第06讲 化学电源（教师版）

第06讲第06讲化学电源知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、化学电源的分类与优劣判断1.分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。2.优劣判断（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或(W·h)/L。（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或W/L。（3）电池可储存时间的长短。二、一次电池（干电池）一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。1.普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。总反应Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++2MnO(OH)+2NH3负极Zn﹣2e-=Zn2+正极2MnO2+2NH4++2e-=2MnO(OH)+2NH2.碱性锌锰干电池用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2负极Zn+2OH-﹣2e-Zn(OH)2正极2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-3.纽扣式锌银电池锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池总反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-三、二次电池有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。1.铅蓄电池工作原理Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放电总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极正极充电总反应2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+4H++2SO阴极PbSO4＋2e－Pb＋SO阳极PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋SO2.锂离子电池工作原理Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C放电总反应Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C负极正极充电总反应LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6阴极阳极三、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。1．氢氧燃料电池电解质H2SO4溶液KOH溶液总反应2H2+O2=2H2O负极反应式正极反应式经典例题经典例题题型一：一次电池的工作原理【变1-1】（2021·福建省将乐县第一中学高二月考）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是A．工作时，正极上发生反应的物质是Ag2OB．负极发生的反应是Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动题型二：二次电池的工作原理【变2-2】（2021·全国·高二专题练习）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是A．放电时负极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B．放电时正极发生氧化反应C．放电时每转移2mol电子，反应的锌是65gD．放电时化学能转化为电能题型三：锂离子电池的工作原理【变3】（2021·全国·高二期末）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列说法错误的是A．电极a为电池的负极B．外电路的电流方向是由电极b流向电极aC．电极b上的反应式为：MnO2＋e-＋Li＋=LiMnO2D．可用水代替电池中的混合有机溶剂题型四：燃料电池的工作原理【变5-1】（2021·安徽芜湖·高二期中）燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是A．电池工作时，得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能D．电池工作时，溶液中的向电极a迁移题型五：化学电源的工作原理【例6】（2021·黑龙江·青冈县第一中学校高二开学考试）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所示干电池中石墨作负极C．图III所示电池为二次电池D．图IV所示电池中正极反应为：【例8】（2021·河南南阳·高二期中）回答下列问题：（1）已知可逆反应AsO+2I—+2H+=AsO+I2+H2O，某化学兴趣小组利用反应探究原电池原理并应用原电池原理制作多种电池：电池工作时，盐桥中的阴离子向_______极移动(填C1或C2)；若向B池里滴加NaOH溶液，平衡向_______方向移动，此时C2极的电极反应式为_______。（2）乙同学结合课本氢氧燃料电池知识将CH4设计成燃料电池，装置如图所示(a、b为多孔碳棒)其中_______(填A或B)处电极入口通甲烷。当消耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量_______mol。若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在其内部可以传导O2-，电池的负极电极反应式：_______。（3）丙同学查资料发现生物电池具有工作时不发热、不损坏电极等优点，不但可以节约大量金属，而且寿命比化学电源长得多，因此越来越受到人们的青睐。某生物电池用葡萄糖(C6H12O6)作原料，在酶的作用下被氧化为葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如下图所示。a的电极反应式为_______。当有2molH+通过质子交换膜时，理论上电极a消耗葡萄糖的质量为_______g；该电池_______(填“能”或“不能”)在高温条件下使用。提分特训提分特训【题1】（2021·全国·高二专题练习）碱性锌锰干电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中正确的是A．Zn为负极，为正极 B．工作时电子由经由外电路流向ZnC．工作时OH-移向正极 D．电池放电过程中，溶液的酸碱性一定不变【题2】（2021·山东省济钢高级中学高二月考）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大B．乙：负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【题3】（2021·河南平顶山·高三月考）HCOOH燃料电池的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的离子交换膜隔开。则下列说法错误的是A．放电过程中需补充的物质A应为H2SO4B．通入O2时发生反应4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OC．放电时K+由右向左通过离子交换膜D．放电时负极的电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=+H2O【题4】（2021·浙江丽水·高三月考）三元电池是电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNixCoyMnzO2。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜B．放电时，电流由A经负载回到BC．充电时，B为阴极，发生还原反应D．放电时，负极反应式为：LiaC6-ae-=6C(石墨)+aLi+【题5】（2021·全国·高三专题练习）风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富B．铝储能电池是二次电池C．放电时，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能【题6】（2021·全国·高三专题练习）铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：①铅蓄电池总的化学方程式为：，使用(放电)段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；回答下列问题：(1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO4在_______(填“阳极”、“阴极”或“两个电极”)上_______(填“生成或除去”)。(2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。(3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是_______。提分作业提分作业【练1】（2021·四川雅安·高二期末）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【练2】（2021·全国·高二期末）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D．该电池的负极反应为：【练3】（2021·福建福州·高二期中）甲醇燃料电池在碱性条件下的电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH-=2CO＋6H2O。则下列有关说法不正确的是A．O2在正极参与反应B．该电池使用一段时间后溶液pH变小C．负极反应为：CH3OH-6e-＋8OH-=CO＋6H2OD．每转移0.6mol电子，则消耗氧气的体积为3.36L【练4】（2021·河北·张家口市宣化第一中学高二期中）一种应用比较广泛的甲醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是A．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池B．N极电极反应为C．甲池溶液增大，乙池溶液减小D．Ｍ极为负极，发生还原反应【练5】（2020·河南郑州·高二期中）铅蓄电池的总反应式为。请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：（1）放电时，正极的电极反应式是___________；电解液中浓度将变___________(填“大”或“小”)；电流方向从___________(填“正”或“负”，下同)极流向___________极。当外电路通过电子时，理论上负极板的质量增加___________g。（2）在完全放电耗尽和时，若按如图所示连接，电解一段时间后，则在A电极上的电极反应式为___________，B电极上生成___________。第06讲第06讲化学电源知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、化学电源的分类与优劣判断1.分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。2.优劣判断（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或(W·h)/L。（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或W/L。（3）电池可储存时间的长短。二、一次电池（干电池）一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。1.普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。总反应Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++2MnO(OH)+2NH3负极Zn﹣2e-=Zn2+正极2MnO2+2NH4++2e-=2MnO(OH)+2NH2.碱性锌锰干电池用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。总反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2负极Zn+2OH-﹣2e-Zn(OH)2正极2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-3.纽扣式锌银电池锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池总反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-三、二次电池有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。1.铅蓄电池工作原理Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放电总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极正极充电总反应2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+4H++2SO阴极PbSO4＋2e－Pb＋SO阳极PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋SO【答案】Pb+SO42-﹣2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO2.锂离子电池工作原理Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C放电总反应Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C负极正极充电总反应LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6阴极阳极【答案】LiC6﹣xe-6C+xLi+Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO26C+xLi++xe-LiC6LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+三、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。1．氢氧燃料电池电解质H2SO4溶液KOH溶液总反应2H2+O2=2H2O负极反应式正极反应式【答案】2H2-4e-=4H+2H2+4OH--4e-=4H2OO2+4H++4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-经典例题经典例题题型一：一次电池的工作原理【变1-1】（2021·福建省将乐县第一中学高二月考）银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是A．工作时，正极上发生反应的物质是Ag2OB．负极发生的反应是Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动【答案】D【详解】A．Ag2O中Ag化合价降低，发生还原反应，在正极反应，故A正确；B．Zn在负极上失电子，电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应为Zn+2OH−−2e−=Zn(OH)2，故B正确；C．负极发生反应Zn+2OH－-2e－=Zn(OH)2，消耗氢氧根离子，因此负极c(OH-)减小，故C正确；D．原电池原理中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，因此放电时，电解质溶液中OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，故D错误；故选D。题型二：二次电池的工作原理【变2-2】（2021·全国·高二专题练习）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是A．放电时负极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B．放电时正极发生氧化反应C．放电时每转移2mol电子，反应的锌是65gD．放电时化学能转化为电能【答案】B【详解】A．根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故A正确；B．放电时正极得电子发生还原反应，故B错误；C．根据负极反应式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，可判断每转移2mol电子，消耗1mol锌，反应的锌是65g，故C正确；D．原电池是将化学能转化为电能的装置，放电时化学能转化为电能，故D正确；故选B题型三：锂离子电池的工作原理【变3】（2021·全国·高二期末）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列说法错误的是A．电极a为电池的负极B．外电路的电流方向是由电极b流向电极aC．电极b上的反应式为：MnO2＋e-＋Li＋=LiMnO2D．可用水代替电池中的混合有机溶剂【答案】D【详解】A．电池工作时，锂失电子发生氧化反应，电极a为电池的负极，故A正确；B．a是负极、b是正极，外电路的电流方向是由电极b流向电极a，故B正确；C．电池工作时，b是正极，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，电极b上的反应式为：MnO2＋e-＋Li＋=LiMnO2，故C正确；D．锂能与水反应，所以不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故D错误；选D。题型四：燃料电池的工作原理【变5-1】（2021·安徽芜湖·高二期中）燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是A．电池工作时，得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能D．电池工作时，溶液中的向电极a迁移【答案】C【详解】A．由分析可知，电池工作时，得到电子，发生还原反应，故A正确；B．电极b上氨气中氮元素失去电子，生成氮气，电解液为NaOH溶液，电极反应为，故B正确；C．燃料电池是由化学能转化为电能，C项错误；D．原电池工作时，阳离子移向正极，故Na+向电极a移动，故D正确；故答案选C。题型五：化学电源的工作原理【例6】（2021·黑龙江·青冈县第一中学校高二开学考试）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所示干电池中石墨作负极C．图III所示电池为二次电池D．图IV所示电池中正极反应为：【答案】B【详解】A．原电池工作时，电子从负极流出，图I所示电池中，锌为负极，则电子从锌片流出，A正确；B．图II所示干电池中石墨作正极、锌作负极，B错误；C．铅蓄电池对外供电时，铅作负极、二氧化铅作正极，当充电时，铅作阴极，二氧化铅作阳极，可反复使用，故图III所示电池为二次电池，C正确；D．图IV所示电池为氢氧燃料电池，其中，氧气在正极得到电子发生还原反应，正极反应为：，D正确；答案选B。【例8】（2021·河南南阳·高二期中）回答下列问题：（1）已知可逆反应AsO+2I—+2H+=AsO+I2+H2O，某化学兴趣小组利用反应探究原电池原理并应用原电池原理制作多种电池：电池工作时，盐桥中的阴离子向_______极移动(填C1或C2)；若向B池里滴加NaOH溶液，平衡向_______方向移动，此时C2极的电极反应式为_______。（2）乙同学结合课本氢氧燃料电池知识将CH4设计成燃料电池，装置如图所示(a、b为多孔碳棒)其中_______(填A或B)处电极入口通甲烷。当消耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量_______mol。若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在其内部可以传导O2-，电池的负极电极反应式：_______。（3）丙同学查资料发现生物电池具有工作时不发热、不损坏电极等优点，不但可以节约大量金属，而且寿命比化学电源长得多，因此越来越受到人们的青睐。某生物电池用葡萄糖(C6H12O6)作原料，在酶的作用下被氧化为葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如下图所示。a的电极反应式为_______。当有2molH+通过质子交换膜时，理论上电极a消耗葡萄糖的质量为_______g；该电池_______(填“能”或“不能”)在高温条件下使用。【答案】（1）C1逆反应AsO—2e—+H2O=AsO+2H+（2）A10.8CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O（3）C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+180不能【解析】（1）由题给可逆反应可知，酸性条件下，C1极为原电池的负极，碘离子在负极失去电子发生氧化反应生成单质碘，电极反应式为2I——2e—=I2，C2极为正极，酸性条件下，砷酸根离子得到电子发生还原反应生成亚砷酸根离子，电极反应式为AsO+2e—+2H+=AsO+H2O，则电池工作时，盐桥中的阴离子向负极C1极移动；若向B池里滴加氢氧化钠溶液，氢离子与氢氧根离子反应，氢离子浓度减小，平衡向逆反应方向移动，此时C2极为原电池的负极，亚砷酸根离子失去电子发生氧化反应生成砷酸根离子，电极反应式为AsO—2e—+H2O=AsO+2H+，故答案为：C1；逆反应；AsO—2e—+H2O=AsO+2H+；（2）由电子移动方向可知，a极为燃料电池的负极，则甲烷由A处电极入口通入，碱性条件下甲烷在负极失去发生氧化反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH4—8e—+10OH—=CO+7H2O，由电极反应式可知，当消耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量×8×90%=10.8mol；若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，甲烷在氧离子作用下在负极失去电子生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O，故答案为：A；10.8；CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O；（3）由题给示意图可知，电极a为生物电池的负极，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成葡萄糖酸和氢离子，电极反应式为C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+；当有2mol氢离子通过质子交换膜时，理论上电极a消耗葡萄糖的质量为2mol××180g/mol=180g；酶在高温条件下会因蛋白质发生变性而失去催化活性，因此该电池不能在高温下使用，故答案为：C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+；180；不能。提分特训提分特训【题1】（2021·全国·高二专题练习）碱性锌锰干电池的总反应为：。下列关于该电池的说法中正确的是A．Zn为负极，为正极 B．工作时电子由经由外电路流向ZnC．工作时OH-移向正极 D．电池放电过程中，溶液的酸碱性一定不变【答案】A【详解】A．由碱性锌锰电池的总反应可知，正极MnO2得电子被还原，负极是金属锌失电子被氧化，故A正确；B．工作时外电路电子由负极流向正极，即电子由Zn经由外电路流向MnO2，故B错误；C．电池工作时阴离子OH-向负极锌电极移动，故C错误；D．碱性锌锰电池中的电解质为KOH，由碱性锌锰电池的总反应可知，电池放电过程中，KOH物质的量不变，但反应消耗水，溶液OH-浓度增大，则碱性增强，故D错误；答案为A。【题2】（2021·山东省济钢高级中学高二月考）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大B．乙：负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【答案】B【详解】A．甲为铜锌原电池，锌失去电子，锌电极是负极，铜电极是正极，正极上氢离子放电形成氢气，因此Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大，故A正确；B．锌是负极，电解质溶液显碱性，负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故B错误；C．Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，反应中锌溶解，因而锌筒会变薄，故C正确；D．铅蓄电池总反应式为PbO2+Pb+H2SO42PbSO4+2H2O，使用一段时间后，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正确；故选B。【题3】（2021·河南平顶山·高三月考）HCOOH燃料电池的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的离子交换膜隔开。则下列说法错误的是A．放电过程中需补充的物质A应为H2SO4B．通入O2时发生反应4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OC．放电时K+由右向左通过离子交换膜D．放电时负极的电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=+H2O【答案】C【分析】HCOOH燃料电池中，HCOOH发生失去电子的反应生成，所在电极为负极，电极反应式为：HCOO--2e-+2OH-=+H2O，正极Fe3+得电子生成Fe2+，电解质储罐中O2氧化Fe2+生成Fe3+，Fe3+循环使用，即HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应将化学能转化为电能，总反应为2HCOOH+2OH-+O2=2+2H2O，原电池工作时K+通过半透膜移向正极，据此分析。【详解】A．在正极一端发生的反应为：O2+4Fe2++4H+=4Fe3++2H2O，需要消耗H+，且排出K2SO4，可推出需要补充的物质A为H2SO4，A正确；B．通入O2的电极为正极，正极的电极反应式为：O2+4Fe2++4H+=4Fe3++2H2O，B正确；C．根据图示，该燃料电池加入HCOOH的一端为负极，通入O2的一端为正极，因此放电时K+向正极移动，即向右移动，C错误；D．根据图示可知负极的电极反应式为：HCOO--2e-+2OH-=+H2O，D正确；故合理选项是C。【题4】（2021·浙江丽水·高三月考）三元电池是电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNixCoyMnzO2。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1-aNixCoyMnzO2+LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜B．放电时，电流由A经负载回到BC．充电时，B为阴极，发生还原反应D．放电时，负极反应式为：LiaC6-ae-=6C(石墨)+aLi+【答案】D【分析】根据题目正极材料可表示为LiNixCoyMnzO2，判断LiaC6为负极材料，故A为负极，B为正极，根据充电时电池总反应是阴极和阳极的总反应，该反应逆过程即是原电池的反应，也是正极和负极的总反应。【详解】A．根据分析得B为正极，原电池中离子移动的方向是阳离子移向正极，故离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜，故A不正确；B．放电时是原电池，电流从正极流向负极，故从B经负载回到A，故B不正确；C．充电时，根据正极接电源的正极判断，B为阳极，发生氧化反应，故C不正确；D．放电时，是原电池反应，负极反应与电解池中的阴极反应刚好相反，根据题目中的充电时电池反应进行书写电极反应：LiaC6-ae-=6C(石墨)+aLi+，故D正确；故选答案D。【点睛】本题考查二次电池的原理，注意二次电池充电时，正极做的是阳极，负极做的是阴极，根据总反应方程式进行改写可以得到电极反应。【题5】（2021·全国·高三专题练习）风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富B．铝储能电池是二次电池C．放电时，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能【答案】D【详解】A．铝在地壳中的含量丰富，且单位质量的铝放出的电量高，可以用于制造水系铝离子储能电池，故A正确；B．根据题意，储能电池通过对电能的存储、汇集，再集中供电，说明铝储能电池是二次电池，故B正确；C．放电时，铝失去电子变成，铝为负极，石墨为正极，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面，故C正确；D．该电池中没有氧气产生，金属铝电极表面不会形成致密的氧化铝钝化膜，故D错误；故选D。【题6】（2021·全国·高三专题练习）铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知：①铅蓄电池总的化学方程式为：，使用(放电)段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用；回答下列问题：(1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO4在_______(填“阳极”、“阴极”或“两个电极”)上_______(填“生成或除去”)。(2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。(3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是_______。【答案】铅两个电极除去Cd(OH)2+2Ni(OH)2＝Cd+2NiOOH+2H2O放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变【详解】(1)反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去；所以本问第一空应填“Pb”，第二空应填“两个电极”，第三空应填“除去”；(2)镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd+2NiOOH+2H2O＝Cd(OH)2+2Ni(OH)2，所以本问应填“”；(3)铅酸蓄电池放电，电解质溶液硫酸浓度明显变小，而镍镉电池放电，溶液碱性基本不变，所以本问应填“由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变”。提分作业提分作业【练1】（2021·四川雅安·高二期末）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【详解】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。【练2】（2021·全国·高二期末）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D．该电池的负极反应为：【答案】D【详解】A．根据总反应方程式分析Ag2O化合价降低，得到电子，作原电池正极，发生还原反应，故A错误；B．Zn化合价升高，是原电池负极，Ag2O化合价降低，得到电子，作原电池正极，根据原电池“同性相吸”，得到该电池放电时溶液中的K+向Ag2O电极移动，故B错误；C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过外电路流向Zn电极，故C错误；D．根据B分析得到Zn为负极，根据总反应式得到该电池的负极反应为：，故D正确。综上所述，答案为D。【练3】（2021·福建福州·高二期中）甲醇燃料电池在碱性条件下的电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH-=2CO＋6H2O。则下列有关说法不正确的是A．O2在正极参与反应B．该电