大，溶液的pH增大，故右室电极附近溶液的pH增大，B正确； C．电池放电时，电解质溶液中的阳离子向正极右室移动，向负极左室移动，故左侧负极附近的离子交换膜为阴离子交换膜，C正确； D．左室装置为负极，负极上有机物失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，D错误； 故选D。 【变式2-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 【答案】(1)B (2) (3) bc (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 【详解】（1）A．是复分解反应，无电子转移，不能设计成原电池，A错误； B．是氧化还原反应，且常温下能自发进行，可以设计成原电池，B正确； C．常温下不能自发进行，不能设计成原电池，C错误； D．属于化合反应，无电子转移，不能设计成原电池，D错误； 故答案为B； （2）铅蓄电池放电时，总反应为：，放电时负极失去电子发生氧化反应生成，其反应式为，正极反应式：； （3）负极发生氧化反应，甲醇失电子被氧化为 ，但在碱性条件下，会与 OH⁻ 反应生成，碳元素从 -2 价升至 +4 价，失去 6 个电子，配平后得电极反应式为； a．电池放电时，通入空气的电极为正极，发生还原反应，a错误； b．放电时，正极的反应式为，将正负极反应相加消去电子，可得电池总反应为 ，反应消耗了 KOH，溶液碱性逐渐减弱，pH 逐渐减小，b正确； c．6.4g 的物质的量为 0.2 mol，根据负极反应式，每消耗 1 mol 转移 6 mol 电子，所以每消耗0.2 mol转移 1.2 mol 电子，c正确； 故选bc； （4）①由电池工作原理示意图，将通入电池左侧区域，有N2生成，根据价态变化，发生氧化反应失去电子产生N2，则电极A作负极，其电极反应式为：； ②分析电池工作原理，电极B为正极，将通入右侧区域，发生还原反应生成OH-，为保持电荷守恒，应有阳离子从中间区域移向右侧，则N膜应为阳离子交换膜； ③正极发生反应：，则当电路中有0.2 mol电子转移时，右侧区域应吸收0.05 mol O2，换算成质量为1.6 g；同时有0.2 mol生成，为使电荷守恒，应有0.2 mol Na+从中间区域移向右侧，相应增加的质量为，故正极室增加的总质量为1.6 g +4.6 g=6.2 g。 ▌题型03 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例03】．（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。 【变式3-1】．（25-26高二上·天津·学业考试真题）下列关于下图所示装置的叙述中，错误的是 A．为原电池的正极 B．在铜片表面被还原 C．该装置可将化学能转化为电能 D．电子从片经导线流向片 【答案】A 【分析】图示为锌、铜和稀硫酸构成的原电池，锌片作负极、铜片作正极。 【详解】A．锌比铜活泼，在该原电池中锌片失电子，作负极，不是正极，A错误； B．铜片为正极，溶液中的氢离子在铜片表面得电子生成氢气，发生还原反应，B正确； C．原电池能把自发氧化还原反应释放的化学能转化为电能，C正确； D．锌片为负极、铜片为正极，外电路中电子从锌片经导线流向铜片，D正确； 故选A。 【变式3-2】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）我国科学家设计了一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。双极膜由两种离子交换膜组成，和在双极膜中可自由移动，下列说法错误的是 A．电极的反应式为 B．放电时，双极膜中的向左侧移动 C．每消耗6.5 g Zn，理论上可还原得到标况下的体积为8.96 L D．电池工作时，电流方向由电极流向电极 【答案】C 【分析】根据图知，转化为，N化合价降低，得到电子，发生还原反应，则为正极，Zn/ZnO为负极。 【详解】A．Zn/ZnO为负极，Zn在碱性环境中失电子生成ZnO，电极反应式符合反应规律，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，左侧Zn/ZnO电极为负极，因此双极膜中的向左侧移动，B正确； C．6.5 g Zn的物质的量为0.1 mol，反应中转移0.2 mol电子，正极生成1 mol 转移5 mol电子，故理论上生成的物质的量为，标况下体积为，不是8.96 L，C错误； D．原电池外电路电流由正极流向负极，为正极，Zn/ZnO为负极，因此电流由电极流向Zn/ZnO电极，D正确； 故选C。 【变式3-3】．（25-26高二上·天津静海·期中）下面是几种常见的化学电源示意图，回答有关问题：        (1)汽车用铅蓄电池的结构如图1，放电时总反应为。放电时，正极的电极反应式是___________，理论上，当外电路通过1mol电子时，正极极板的质量增加___________g。 (2)碱性锌锰电池其结构如图2，已知电池放电之后的产物为和MnOOH，则电池放电时正极的电极反应式为___________。 (3)燃料电池以其高效率和低污染的优势成为研究热点。图3为甲醇(CH3OH)燃料电池的工作示意图，负极的电极反应式为___________。 (4)科学家开发出一种新型铝离子电池，充电速度快，使用寿命长，下图为电池工作示意图： 铝离子电池中___________(填“铝”或“石墨”，下同)电极发生氧化反应，电流从___________电极流出。 放电负极电极反应式为___________。 (5)电极反应式书写应注意哪些___________。 【答案】(1) 32 (2) (3) (4) 铝 石墨 (5)书写电极反应式时，应先判断正、负极及电子得失，再结合电解质酸碱性选择 H+、OH-或 H2O 配平，最后检查原子守恒、电荷守恒和电子守恒 【详解】（1）铅蓄电池放电时是原电池反应，正极发生还原反应，正极材料 PbO2得电子并与溶液中的 H+、结合生成 PbSO4，所以正极电极反应式为 ；由反应式可知，每转移 2 mol e-，正极板由 PbO2变成 PbSO4，质量增加量为 M(PbSO4)－M(PbO2)=（207＋32＋16×4）g-（207＋16×2）g=303 g－239 g=64 g，所以当外电路通过 1 mol 电子 时，正极板质量增加32 g； （2）碱性锌锰电池放电时，锌作负极，发生氧化反应；二氧化锰作正极，发生还原反应。题目已知放电后的产物为Zn(OH)2和 MnOOH，所以正极是MnO2得电子生成 MnOOH。因为电解质是碱性环境，电极反应式中应出现OH-或 H2O来配平，正极电极反应式为； （3）甲醇燃料电池中，通入甲醇的一极为负极，电解质溶液为KOH，所以电极反应； （4）铝离子电池放电时，铝电极发生氧化反应，铝失电子，所以铝电极是负极；石墨电极发生还原反应，是正极，原电池中电子从负极流出，而电流方向与电子流动方向相反，因此电流从石墨电极流出；放电负极是铝失电子并与电解质中的 结合生成 ，电极反应式为； （5）书写电极反应式时，首先要判断该电极是正极还是负极，负极发生氧化反应、失电子，正极发生还原反应、得电子；其次要注意电解质环境，酸性溶液中可用 H+、H2O 配平，碱性溶液中通常用 OH-、H2O配平，不能把酸性和碱性条件混用；最后还要检查原子守恒、电荷守恒和电子得失守恒，保证电极反应式与总反应相符合。 ▌题型04 原电池原理的应用 1、形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2、设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3、判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 【典例04】．（25-26高二上·天津·期中）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．电子流动方向：凝胶→石墨 B．金属Zn为负极 C．石墨电极反应式： D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 【答案】A 【详解】A．原电池中电子仅能在外电路（导线）中移动，不能经过电解质凝胶，电解质依靠离子定向移动传导电荷，A错误； B．锌-空气电池工作时，Zn发生失电子的氧化反应，金属Zn为负极，B正确；； C．石墨为正极，碱性条件下O2得电子生成OH-，电极反应式为，C正确； D．空气中的等酸性气体会与KOH发生反应，导致电解质碱性减弱，会影响电池的性能，D正确； 故答案选A。 【变式4-1】．（24-25高二上·天津和平·期末）碱性锌锰电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中不正确的是 A．为负极，为正极 B．正极反应是 C．工作时电子由经外电路流向 D．发生还原反应，发生氧化反应 【答案】D 【分析】由电池总反应可知，锌为碱性锌锰电池的负极，碱性条件下锌做负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为；二氧化锰是电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，锌为碱性锌锰电池的负极，二氧化锰是电池的正极，A项正确； B．二氧化锰是电池的正极，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，电极反应式为，B项正确； C．工作时电子从负极流向正极，即从锌流向二氧化锰，C项正确； D．由分析可知，碱性条件下锌做负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，在水分子作用下，二氧化锰做正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氢氧根离子，D项错误； 答案选D。 【变式4-2】．（25-26高二上·天津河北·期中）如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法错误的是 A．电池工作结束后，电解质溶液中减小 B．电池工作时，外电路中电流从电极流向电极 C．电极的反应式为： D．当电子通过装置时，电极上消耗氧气(标准状况) 【答案】C 【分析】该碱性乙醇燃料电池总反应方程式为：，氧气发生还原反应为正极，所以a为负极，b为正极，正极反应为，负极的反应为； 【详解】A．由分析可知反应消耗氢氧化钾并生成水，因此电池工作结束后，电解质溶液中减小，A正确； B．原电池中电子由负极向正极运动，电流则从正极流向负极，电池工作时，外电路中电流从电极流向电极，B正确； C．a极通入乙醇发生氧化反应失去电子，但是电解质为碱性，无法生成大量H+，C错误； D．由正极反应式可知每消耗1 mol 氧气转移4 mol 电子，电子则消耗0.05 mol 氧气，体积为(标准状况)，D正确； 故选C。 【变式4-3】．（24-25高二上·天津静海·阶段检测）某小组拟探究双氧水和铁离子的氧化性强弱，设计如下实验装置。 注：盐桥为饱和KCl溶液和琼脂，两烧杯中溶液体积均为100mL。 (1)闭合开关K，电流计显示电子由石墨极流出经外电路流入铂极。盐桥中阳离子向___________极(填“石墨”或“铂”)迁移。负极反应式为___________。当电路上转移0.005mol电子时，c(FeCl3)净减小___________ mol·L-1 。 (2)一段时间后，向石墨极烧杯中加入适量双氧水恢复到原浓度，再加入硫酸，电流计显示：电子由铂极流入石墨极。此时，铂极是___________极(填“正”或“负”)，铂极上发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。 (3)结合上述(1)、(2)实验现象，可以得出结论是___________。 【答案】(1) 铂 0.05 (2) 负极 氧化 (3)较弱酸性条件，Fe3+氧化性比H2O2强，较强酸性条件下，H2O2氧化性比Fe3+强 【详解】（1）闭合开关K，电流计显示电子由石墨极流出经外电路流入铂极，则该装置为原电池，在原电池中，电子由负极流向正极，依题意，石墨极为负极，铂极为正极，盐桥中钾离子向正极即铂极迁移，维持电荷守恒；双氧水在负极上发生氧化反应生成，溶液酸性增强，负极反应式为；正极反应式为，净减浓度为，故答案为：铂；；0.05； （2）由电子流向可知，铂极为负极，该电极上亚铁离子失去电子，发生氧化反应。故答案为：负极；氧化； （3）结合上面步骤中溶液酸碱性可知，开始双氧水酸性较弱，双氧水还原铁离子，发生总反应为，氧化性：；加入双氧水和硫酸后，双氧水氧化亚铁离子，发生总反应为，氧化性：，故答案为：较弱酸性条件，Fe3+氧化性比H2O2强，较强酸性条件下，H2O2氧化性比Fe3+强。 ▌题型05 一次电池 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。 锌锰干电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 【典例05】（25-26高二上·天津静海·期中）为有效降低含氮化合物的排放量，又能充分利用化学能，设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体N2。下列说法正确的是 A．该电池的负极反应为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2 B．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，正负两极室中产生N2的体积比为3∶4 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时OH-从左侧电极室通过交换膜移向右侧 【答案】C 【分析】中N为价，转化为时失电子，因此左侧电极A为负极；中N为价，转化为时得电子，因此右侧电极B为正极，电解质为碱性溶液。 【详解】A．题干给出的反应是得电子生成，属于正极反应，A错误； B．左侧负极的反应为：，反应消耗并生成水，溶液中浓度降低，碱性减弱，B错误； C．负极生成，N从价变为0价，共失去电子；正极生成，N从价变为0价，共得到电子； 得失电子总数相等，设正极生成，负极生成，则，得，同温同压下体积比等于物质的量比，因此正负两极产体积比为，C正确； D．原电池中阴离子向负极移动，负极在左侧，因此应该从右侧电极室通过交换膜移向左侧，D错误； 故选C。 【变式5-1】．（25-26高二上·天津静海·阶段检测）下图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路，质子经内电路到达另一极与氧气反应。下列说法不正确的是 A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B．电池工作一段时间，右侧增大 C．负极反应式为 D．32 g甲醇反应，理论上消耗 【答案】B 【分析】由电子的移动方向可知，左电极为电池的负极，水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：，右电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，则a处通入的物质是甲醇、ｂ处通入的物质为氧气。 【详解】A．由分析可知，左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇，A正确； B．由分析可知，右电极为正极，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，则电池工作一段时间，右侧溶液中氢离子浓度减小，B错误； C．由分析可知，左电极为电池的负极，电极反应式为：，C正确； D．由得失电子数目守恒可知，32 g甲醇反应时，理论上消耗氧气的物质的量为：×=1.5 mol，D正确； 故选B。 【变式5-2】．（25-26高二上·河北邯郸·期中）分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 A．①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极 B．②中Mg作为正极，电极反应式为 C．③中Fe作为负极，电极反应式为 D．④中Cu作为正极，电极反应式为 【答案】B 【详解】A．Mg和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠反应，所以②中Mg作为正极、铝作负极；铁遇浓硝酸钝化，③中Cu作负极、Fe作正极，故A错误； B．②中Mg和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，Mg作为正极，正极反应式为，故B正确； C．铁遇浓硝酸钝化，③中Cu作负极、Fe作正极，正极反应式为，故C错误； D．铁的活泼性大于Cu，④中Fe作负极、Cu作为正极，正极反应式为，故D错误； 选B。 【变式5-3】（25-26高二上·天津·期中）液态肼(N2H4)是一种高能燃料，在工业生产中用途广泛，其结构如图所示： (1)0.25 mol肼中含有___________mol极性共价键。 (2)N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气，已知：16 g肼完全反应放出热量为267 kJ，则N-N的键能为___________kJ/mol；部分共价键键能如下表所示： N-H O=O N≡N H-O 键能(kJ/mol) 391 498 936 463 (3)肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如下图所示。该电池的B极区发生___________(填“氧化反应”或“还原反应”)，负极的电极反应为___________，电池工作过程中，若A极区产生11.2 L(标况下)N2，则B极区消耗H2O2的物质的量是___________，转移的电子数目为___________。 【答案】(1)1 (2)192 (3) 还原反应 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 1mol 2NA 【详解】（1）N2H4分子中含有N—H键和N—N键，N—N键属于非极性键，N—H键属于极性键，则1mol N2H4分子中含有4mol极性键，所以0.25mol N2H4中含有1mol极性共价键，故答案为：1； （2）16g肼的物质的量为=0.5mol,16g肼完全反应放出热量为267kJ，则1mol液态肼完全燃烧反应放出热量为267kJ×2=534kJ，热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534kJ/mol,设N—N键键能为x,ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=391kJ/mol×4+x+498kJ/mol-(936kJ/mol+463kJ/mol×4)=-534kJ/mol,解得x=192kJ/mol,故答案为：192； （3）电池工作时，N2H4发生失电子的氧化反应生成N2，则惰性电极A为负极，惰性电极B为正极，正极上H2O2发生得电子的还原反应生成H2O，负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，正极反应式为H2O2+2e-=2OH-，若A极区产生11.2L(标况下)N2，其物质的量=0.5mol,电路中转移电子2mol、电子数目为2NA，根据电子守恒可知，正极上消耗H2O2的量为1mol,故答案为：还原反应；N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O；1mol；2NA。 ▌题型06 二次电池 1．二次电池：又称为充电电池或蓄电池，铅蓄电池是最常见的二次电池。充、放电时各电极上发生的反应： 2．铅蓄电池的构造与工作原理 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 (1)放电时 负极反应式：Pb+ SO42- -2e-==PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+ SO42-； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO42-。 ①充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋； 正极反应：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 【典例06】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 A．图I所示电池中，电子从锌片流出 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极 C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极发生氧化反应 D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极 【答案】C 【详解】A．图I水果电池中锌的活泼性强于铜，锌作负极，原电池中电子从负极流出，A正确； B．图Ⅱ锌锰干电池中锌失电子发生氧化反应，作负极，B正确； C．图Ⅲ铅蓄电池属于二次电池，放电时正极得电子发生还原反应，不是氧化反应，C错误； D．图Ⅳ氢氧燃料电池中氧气在电极上得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，D正确； 故选C。 【变式6-1】．（24-25高二上·天津·阶段检测）以下是中学化学常见的四个装置，下列关于这些装置的说法正确的是 A．装置甲在使用过程中，电池内部电子从极通过隔板移向锌粉 B．装置乙在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液 C．装置丙在使用过程中，电解质溶液的pH不会发生变化 D．装置丁电极a上发生的电极反应式为 【答案】B 【详解】A．电子不进入电池内部，电池内部阴离子从Ag2O极通过隔板移向锌粉，故A错误； B．锌锰干电池负极上金属锌失电子而使金属质量逐渐减小，最后内部糊状的电解质会漏出来，故B正确； C．氢氧碱性燃料电池工作时生成水，使KOH溶液的浓度减小、碱性减弱、pH减小，故C错误； D．a电极上H2S失去电子生成S2，电极反应式为2H2S-4e-=S2+4H+，故D错误； 答案选B。 【变式6-2】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）普通锌锰电池(如左图所示)和碱性锌锰电池(如右图所示)是生活中用量很大的两种干电池。普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，碱性锌锰电池总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法错误的是 A．碱性锌锰干电池正极的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- B．普通锌锰电池中NH4Cl糊的作用是提供酸性环境，形成闭合回路 C．碱性锌锰电池的密封性更好，能够有效防止电解液泄漏、鼓包现象 D．两种干电池中的金属外壳都作电池的负极，只是最终产物不同 【答案】D 【详解】A．碱性锌锰电池总反应减去负极反应，可得正极反应为，A正确； B．普通锌锰电池中为电解质，水解使体系呈酸性，可传导离子形成闭合回路，B正确； C．碱性锌锰电池负极材料封装在内部，外壳不参与电极反应，密封性更好，能有效避免电解液泄漏、鼓包，C正确； D．普通锌锰电池的锌外壳作负极，但碱性锌锰电池的金属外壳为钢壳，不参与电极反应，负极是内部的锌膏，并非金属外壳作负极，D错误； 故选D。 【变式6-3】．（24-25高二上·天津滨海新区·期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 图Ⅰ原电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅-硫酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ：向铁电极方向移动 B．图Ⅱ：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图Ⅲ：电池放电过程中，负极质量减小 D．图Ⅳ：电池使用时，电子从负极锌经外电路流向正极氧化银 【答案】C 【详解】A．图Ⅰ为原电池，活泼性强于，作负极，原电池中阴离子向负极移动，故向铁电极方向移动，A正确； B．图Ⅱ碱性锌锰电池中，失电子，作负极反应物，发生氧化反应，B正确； C．图Ⅲ铅蓄电池放电时，负极反应为，生成的固体附着在负极上，负极质量增大，而非减小，C错误； D．图Ⅳ银锌纽扣电池中，为负极，氧化银为正极，电池工作时电子从负极锌经外电路流向正极氧化银，D正确； 故选C。 ▌题型07 燃料电池 1．燃料电池 (1)利用燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。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，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 (1)碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (2)酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋； 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 3．电池特点 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 【典例07】．（25-26高二上·天津河西·期末）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．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：石墨棒作正极，氯化铵得电子 D．图丁：电池放电过程中，溶液的增大 【答案】D 【详解】A．锂电池放电时为原电池，作负极，多孔碳材料作正极，电解质中向正极（多孔碳材料电极）迁移，A不符合题意； B．纽扣式银锌电池中，作负极，在溶液中发生反应，并非生成，B不符合题意； C．锌锰干电池中，石墨棒作正极，得电子发生还原反应，并非得电子，C不符合题意； D．铅蓄电池放电总反应为，反应消耗且生成，溶液中减小，增大，D符合题意； 故选D。 【变式7-1】．（24-25高二上·天津滨海新区·期中）铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，已知难溶于水，电池反应为，下列说法正确的是 A．电池工作时，PbO2为负极，发生还原反应 B．电池工作时，电解质溶液保持不变 C．负极的电极反应式为 D．硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，在放电时，两电极质量均增加。 【答案】D 【分析】该原电池工作时，Pb电极为负极，失电子结合硫酸根离子生成硫酸铅，PbO2为正极，得电子结合氢离子和硫酸根离子生成硫酸铅和水。 【详解】A．电池工作时，Pb为负极，失电子发生氧化反应，A错误； B．由题干化学方程式可知，电池工作时，电解质溶液中的硫酸逐渐被消耗，pH逐渐增大，B错误； C．负极上硫酸根离子结合铅离子生成硫酸铅，正极上，硫酸根离子、氢离子与二氧化铅反应生成硫酸铅，正极的电极反应式为，C错误； D．负极的电极反应式为，电极质量均增加，正极的电极反应式为，电极质量均增加，D正确； 故答案选D。 【变式7-2】（24-25高二上·天津南开·期中化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 A．图I：向Fe电极方向移动 B．图II：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图III：电池放电过程中，负极质量不断减少，正极质量不断增加 D．图IV：正极的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．图Ⅰ：Fe为负极，阴离子向负极移动，则向Fe电极方向移动，故A正确； B．图Ⅱ：Zn为负极，发生氧化反应，故B正确； C．图Ⅲ：负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4，电极增重，故C错误； D．图Ⅳ：正极为氧化银，发生还原反应，正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故D正确； 故选：C。 【变式7-3】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：，如图。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是___________，电子从该极___________(填“流入”或“流出”)，正极材料是___________，电解质溶液是___________。负极反应式为___________，总反应式为___________。 (2)工作时，电解质溶液中的移向___________极。 (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol 时，理论上负极板的质量增加___________g。 【答案】(1) 流出 溶液 (2)电极(或正) (3)减小 (4)96 【详解】（1）负极材料为Pb(铅)，电子从负极(Pb)流出，经外电路流向正极，正极材料为 (二氧化铅)，电解质溶液为溶液(稀硫酸)。负极发生氧化反应，其反应式为，总反应式为； （2）工作时，阳离子向正极(即极)迁移，以维持电荷平衡； （3）根据总反应式，每消耗，同时生成，导致溶液中硫酸被稀释且物质的量减少，因此硫酸浓度减小； （4）当电池向外电路提供2 mol时，负极发生如下反应：，每转移2 mol，1 mol Pb(摩尔质量207 g/mol)转化为1 mol (摩尔质量303 g/mol)，质量增加:。 ▌题型08 新型电池 1．锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2．锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3．微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4．物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5．浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②NO3-通过交换膜移向a极。 【典例08】．（25-26高三上·天津·期中）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．除去中的 B．制备少量避免其被氧化 C．用乙醇萃取中的S D．制作简易氢氧燃料电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．碱石灰为和的混合物，可同时与、反应，会同时吸收待提纯的，A错误； B．铜丝与稀硝酸反应生成，难溶于水，U形管左侧为密闭无氧环境，可避免被氧化，B正确； C．乙醇与互溶，且在中溶解度大于在乙醇中的溶解度，无法用乙醇萃取中的，C错误； D．闭合时装置为电解池，左侧锌为活性阳极，阳极失电子无生成，仅阴极生成，断开闭合时缺少反应物，无法形成氢氧燃料电池，D错误； 答案选B。 【变式8-1】（25-26高三上·天津静海·阶段检测）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是 A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C．加入混凝剂聚合氯化铝，可使污水中细小悬浮物聚集成大颗粒 D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 【答案】D 【详解】A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点，符合新能源的开发要求，A正确；   B．氢氧燃料电池的能量转化率高于燃料直接燃烧，且反应产物仅为水，无污染物排放，具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；   C．聚合氯化铝在水中可水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，可使污水中细小悬浮物聚集成大颗粒沉降，起到净水作用，C正确；   D．太阳能电池是利用半导体材料的光电效应将光能转化为电能的装置，不是将化学能转化为电能，D错误；   故选D。 【变式8-2】．（25-26高二上·天津和平·期末）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。 【变式8-3】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。请回答下列问题：    （1）Pt1电极附近发生的反应为______________________________ （2）Pt2电极附近发生的反应为______________________________ （3）该电池放电时电子从______电极经过外电路流到_____电极（填“Ptl”、“Pt2”）。 （4）相同条件下，放电过程中消耗的和的体积比为_____________。 【答案】 SO2+2H2O−2e−═SO42−+4H+ O2+4H++4e−═2H2O Pt1 Pt2 2:1 【分析】如图所示，由题意该装置为原电池装置，Pt1电极上转化为硫酸，硫元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，Pt1为负极，则Pt2为正极，以此解题。 【详解】（1）Pt1电极通入SO2，SO2在负极失电子生成SO42−，则电极反应为SO2+2H2O−2e−═SO42−+4H+， 答案为：SO2+2H2O−2e−═SO42−+4H+； （2）酸性条件下，氧气得电子生成水，则Pt2电极附近发生的反应为O2+4H++4e−═2H2O， 答案为：O2+4H++4e−═2H2O； （3）原电池放电时，电子从负极流向正极，Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，则该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极， 答案为：Pt1；Pt2； （4）该电池的原理为二氧化硫与氧气的反应,即2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，所以放电过程中消耗的SO2和O2的体积之比为2:1， 答案为：2:1。 ▌题型09 电源使用与回收 化学电池的回收利用 废旧电池中常含有 重金属 、酸 和 碱 等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收利用，既可以减少环境污染，又可以节约资源。 【典例09】．（24-25高三上·天津滨海新区·期中）化学与环境密切相关。下列说法正确的是 A．燃煤中加入CaO有助于实现“碳中和” B．CO2、SO2的排放都会导致酸雨的形成 C．深埋废旧电池，可防止重金属对环境的污染 D．改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染 【答案】D 【详解】A．燃煤中加入氧化钙可减少二氧化硫的排放，但不能减少二氧化碳的排放，无助于实现“碳中和”，故A错误； B．二氧化碳的排放不会导致酸雨的形成，故B错误； C．深埋废旧电池，电池中的重金属会造成地下水和土壤被污染，故C错误； D．改进汽车尾气净化技术可减少有害气体的排放，有利于减少大气污染，故D正确； 故选D。 【变式9-1】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）钴酸锂（）电池的工作原理如图所示。电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过。下列说法错误的是 A．不能用的水溶液作导电介质 B．电极电势： C．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为 D．废旧钴酸锂电池需进行“放电处理”，让嵌入电极N便于回收 【答案】C 【分析】据图可知，钴酸锂（）电池放电时M极为负极，电极反应式为；N极为正极，电极反应式为；据此作答。 【详解】A．因锂易与水反应，不能用水溶液作导电介质，A正确； B．根据图示确定M极为负极（或电解时的阴极），N极为正极（或电解时的阳极），电极电势，B正确； C．负极反应式：，从负极脱出；正极反应式：，嵌入正极；放电时，外电路通过时，负极质量减少1 mol锂的质量（约7 g），正极质量增加1 mol锂的质量（约7 g），两电极质量变化的差值为14 g，C错误； D．通过电极反应式可知，回收废旧钴酸锂电池时，应进行“放电处理”，让嵌入正极（N极）便于回收，D正确； 故选C。 【变式9-2】（25-26高二上·天津河西·阶段检测）各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B．废电池必须进行集中处理，因为电池外壳为贵重金属材料，需要回收利用 C．长春应用化学研究所自主研发的锂离子碳硅电池，可实现化学能转化为电能 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【答案】C 【详解】A．锂离子电池的电解液是锂盐的有机溶剂溶液，例如六氟磷酸锂的碳酸酯溶液，以保证锂离子稳定而顺利地传导，因金属锂与水溶液（如KOH溶液）会发生剧烈反应，导致电池失效，A错误； B．废电池集中处理的目的是防止重金属（如Cd、Pb）污染环境，而非回收贵金属外壳（普通电池外壳多为铁或锌），B错误； C．锂离子碳硅电池属于二次电池，放电时是原电池，通过氧化还原反应将储存的化学能转化为电能，符合此原理，C正确； D．太阳能电池的核心材料是半导体单质硅（高纯度），二氧化硅（SiO2）是绝缘体，无法用于光电转换，D错误； 故选C。 【变式9-3】．（25-26高二上·天津·期中）探索新能源是化学科学的重要研究方向。下列说法正确的是 A．开发使用锂离子电池能够彻底解决铅蓄电池所带来的环境污染问题 B．核电站所使用的同位素U-235的核裂变过程是化学变化 C．宇宙深空探索卫星必需的太阳能电池板的材质是晶体硅单质 D．利用海洋潮汐发电的能量转换途径是：潮汐能→化学能→电能 【答案】C 【详解】A．锂离子电池的使用不可能彻底解决环境污染问题，会产生新的环境问题，A错误； B．核裂变属于核反应，不属于化学变化，B错误； C．太阳能电池板现在主要的材料是晶体硅，C正确； D．海洋潮汐发电实现的能量转换应该是潮汐能→电能→化学能，D错误； 故选C。 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池（题型突破·举一反三） ▌题型01 原电池的工作原理 【典例01】】A 【变式1-1】D 【变式1-2】D 【变式1-3】 【答案】(1) (2) (3)a (4) ▌题型02 电极反应式书写 【典例02】A 【变式2-1】B 【变式2-2】D 【变式2-3】 【答案】(1)B (2) (3) bc (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 ▌题型03 原电池中的守恒关系 【典例03】C 【变式3-1】A 【变式3-2】C 【变式3-3】 【答案】(1) 32 (2) (3) (4) 铝 石墨 (5)书写电极反应式时，应先判断正、负极及电子得失，再结合电解质酸碱性选择 H+、OH-或 H2O 配平，最后检查原子守恒、电荷守恒和电子守恒 ▌题型04 原电池原理的应用 【典例04】A 【变式4-1】D 【变式4-2】C 【变式4-3】 【答案】(1) 铂 0.05 (2) 负极 氧化 (3)较弱酸性条件，Fe3+氧化性比H2O2强，较强酸性条件下，H2O2氧化性比Fe3+强 ▌题型05 一次电池 【典例05】C 【变式5-1】B 【变式5-2】】B 【变式5-3】 【答案】(1)1 (2)192 (3) 还原反应 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 1mol 2NA ▌题型06 二次电池 【典例06】．C 【变式6-1】B 【变式6-2】D 【变式6-3】C ▌题型07 燃料电池 【典例07】D 【变式7-1】D 【变式7-2】C 【变式7-3】 【答案】(1) 流出 溶液 (2)电极(或正) (3)减小 (4)96 ▌题型08 新型电池 【典例08】B 【变式8-1】D 【变式8-2】C 【变式8-3】． 【答案】 SO2+2H2O−2e−═SO42−+4H+ O2+4H++4e−═2H2O Pt1 Pt2 2:1 【分析】如图所示，由题意该装置为原电池装置，Pt1电极上转化为硫酸，硫元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，Pt1为负极，则Pt2为正极，以此解题。 ▌题型09 电源使用与回收 【典例09】D 【变式9-1】C 【变式9-2】C 【变式9-3】C 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的工作原理 题型02 电极反应式书写 题型03 原电池中的守恒关系 题型04 原电池原理的应用 题型05 一次电池 题型06 二次电池 题型07 燃料电池 题型08 新型电池 题型09 电源使用与回收 ▌题型01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把 转化为 的装置。 (2)构成条件： 2．实验探究： (1)锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化 向一只烧杯中加入1.0 mol•L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐 ，溶液颜色 ，有 物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度 ，能量变化的主要形式是 转化为 。 (2)铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成 进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的 在铜片获得电子变成 沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片： ( 反应) Cu片： ( 反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 转化为 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成 ； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持 ；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接 ，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 3．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 溶液中的阳离子向 移动，阴离子向 移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象地描述为“ ”。 【典例01】（25-26高二下·天津·学业考试真题）下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．Zn为原电池的负极 B．H+在铜片表面被氧化 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 【变式1-1】．（25-26高二下·天津·期中）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以电极代替a极，电池将失去储氯能力 【变式1-2】．（25-26高二下·天津·阶段检测）我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 A．放电过程中，通过质子交换膜从左室传递到右室 B．处理废水过程中溶液不变，无需补加 C．电极反应为 D．电极反应为 【变式1-3】．（25-26高二下·天津·阶段检测）Ⅰ．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。 (1)若电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，则正极的电极反应式为___________。 (2)若电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，负极的电极反应式：___________，当电路中通过0.6 mol电子时，生成的气体的体积为___________L(在标准状况下)。 Ⅱ．某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。 (3)溶液中移向___________极(填“a”或“b”)。 (4)若使用的燃料是甲烷，则负极的电极反应式为___________。 ▌题型02 电极反应式书写 1．电极反应式的书写 (1)电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求，用“===”表示，注意分子、离子形式及电子、电荷、元素守恒。 (2)一般电极反应式的书写方法 a定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 b看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 c两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 【典例02】．（25-26高二下·天津滨海新区·期中）下列描述的离子方程式书写正确的是 A．铅酸蓄电池放电时正极的电极反应： B．溶液遇闪锌矿（）转化为铜蓝： C．明矾[化学式为]溶液呈酸性的原因是： D．漂白粉溶液中通入的离子方程式： 【变式2-1】．（25-26高三上·天津滨海新区·期中）科学家正在研制的铝电池未来有望取代锂电池。银铝电池具有能量密度高的优点，电池装置如图所示。电池放电时的反应为：(氧化高银)。下列说法正确的是 A．电极发生还原反应 B．电流从电极流向电极 C．正极电极反应式为： D．当电路中通过3mol电子时，溶液中有3mol 通过阳离子交换膜向左侧迁移 【变式2-2】．（25-26高二上·天津·期末）一种三室微生物燃料电池污水净化系统的原理如图所示，图中含酚废水中的有机物可用表示。 下列说法不正确的是 A．右室电极为该电池的正极 B．右室电极附近溶液的增大 C．左侧离子交换膜为阴离子交换膜 D．左室电极反应式可表示为 【变式2-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 ▌题型03 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例03】．（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 【变式3-1】．（25-26高二上·天津·学业考试真题）下列关于下图所示装置的叙述中，错误的是 A．为原电池的正极 B．在铜片表面被还原 C．该装置可将化学能转化为电能 D．电子从片经导线流向片 【变式3-2】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）我国科学家设计了一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。双极膜由两种离子交换膜组成，和在双极膜中可自由移动，下列说法错误的是 A．电极的反应式为 B．放电时，双极膜中的向左侧移动 C．每消耗6.5 g Zn，理论上可还原得到标况下的体积为8.96 L D．电池工作时，电流方向由电极流向电极 【变式3-3】．（25-26高二上·天津静海·期中）下面是几种常见的化学电源示意图，回答有关问题：        (1)汽车用铅蓄电池的结构如图1，放电时总反应为。放电时，正极的电极反应式是___________，理论上，当外电路通过1mol电子时，正极极板的质量增加___________g。 (2)碱性锌锰电池其结构如图2，已知电池放电之后的产物为和MnOOH，则电池放电时正极的电极反应式为___________。 (3)燃料电池以其高效率和低污染的优势成为研究热点。图3为甲醇(CH3OH)燃料电池的工作示意图，负极的电极反应式为___________。 (4)科学家开发出一种新型铝离子电池，充电速度快，使用寿命长，下图为电池工作示意图： 铝离子电池中___________(填“铝”或“石墨”，下同)电极发生氧化反应，电流从___________电极流出。 放电负极电极反应式为___________。 (5)电极反应式书写应注意哪些___________。 ▌题型04 原电池原理的应用 1、形成原电池后，可 氧化还原的化学反应速率； 2、设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用 作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性 于负极材料； 3、判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 【典例04】．（25-26高二上·天津·期中）一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．电子流动方向：凝胶→石墨 B．金属Zn为负极 C．石墨电极反应式： D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 【变式4-1】．（24-25高二上·天津和平·期末）碱性锌锰电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中不正确的是 A．为负极，为正极 B．正极反应是 C．工作时电子由经外电路流向 D．发生还原反应，发生氧化反应 【变式4-2】．（25-26高二上·天津河北·期中）如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法错误的是 A．电池工作结束后，电解质溶液中减小 B．电池工作时，外电路中电流从电极流向电极 C．电极的反应式为： D．当电子通过装置时，电极上消耗氧气(标准状况) 【变式4-3】．（24-25高二上·天津静海·阶段检测）某小组拟探究双氧水和铁离子的氧化性强弱，设计如下实验装置。 注：盐桥为饱和KCl溶液和琼脂，两烧杯中溶液体积均为100mL。 (1)闭合开关K，电流计显示电子由石墨极流出经外电路流入铂极。盐桥中阳离子向___________极(填“石墨”或“铂”)迁移。负极反应式为___________。当电路上转移0.005mol电子时，c(FeCl3)净减小___________ mol·L-1 。 (2)一段时间后，向石墨极烧杯中加入适量双氧水恢复到原浓度，再加入硫酸，电流计显示：电子由铂极流入石墨极。此时，铂极是___________极(填“正”或“负”)，铂极上发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。 (3)结合上述(1)、(2)实验现象，可以得出结论是___________。 ▌题型05 一次电池 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。 锌锰干电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式： ； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 银锌纽扣电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式： ； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 【典例05】（25-26高二上·天津静海·期中）为有效降低含氮化合物的排放量，又能充分利用化学能，设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体N2。下列说法正确的是 A．该电池的负极反应为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2 B．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，正负两极室中产生N2的体积比为3∶4 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时OH-从左侧电极室通过交换膜移向右侧 【变式5-1】．（25-26高二上·天津静海·阶段检测）下图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路，质子经内电路到达另一极与氧气反应。下列说法不正确的是 A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B．电池工作一段时间，右侧增大 C．负极反应式为 D．32 g甲醇反应，理论上消耗 【变式5-2】．（25-26高二上·河北邯郸·期中）分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 A．①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极 B．②中Mg作为正极，电极反应式为 C．③中Fe作为负极，电极反应式为 D．④中Cu作为正极，电极反应式为 【变式5-3】（25-26高二上·天津·期中）液态肼(N2H4)是一种高能燃料，在工业生产中用途广泛，其结构如图所示： (1)0.25 mol肼中含有___________mol极性共价键。 (2)N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气，已知：16 g肼完全反应放出热量为267 kJ，则N-N的键能为___________kJ/mol；部分共价键键能如下表所示： N-H O=O N≡N H-O 键能(kJ/mol) 391 498 936 463 (3)肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如下图所示。该电池的B极区发生___________(填“氧化反应”或“还原反应”)，负极的电极反应为___________，电池工作过程中，若A极区产生11.2 L(标况下)N2，则B极区消耗H2O2的物质的量是___________，转移的电子数目为___________。 ▌题型06 二次电池 1．二次电池：又称为 或蓄电池， 是最常见的二次电池。充、放电时各电极上发生的反应： 2．铅蓄电池的构造与工作原理 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 。 (1)放电时 负极反应式：Pb+ SO42- -2e-== ； 正极反应式：PbO2+4H++SO42-+2e-=== 。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 (2)充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-=== ； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=== 。 ①充电一段时间电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作 极，正接正作 极。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应： ； 正极反应： ； 【典例06】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 A．图I所示电池中，电子从锌片流出 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极 C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极发生氧化反应 D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极 【变式6-1】．（24-25高二上·天津·阶段检测）以下是中学化学常见的四个装置，下列关于这些装置的说法正确的是 A．装置甲在使用过程中，电池内部电子从极通过隔板移向锌粉 B．装置乙在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液 C．装置丙在使用过程中，电解质溶液的pH不会发生变化 D．装置丁电极a上发生的电极反应式为 【变式6-2】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）普通锌锰电池(如左图所示)和碱性锌锰电池(如右图所示)是生活中用量很大的两种干电池。普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，碱性锌锰电池总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法错误的是 A．碱性锌锰干电池正极的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- B．普通锌锰电池中NH4Cl糊的作用是提供酸性环境，形成闭合回路 C．碱性锌锰电池的密封性更好，能够有效防止电解液泄漏、鼓包现象 D．两种干电池中的金属外壳都作电池的负极，只是最终产物不同 【变式6-3】．（24-25高二上·天津滨海新区·期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 图Ⅰ原电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅-硫酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ：向铁电极方向移动 B．图Ⅱ：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图Ⅲ：电池放电过程中，负极质量减小 D．图Ⅳ：电池使用时，电子从负极锌经外电路流向正极氧化银 ▌题型07 燃料电池 1．燃料电池 (1)利用 (如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和 之间发生的氧化还原反应将化学能直接转换成电能的化学电池。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，生成物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池的工作原理 电极：惰性电极。燃料：H2 (1)碱性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极： ； 正极： 。 (2)酸性电解质 总反应：2H2＋O2===2H2O 负极： ； 正极： 。 3．电池特点 ①能量转换率高，污染小。 ②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。 【典例07】．（25-26高二上·天津河西·期末）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．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：石墨棒作正极，氯化铵得电子 D．图丁：电池放电过程中，溶液的增大 【变式7-1】．（24-25高二上·天津滨海新区·期中）铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，已知难溶于水，电池反应为，下列说法正确的是 A．电池工作时，PbO2为负极，发生还原反应 B．电池工作时，电解质溶液保持不变 C．负极的电极反应式为 D．硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，在放电时，两电极质量均增加。 【变式7-2】（24-25高二上·天津南开·期中化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下列说法错误的是 A．图I：向Fe电极方向移动 B．图II：锌作负极反应物，发生氧化反应 C．图III：电池放电过程中，负极质量不断减少，正极质量不断增加 D．图IV：正极的电极反应式为 【变式7-3】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）铅酸蓄电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：，如图。 按要求回答下列问题： (1)负极材料是___________，电子从该极___________(填“流入”或“流出”)，正极材料是___________，电解质溶液是___________。负极反应式为___________，总反应式为___________。 (2)工作时，电解质溶液中的移向___________极。 (3)工作时，电解质溶液中硫酸的浓度___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol 时，理论上负极板的质量增加___________g。 ▌题型08 新型电池 1．锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2．锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3．微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4．物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5．浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②NO3-通过交换膜移向a极。 【典例08】．（25-26高三上·天津·期中）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．除去中的 B．制备少量避免其被氧化 C．用乙醇萃取中的S D．制作简易氢氧燃料电池 A．A B．B C．C D．D 【变式8-1】（25-26高三上·天津静海·阶段检测）近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是 A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C．加入混凝剂聚合氯化铝，可使污水中细小悬浮物聚集成大颗粒 D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 【变式8-2】．（25-26高二上·天津和平·期末）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 【变式8-3】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。请回答下列问题：    （1）Pt1电极附近发生的反应为______________________________ （2）Pt2电极附近发生的反应为______________________________ （3）该电池放电时电子从______电极经过外电路流到_____电极（填“Ptl”、“Pt2”）。 （4）相同条件下，放电过程中消耗的和的体积比为_____________。 ▌题型09 电源使用与回收 化学电池的回收利用 废旧电池中常含有 重金属 、酸 和 碱 等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收利用，既可以减少环境污染，又可以节约资源。 【典例09】．（24-25高三上·天津滨海新区·期中）化学与环境密切相关。下列说法正确的是 A．燃煤中加入CaO有助于实现“碳中和” B．CO2、SO2的排放都会导致酸雨的形成 C．深埋废旧电池，可防止重金属对环境的污染 D．改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染 【变式9-1】．（25-26高二上·天津河西·阶段检测）钴酸锂（）电池的工作原理如图所示。电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过。下列说法错误的是 A．不能用的水溶液作导电介质 B．电极电势： C．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为 D．废旧钴酸锂电池需进行“放电处理”，让嵌入电极N便于回收 【变式9-2】（25-26高二上·天津河西·阶段检测）各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B．废电池必须进行集中处理，因为电池外壳为贵重金属材料，需要回收利用 C．长春应用化学研究所自主研发的锂离子碳硅电池，可实现化学能转化为电能 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【变式9-3】．（25-26高二上·天津·期中）探索新能源是化学科学的重要研究方向。下列说法正确的是 A．开发使用锂离子电池能够彻底解决铅蓄电池所带来的环境污染问题 B．核电站所使用的同位素U-235的核裂变过程是化学变化 C．宇宙深空探索卫星必需的太阳能电池板的材质是晶体硅单质 D．利用海洋潮汐发电的能量转换途径是：潮汐能→化学能→电能 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $