化学新教材优质课教学设计原电池

第二讲原电池

【课标要求】1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2.能分析、理解原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

3.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。

夯二^备知识

一、原电池

1.原电池的工作原理

(1)能量转化：化学能一电能。

(2)原电池的构成

能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液

反应

反应)

电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)

介质电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等

闭合回路两电极直接或间接接触插入介质

(3)示例：图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。

电极名称负极正极

电极材料Zn片Cu片

电极反应Zn—2e-=Zn2'Ci?’+2e-=Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由迎片沿导线流向Cu片

盐桥中离子移向盐桥中含饱和KC1溶液，右移向正极，C「移向负极

两装置的不同之处：甲中还原剂Zn与氧化剂C/+直接接触，

两装置差异

既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损

耗；乙中还原剂Zn与氧化剂C/+不直接接触，仅有化学能转

化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长，电流

效率高。

2.原电池原理的应用

（1）加快化学反应速率

一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。如在Zn与稀

硫酸反应时加入少量CuSCU溶液构成原电池,反应速率加快。

（2）金属的防护

使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护，如要保护一个铁质的输水管道或

钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

（3）比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极并浸入H2s04稀溶液中时，作负极的金属比作正极

的金属活泼。

注意：Mg、Al作电极浸入NaOH溶液中，AI作负极

（4）设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

【诊断1】判断下列叙述的正误（正确的划“J”，错误的划"义”）。

（1）在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极（J）

（2）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动（X）

（3）某原电池反应为Cu+2AgNO3-Cu（NO3）2+2Ag,装置中的盐桥内可以

是含琼脂的KC1饱和溶液（X）

（4）把锌片和铜片用导线连起来，浸入食盐水中，不能形成原电池（义）

二、化学电源

1.一次电池

（1）碱性锌镒电池

碱性锌镒电池的负极是Zn,正极是MnCh，电解质是KOH,其电极反应如下：

负极：Zn—2e+20H=Zn（OH）2;

正极：2MnO?+2广+2H?O=2MnOOH+20EF:

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(2)银锌电池

银锌电池的负极是Zn,正极是Ag2。，电解质是KOH,其电极反应如下：

负极：Zn-2L+2OEF=Zn(OH)2;

正极：Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH；

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ago

2.二次电池

(1)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是山，正极材料是PbCh。总反

放由

应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)兼,2Pbs04(s)+2H2O⑴。

充电时Pb电机接电源负机「负博"负”>

PbO2电极接电源的正机，正法”正)►

@Pb+SO:-2e-=PbSO“^PbSO|+2c-=Pb+SC>fp

|负极反应卜铅I阴极反应I

I蓄I..

放电电

I池

|正极反应卜|阳极反应|

③PbC)2+4H++SO:+2e-④PbSO1+2H2<3-2e-=

=PbSO|+2HqPbC)2+4H++SO；

(2)锂离子电池

一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(UCy),正极材料为LiCoO2(钻酸锂),

电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为Li，A+

放电

Lii.vCoO2LiCoCh+Cy,其放电时电极反应式为

充电

负极：LLCLxe-=xLi+C、.；

正极：Lii—EoCh+xLr+xe-=LiCoC)2。

3.燃料电池

(1)特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H?、

煌、肿、煌的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80%。

（2）氢氧燃料电池

酸性碱性

-

负极反应式2H2-4e==4寸2H2+4OH-4e==4E0

正极反应式。2。4H++4e;=2H2OO2+2HzO+4e==4OH「

电池总反应式2H2+O2=2H2O

【诊断2】判断下列叙述的正误（正确的划“，错误的划“X”）。

（1）手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池（X）

（2）碱性锌镒电池是一次电池，其中MnCh是催化剂，可使锌镒电池的比能量提

高、可储存时间加长（X）

（3）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H,从正极区向负极区迁

移（义）

（4）铅酸蓄电池中的反应是可逆反应（X）

提二关键能力

考点一原电池的工作原理

【题组训练】

1.锌铜原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）

A.铜作负极，电极反应式：Cu—2e=Cu2

B.电池反应式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.在外电路中，电子从正极流向负极

D.盐桥中的C「移向CuSO4溶液

答案B

解析锌作负极，电极反应式为Zn—2e==Zn2'；铜作正极，电极反应式为Ci?

++2e「=Cu,总反应式为Zn+Cu2=Zn2+Cu,A错误、B正确；外电路中

电子从负极流向正极，C错误；电解液和盐桥中阳离子向正极迁移、阴离子向负

极迁移，D错误。

2.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:CrzO歹〉Fe3+,设计了盐桥式原电池,

如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2so4溶液。下列叙述中正确的是()

Fq(S0J和可<<K2Cr2O7,CQISOJ；,

FeSOj容液三国3id稀■2soi溶液

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

+

B.乙烧杯中发生的电极反应为：2(3产+71120—66=Cr2O7+14H

C.外电路的电流方向是从b到a

D.电池工作时，盐桥中的SO厂移向乙烧杯

答案C

解析A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应：Fe2+-e-=Fe3+；B项，乙烧杯

的溶液中发生还原反应，应为CnO1得到电子生成Cr3+；C项，a极为负极，b

极为正极，外电路中电流方向由b到a；D项，SO厂向负极移动，即移向甲烧杯。

|归纳总结

❶原电池的工作原理简图

阳离子一

一阴离子

■I电解质溶液三

注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换

膜移向正极。

③“电子不下水，离子不上岸”

❷原电池电极反应式的书写

书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合

电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应

式。

（1）书写步骤

（2）书写方法

①拆分法

a.写出原电池的总反应，如2Fe3-+Cu=2Fe2，+Cu2，

b.把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质

量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：

正极：2Fe*+2e-=2Fe2-

负极：Cu—2e=Cu2*

②加减法

a.写出总反应，如Li+LiMn2O4=Li2Mn2C>4。

b.写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极），如Li—e-==Li+（负极）。

c.利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMmCU

+Li'+e=Li2Mn2O4（正极）。

考点二燃料电池和二次电池

（一）燃料电池

【典例1】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2'/MV

+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（）

占

电N,电

极MV2*VJH*MV"，械

氢化酶固氮酶

交换膜

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

2+h

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV=2H+2MV'

C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

［图解分析］

电

答案B

解析相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV

+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负

极区，MV卡在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e

=MV2\放电生成的MV?'在氢化酶的作用下与H2反应生成H'和MV",反应

氨化酶

的方程式为H2+2MV?'三=2H++2MV",故B错误；右室为正极区，MV?卜在

正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e-=MV+,放电生

成的MV卡与N2在固氮酶的作用下反应生成N%和MV2+,故C正确；电池工作

时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。

|规律方法，

❶新型燃料电池的分析模板

国斗底树T还原反应卜|电子流入

'燃料

阴离子阳离子

、电池

丽卜［询H氧化反应而丽

❷解答燃料电池题目的几个关键点

①通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。

②注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

③通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正、负极，同时考虑该离子是否

参与靠近一极的电极反应。

❸燃料电池电极反应式的书写

第一步：写出燃料电池反应的总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加

和后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为

CH4+2O2=CO2+2H2O①

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②

①式+②式得燃料电池总反应式为

CH4+202+2NaOH=Na2CO3+3H2O。

第二步：写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是02,随着电解质溶液

的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：

①酸性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+4H++4e=2H2O；

②碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2+2H2O+4e=40H；

③固体电解质（高温下能传导一）环境下电极反应式：

2-

O2+4e=20；

④熔融碳酸盐（如熔融K2c03）环境下电极反应式：

02+2c。2+4e=2C0T。

第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式，电池反应的总反应

式一电池正极反应式=电池负极反应式。因为。2不是负极反应物，因此两个反应

式相减时要彻底消除。2。

【对点训练1】新型NaBH"H2O2燃料电池（DBFC）的结构如图，该电池总反

应方程式为NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2。。下列有关说法中正确的是（）

BH；+OH

二

.B01

Na*选择透过膜

A.电池正极区的电极反应为BH4+8OH--8e=B02+6H2O

B.电极B为负极，纳米MnCh层的作用是提高原电池的工作效率

C.放电过程中，Na卡从正极区向负极区迁移

D.在电池反应中，每消耗IL6moiL1出。2溶液，理论上流过电路中的电子数

为12NA

答案D

解析根据图示知，B电极上H2O2得电子生成OH、所以B电极是正极；发生

的电极反应为H2O2+2e-=2OH,故A、B错误；放电时，阳离子向正极移动,

阴离子向负极移动，所以Na+从负极区向正极区迁移，故C错误；在电池反应中,

每消耗1L6moi.「IH2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为6mol,根据HzCh+Ze

-=20H一知，理论上流过电路中的电子数为6moiX2XNAmo「=12NA,故D

正确。

（二）二次电池

【典例2】科学家近年发明了一种新型Zn—CCh水介质电池。电池示意图如图,

电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体C02被转化为储氢物质甲酸

等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是（）

A.放电时，负极反应为Zn—2-+4OH-=Zn（OH）F

B.放电时，1molCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(0H)彳=2Zn+02f+40FT+2H2。

D.充电时，正极溶液中OH一浓度升高

答案D

解析放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn—2e-+4OIT=Zn

(OH)r,故A正确；放电时，CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则

1molCCh转化为HCOOH时，转移电子数为2mol,故B正确；充电时，阳极上

比0转化为。2,负极上Zn(OH)/转化为Zn,电池总反应为2Zn(OH)1=2Zn

+O2t+40H+2H2O,故C正确；充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H2。

+-

-4e-=4H+O2t,溶液中H+浓度增大，溶液中c(H*)(OH)=KW,温

度不变时，Kw不变，因此溶液中0H浓度降低，故D错误。

〔规律方法一

❶二次电池的解题模板

互逆

阴极:还原反应一负极：氧化反应

总

阴

阳阴||阳

反

离

离¥充

应放7离

子

子解证

式子子

一II

阳极:氧化反应正极：还原反应

IL

互逆

技巧：阴极反应式=充电总正极反应式=放电总

反应式-阳极反应式反应式-负极反应式

因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。

❷二次电池题目的解答方法

(1)二次电池有放电和充电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反

应。

(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充

电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得

出阴(阳)极反应式。

(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

阳离子遛曳正极，阴离子捶且负极

放电

阳离子楚包阴极，阴离子搂包阳极

充电

总之：

阳离子整区发生还原反应的电极

阴离子孩包发生氧化反应的电极

放电

【对点训练2】锂离子电池充放电电池总反应：LiC+Li一CoO2

充电

UCOO2+C6,该电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的是（）

正极负极

电解质

LiCoO2石墨

身充电

放电

XIX

XIX

•锂离子

A.该电池具有很高的比能量

B.负极的反应式：LiC,一胧―=xLi"+C6

C.放电时，Li+从石墨晶格中脱出回到正极氧化物晶格中

D.充电时，若转移1mole,石墨电极将增重7xg

答案D

解析锂是摩尔质量最小的金属元素，因此制成的电池具有很高的比能量，A正

确；根据总反应可判断，负极反应式为Li.1C6—xe-==xLi++C6,B正确；从图示

可知，放电时锂离子从石墨晶格中脱出，通过电解质迁移到层状正极表面后嵌入

正极氧化物晶格中，C正确；充电时，Li卡嵌入石墨（C6）电极变成Li.,C6,电极

反应式为无Li++C6+xe-=Li.C6,则石墨电极增重的质量就是Li+的质量，根据

关系式：

xLi,〜xe

1mol1mol

可知若转移Imole,石墨电极将增多lmolLi+,即增重7g,D错误。

练：高考真题

1.（2021.广东卷）火星大气中含有大量CO2,一种有CO2参加反应的新型全固态

电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时

（）

A.负极上发生还原反应

B.CCh在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极

D.将电能转化为化学能

答案B

解析金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A错误；碳纳米管为正极,

C02在正极上得电子，发生还原反应，B正确；放电时，阳离子由负极移向正极，

C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。

2.（2021.山东卷）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—02、N2H4—。2、

（CH3）2NNH2—02清洁燃料电池，下列说法正确的是（）

A.放电过程中，K'均向负极移动

B.放电过程中，KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2—。2燃料电池的理论放电量最大

D.消耗1molO2时，理论上N2H4—02燃料电池气体产物的体积在标准状况下为

11.2L

答案C

解析碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2cH3OH+3O2+4KOH=2K2c。3

+6H2O；N2H4—O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2。；偏二甲腓

（CH3）2NNH2中C和N的化合价均为一2价，H元素化合价为+1价，所以根

据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：（CH3）2NNH2+4O2+

4KoH=2K2co3+N2+6H2O,据此结合原电池的工作原理分析解答。A.放电过

程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；B.根据上述分析可知，

N2H4-。2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH,所以KOH

的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B

错误；C.理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均

ma

为〃2g,则甲醇、N2H4和（CH3）2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：克瑞而

rn0rno

X6、肃ci"777-±-7X16,通过比较可知（CH）2NNH2理论放电量最大，

111O1UU弓/IIlUl3

C正确；D.根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1mol02生成的氮气的物

质的量为Imol,在标准状况下为22.4L,D错误。

3.（2021.河北卷）K—Ch电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾

片。关于该电池，下列说法错误的是（）

有机电解质1有机电解质2

A.隔膜允许K+通过，不允许02通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成K02的质量与消耗02的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

答案D

解析由题图可知，b极上02转化为KO2,则b极为电池正极，a极为电池负极,

K'通过隔膜由a极向b极迁移，为避免。2氧化K电极，02不能通过隔膜，A说

法正确；放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b极经导线流向a极，充电

时，b极接外接电源的正极，b电极为阳极，B说法正确；产生1Ah电量时，生

成KCh与消耗02的质量比为71：32七2.22,C说法正确；消耗3.9g钾时，转移

0.1mole,铅酸蓄电池消耗0.1molH2O,其质量为1.8g,D说法错误。

4.（2021.辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列

说法正确的是（）

-M极：液态Li/泡沫Ni

一熔融LiCl和KC1

-N极：液态Sb-Bi-Sn

一不锈钢外壳

A.放电时，M电极反应为Ni—2e「=Ni21

B.放电时，Li卡由M电极向N电极移动

C.充电时，M电极的质量减小

D.充电时，N电极反应为Li3Bi+3b=3Li'+Bi

答案B

解析放电时，M极为负极，电极反应为Li—=Li+,A项错误；原电池中阳

离子从负极向正极方向移动，即Li+由M电极向N电极移动，B项正确；充电时

M电极为阴极，电极反应为Li++e-==Li,电极质量增加，C项错误；充电时N

电极为阳极，电极反应为LisBi—3e=3Li++Bi,D项错误。

5.（2021.浙江6月选考）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为

非晶硅薄膜，充电时Li"得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoCh薄

膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是（）

电极^封装层

集流/本R、、LiPOH薄膜电解质］集流体A

「一基体1I

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolL「

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Lii-jCoOz+xLi'+xe=LiCoO2

放电

D.电池总反应可表示为Li.rSi+Lii-.vCoO2Si+LiCoO2

充电

答案B

解析A.由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时

集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；B.放电时，外电路通过amol

电子时，内电路中有amolLi+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是

LiPON薄膜电解质没有损失Li+,B说法不正确；C.放电时，电极B为正极，发

生还原反应，反应可表示为LiiCoCh+xLi'+xe=LiCoC）2,C说法正确；D.

电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+,正极上LijCoCh得到

放电

电子和Li，变为LiCoCh,故电池总反应可表示为Li.rSi+Li—CoChSi

充电

+LiCoO2,D说法正确。

成二学科素养

||A级基础巩固

1.（2021.中山模拟）某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,

装置如图，实验所得数据如下：

铜片锌片

实验编号水果种类电极间距离/cm电流/11A

1番茄198.7

2番茄272.5

3苹果227.2

电池工作时，下列说法不正确的是（）

A.化学能主要转化为电能

B.负极的电极反应为Zn—2e=Zn2'

C.电子从锌片经水果流向铜片

D.水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响

答案C

解析A.电池工作时（原电池）为将化学能转化为电能的装置，故A正确；B.由

图示分析可知，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，即负极的电极反应为Zn

-2e=Zn2+,故B正确；C.电子从锌片经导线流向铜片，而不能经水果流向铜

片，故C错误；D.由表中的数据分析可知不同的水果以及同种水果间距离的不同，

则电流的大小也不同，所以水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响，故D

正确。

2.（2021.广州模拟）我国科学家以金属钠和石墨作为电极，在石墨电极通入SO2

制备成Na—SO2二次电池，有关该电池，下列说法错误的是（）

A.放电时SC>2发生还原反应

B.放电时阴离子向Na电极移动

C.充电时石墨电极与电源负极相连

D.电解质不能是水溶液

答案C

解析A.放电时石墨为正极在石墨电极通入SO2,正极发生还原反应，A正确；

B.放电时Na为负极带正电，阴离子向Na电极移动，B正确；C.放电时石墨为正

极钠为负极，充电时石墨为阳极与电源正极相连，C错误；D.电解质不能是水溶

液因为二氧化硫溶于水，D正确。

3.(2021.襄阳模拟)聚合物电解质薄膜的燃料电池是一种能直接将燃料和氧化剂

中的化学能转化为电能的装置，具有能量转化率高、环境友好、启动快等特点，

可被广泛使用。如图为某含聚合物电解质薄膜的燃料电池，下列说法不正确的是

()

H2O

A.正极发生的电极反应式为：O2+4H^+4e^=2H2O

B.负极发生氧化反应

C.该聚合物电解质薄膜可通过H+的定向迁移导电

D.若将灯泡换成电解饱和食盐水装置，当燃料电池生成9g水时，电解食盐水会

同时产生11.2L的H2

答案D

解析A.由图示可知，该电池正极氧气得电子生成水，正极的电极反应式为：02

+

+4H+4e=2H2O,故A正确；B.由图示可知，该电池负极氢气失电子发生氧

化反应，故B正确；C.由图示可知，该聚合物电解质薄膜可通过H+由负极向正

极的定向迁移导电，故C正确；D.若将灯泡换成电解饱和食盐水装置，当燃料电

池生成9g水时，电路中转移1mol电子，电解食盐水会同时产生0.5mol氢气，

非标准状况下的体积不一定是1L2L,故D错误。

4.某原电池以银、伯为电极，用含Ag+的固体作电解质，Ag+可在固体电解质中自

由移动。电池总反应式为2Ag+Cb=2AgCl。利用该电池可以测定空气中Cb的

含量。下列说法中错误的是()

A.空气中c(CL)越大，消耗Ag的速率越快

B.伯极的电极反应式为Cb+2e—+2Ag+=2AgCl

C.电池工作时电解质中Ag+总数保持不变

D.电子移动方向：银一固体电解质一箱

答案D

解析c（C12）越大，反应速率越快，则消耗银的速率也越快，A正确；银比柏

活泼，销作正极，C12在箱上得到电子发生还原反应生成CF,再与电解质中的

Ag-结合，电极反应式为Cb+2e—+2Ag+==2AgCl,B正确；根据电池总反应式

可知，电解质中Ag+总数保持不变，C正确；原电池中，电子从负极经过外电路

的导线流向正极，电子不能通过电解质，故电子移动方向应是银一外电路导线一

粕，D错误。

5用于驱动潜艇的液氨一液氧燃料电池示意图如下图所示。下列有关说法正确的

是（）

负

载

电

极1三。2

1

必+比0<

NaOH溶液

A.电极2发生氧化反应

B.电池工作时，Na'向负极移动

C.电流由电极1经外电路流向电极2

D.电极1发生的电极反应为2NH3+6OH一一6e——N2+6H2。

答案D

解析电极2通入02,发生还原反应，A错误；阳离子向正极移动，B错误；电

流由电极2经外电路流向电极1,C错误；电极1上NH3失电子，结合迁移过来

的0H一生成N2和H2O,D正确。

6.（2021.鞍山模拟）钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高

等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作

示意图。

交换膜

下列说法中错误的是（）

A.放电时，Na，通过交换膜向N极移动

B.充电时，光照可促进电子的转移

C.充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3「+25=13

D.放电时，若负极室有2moi阴离子发生反应，则电路中转移3moi电子

答案C

解析A.放电时，为原电池，Na.是阳离子，向正极N移动，故A说法正确；B.

充电时，光照可促进「在TiCh光电极上转移电子，故B说法正确；C.充电时，由

图可知在TiCh光电极上发生的电极反应为3「-2e—==旧，故C说法错误；D.放

电时，负极发生的反应为4s2--6e-=S/,所以当负极室有2moi阴离子发生反

应时，电路中转移3moi电子，故D说法正确。

7.锂一空气电池是一种可充放电池，电池反应为2口+。2==口2。2,某锂一空气电

池的构造原理图如下。下列说法正确的是（）

界催化剂

）•碳材料

锂电解液含催化剂的多孔材料

A.可选用有机电解液或水性电解液

B.含催化剂的多孔电极为电池的负极

C.放电时正极的电极反应式为O2+2IJ-+2e「=口2。2

D.充电时锂电极应连接外接电源的正极

答案C

解析选项A,可选用有机电解液，水性电解液会与Li直接反应，错误；选项B,

含催化剂的多孔材料为电池的正极，错误；选项C,放电时正极的电极反应式为

+

O2+2Li+2e=Li2O2,正确；选项D,充电时锂电极应连接外接电源的负极，

电极反应式为Li++e—==Li,错误。

8.Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知

电池放电时的反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法正确的是（）

A.Li为电池的负极，发生还原反应

B.电池工作时，Li+向负极移动

C.正极的电极反应式为FeS2+4e-=Fe+2s之一

D.将熔融的LiCF3so3改为LiCl的水溶液，电池性能更好

答案C

0+1

解析A项，由Li—Li2s发生氧化反应可知，Li为电池负极；B项，电池工作时,

阳离子（Li+）移向正极；D项，由于2Li+2H2O=2LiOH+H2f,故不能用LiCl

的水溶液作为电解质溶液。

9.（2021•浙江1月选考）银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下（L为小

灯泡，Ki、七为开关，a、b为直流电源的两极）。下列说法不正确的是（）

A.断开K2、合上Ki，锲镉电池能量转化形式：化学能一电能

B.断开Ki、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应

C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变

放电

D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2。Cd（OH）2+2Ni

充电

（OH）2

答案C

解析A.断开K2,合上KI时，是放电过程，化学能转化为电能，A正确；B.断

开Ki合上心时，是充电过程，电极A与电源负极相连，是阴极，发生还原反应，

B正确；C.B电极发生氧化反应的反应式为：2Ni(OH)2+2OH「一2e「=2NiOOH

+2H2O,KOH浓度会减小，C错误；D.充电时的电极反应分别为阳极：2Ni(OH)

-

2+2OH—2e=2NiOOH+2H2O,阴极：Cd(OH)2+2e==Cd+2OH,可知

放电

镶镉二次电池的总反应式为：Cd+2NiOOH+2H2。Cd(OH)2+2Ni

充电

(OH)2,D正确。

10.(2021.漳州模拟)一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池

放电

的总反应：Li—NiO2+xLiC6LiNiO2+xC6,下列说法错误的是()

A.该锂离子电池为二次电池

B.该锂离子电池充电时，n型半导体作电源正极

C.该锂离子电池放电时，Li+从a极移向b极

D.该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为Li—NiCh+xe+xLi

'=LiNiO2

答案B

解析A.题图所示锂离子电池能实现充电和放电，为二次电池，A项正确；B.充

电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；C.电池放电时，Li+从负

极向正极移动，即Li卡从a极向b极移动，C项正确；D.电池放电时，b极为正极,

发生还原反应，其电极反应式为LiirNiO2+xe-+xLi'=LiNiO2,D项正确。

11.(202。全国卷I节选)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。

铁电极石墨电极

_|

0.1()mol•L"0.1()mol,LFe2(SOj)3

FeSO,0.05mol•L"JFeSO|

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(”8)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥

中应选择作为电解质。

/XI()8/w°°X108/

阳离子阴离子

(m2-s-1•V-1)(m2-s-1-V-,)

Li+4.07HCO?4.61

Na+5.19NO37.40

Ca2+6.59cr7.91

K+7.62sol8.27

(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。

(3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02molL1

石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=。

(4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式

为，铁电极的电极反应式

为。因此，验证了Fe2+氧化性小

于、还原性小于O

(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSCU溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,

将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是

答案(1)KC1(2)石墨

(3)0.09mol-L1

(4)Fe34*+e=Fe2Fe_2e=Fe2Fe3Fe

(5)取少量活化后溶液于试管，滴入KSCN溶液，不出现血红色

解析(1)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3++3HCO,=Fe(OH)

2+2+

3I+3CO2t、Ca+SOi=CaSO4I,可排除HCO］、Ca,再根据FeSCU溶

液显酸性，而NO,在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO,。最后根据阴、阳离子

的电迁移率应尽可能地接近，知选择KC1作盐桥中电解质较合适。(2)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)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(Fe")增加

0.02moLLT时，石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04moLL」，故此时石墨电极溶

2+2+

液中c(Fe)=0.09mol-L'0(4)石墨电极的电极反应式为Fe3++e=Fe,

铁电极的电极反应式为Fe—2e-=Fe2+,故验证了氧化性：Fe3+>Fe2+,还原性：

Fe>Fe2»(5)该活化反应为Fe+2Fe'"=3Fe2+,故通过检验Fe*可说明活化反

应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管，滴加几滴KSCN溶液，若溶

液不变血红色，则说明活化反应已完成。

12.(1)NO2、02和熔融NaNCh可制作燃料电池，其原理见图1,石墨I为电池

的极；该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式

为__________________________________________________________________________

(2)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素,

既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示:

回答下列问题:

电池中的负极为(填“甲"或"乙”),甲的电极反应式

为,电池工作时，理论上每净化1mol尿素,

消耗02的体积(标准状况下)约为Lo

答案（1）负NO2+NO3—e=N2O5

+

(2)甲CO(NH2)2+H2O—6e=CO2t+N2t+6H33.6

解析(i)该燃料电池中，正极上通入。2,石墨n为正极，电极反应式为。2+

2X205+46-=4X03",负极上通入N02,石墨I为负极，电极反应式为NO2+NO3

-e-=N2O5o(2)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和

氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电

极反应式为CO(NH2)2+H2O—6e=C02t+N2t+6H',该反应的总方程式

为2co(NH2)2+3O2=2CO2+2N2+4H2O,根据关系式2co(NH2)2-3O2

可知，电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗02的体积在标准状况下为

1.5molX22.4Lmor'=33.6Lo

B级能力提升

13.利用生物电化学系统处理废水的原理如图，双极膜内的H2O解离成H.和0H,

下列对系统工作时的说法正确的是()

A.b电极为正极，发生氧化反应

B.双极膜内的水解离成的H+向a电极移动

C.有机废水发生的反应之一为CH3co(T+7OH--8e-=2CO2t+5H2O

D.该系统可处理废水、回收铜等金属，还可提供电能

答案D

解析A.a电极为原电池的负极，b为原电池的正极，b电极上Ci?+发生还原反应

生成Cu,故A错误；B.原电池工作时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，a电

极为原电池的负极，b为原电池的正极，则双极膜内的水解离成的H+向b电极移

动，故B错误；C.负极a上废水中的有机物发生失电子的氧化反应生成C02气体

+

逸出，反应之一为CH3coO+2H2O-8e=2CO2t+7H,故C错误；D.该装

置是原电池，可对外提供电能，并且还可处理废水中的有机物和重金属离子，Cu2

+发生还原反应生成Cu,故D正确。

14.如图是我国学者研发的高效过氧化氢一尿素电池的原理装置图:

-

K2cO3+N2TL十产物M

LF