2025年高考化学一轮复习：原电池及其应用

第19讲原电池及其应用

备考导航

1.能辨识简单原电池的构成要素，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能举出化

学能转化为电能的实例。

复习目2.了解常见化学电源的工作原理，能写出电极反应式和总反应式。

标3.了解燃料电池的应用。体会研制新型电池的重要性。

4.掌握离子交换膜的三个作用：平衡电荷、避免两极产物反应、形成浓差电池。

5.了解金属发生电化学腐蚀的本质、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

从近几年高考来看，电化学知识属于高考必考内容。

1.由于能源问题是社会热点，要关注新型电池。

复习策2.着重原电池电极的判断及电极反应方程式的书写（要注意溶液的酸、碱性关系）；掌握电子、

略电流的和离子流动方向，以及电极反应对电解质溶液浓度的影响。

3.要关注各种新型燃料电池的电极反应。

4.注意离子交换膜的作用及应用。尤其要注意浓差电池的原理。

21~

熟记网1-------------1―化学电源----------------［二次电池」

—W回国您■_________

I电极反应］-------'-------1.----------------.

络---------^金属的腐蚀与防护

电池反应^------''

问题1原电池正、负极判断方法有哪些？

【答案】（1）由原电池的电极材料判断：如果两极是由活动性不同的金属作电极，一般情况

下相对活泼的金属是负极，活动性较弱的金属是正极（要注意特殊条件，如Mg—Al—NaOH电

池，A1是负极；Al-Cu-浓硝酸电池，Cu是负极）；如果两个电极是由金属和非金属导体（或

金属氧化物导体）作电极，金属是负极，非金属导体（或金属氧化物导体）是正极。（2）根据氧

化还原反应判断：发生氧化反应的电极为负极；发生还原反应的电极为正极。（3）根据电子

或电流的流向判断：电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。（4）根据原电池里电

课前思

解质溶液中离子的流动方向判断：阳离子移向的电极为正极，阴离子移向的电极为负极。（5）

考

根据原电池的两极发生的现象判断：一般溶解或质量减轻的电极为负极，有气体生成或金属

析出的电极为正极。

问题2分别写出酸性和碱性氢氧燃料电池的电极反应式：

氢氧燃料

电池总反应：2H2+O2=2H2O

电池

电极负极反应式正极反应式

-++

酸性电池H2—2e^2H02+4H+4e-=2H20

碱性电池H2+20H—2e^=2压0。2+240+4r=40『

课前8min____________________________________________________________

1.判断正误（正确的画“J”，错误的画“义”）。

（3）（2019•江苏卷）氢氧燃料电池的负极反应：。2+240+4r=40『（*）

（4）（2019•江苏卷）常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2LH2,转移电子的数目为6.02

X1023（X）

-+

（5）（2020•海南卷）图2中a电极的反应式为02+4e-4H=2H20（X）

（6）（2021•浙江卷6月）将生铁进一步炼制，减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢（V）

（7）（2023武汉武昌5月）铅酸蓄电池的正极质量增加3.2g时，电路中通过的电子数目为0.1及（J）

（8）（2023•湛江二模）铜和银在任何条件下都不能形成原电池（X）

（9）（2023•深圳二调）将铁钉浸没在NaCl溶液中可验证铁的析氢腐蚀（X）

（10）（2023•武汉4月模拟）青铜中的锡会加快铜腐蚀（X）

（11）（2022•江苏卷）铅蓄电池放电时的正极反应：Pb-2e-+S0r=PbS04（X）

（12）（2023•安徽师大附中）电热水器用镁棒防止内胆腐蚀是牺牲阳极法（J）

（13）铅蓄电池放电时Pb是负极，PbOz是正极；充电时外电源的正极与PbO?相连接（J）

2.（2023•福建漳州一模）甲烷燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，该电池工作原理如图所示。下列

说法错误的是（B）

A.电池工作时，CCT向通入a的一极迁移

B.通入a的一极为原电池的负极，发生还原反应

C.正极上的电极反应式为02+2C0z+4e-=2C（）r

D.标准状况下，消耗22.4LCH,转移的电子数目为84

【解析】该电池为原电池，甲烷为燃料，通入a的一极为原电池的负极，负极发生氧化反应，B

错误。

3.（2023•安徽合肥一模）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示。下列叙述正

确的是（C）

-O2

多孔多孔

石墨棒石墨棒

HNO3、NO-

质子交换膜O,

A.a电极为电池负极

B.电池工作时肘透过质子交换膜从右向左移动

C.b电极的电极反应式：

-+

N0-3e+2H20=4H+N0r

D.当外电路中通过0.2mol电子时，a电极处消耗OJ.12L

【解析】燃料电池燃料作负极，则b极为负极，a极为正极，A错误；阳离子移向正极，因此电

池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动，B错误；a电极为正极，电极反应式为0?+4e-+4H+=2HQ,

当外电路中通过0.2mol电子时，a电极处消耗0.05moL未说明标准状况，无法计算消耗氧气的体

积，D错误。

4.（2023•广东卷）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除C厂实现废酸的纯化，其工作原理如

图。下列说法正确的是（B）

A.Ag作原电池正极

B.电子由Ag经活性炭流向Pt

C.Pt表面发生的电极反应：。2+240+4“=40『

D.每消耗标准状况下11.2L的02,最多去除ImolCr

【解析】由图可知这是原电池原理，Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，Oz在Pt得电子发

生还原反应，Pt为正极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为02+翅++4“=2压0,C

错误；每消耗标准状况下IL2L（0.5mol）的02,转移2mol电子，根据Ag—"+Cr=AgClI,故最多

去除2moic1，D错误。

弯点研析孝占1

原电池的工作原理

知识梳理

知识□原电池（以锌铜原电池为例）

原电池是将化学能转化为电能的装置。

,-f盐桥（饱和1/

KC1溶液）

装置图(-)Zn||Cu(+)

ZnSO.溶液CuSCh溶液

负极：（氧化反应）负极：（氧化反应）

Zn—2e-^Zn2+Zn—2e-^Zn2+

反应正极：（还原反应）正极：（还原反应）

原理2H++2葭tCu2++2e-^Cu

电池总反应：电池总反应：

+2+2+2+

Zn+2H=Zn+H2tZn+Cu=Cu+Zn

①电子流向：电子从负极经导线流向H二极（电势高低：正极高于负极）

三个

②电流流向：电流从正极经导线流向及」极

流向

③离子流向：在电解质溶液中，阳离子向正极迁移;阴离子向负极迁移

①连接内电路形成闭合回路

盐桥的

②维持两电极电势差（平衡电荷），在盐桥中K+向正极移动

作用

③能减少能量转化的损耗

知识旧原电池形成的条件

1.两个活动性不同的电极（一般为活动性不同的两种金属或一种金属和一种非金属导体，浓差电

池两极材料相同）。

2.电极材料插在电解质溶液中。

3.两极相连，形成闭合回路。

4.能发生自发的氧化还原反应。

［注意］铜、银在稀硫酸中不能形成原电池，但是铜、银在硝酸银溶液可以形成原电池。

知识回离子交换膜的类型与作用

1.离子交换膜的类型：阳离子交换膜（含质子交换膜）、阴离子交换膜。

（1）阳离子能穿过阳离子交换膜,阴离子能穿过阴离子交换膜。

（2）离子穿过离子交换膜的方向是从浓溶液向稀溶液。

2.离子交换膜的作用

（1）平衡两边电极区的电荷。

（2）避免交换膜两边的电极或电极区产物之间发生反应。

（3）形成浓差电池：电极材料相同，离子交换膜两边电解质溶液的浓度不同而形成的原电池。

解疑释惑33

原电池正、负极的判断

L根据电极材料判定：一般情况下相对活泼的金属是负极，活动性较弱的金属电极或石墨电极是

正极（此规则对一些非常规电池不适用，如Al-Cu-浓硝酸电池与Mg-Al-NaOH电池）；如果是由金属和金

属氧化物导体作电极，金属是负极，金属氧化物导体是正极。

考场经验：负极的电势低，正极的电势高。

2.根据电极反应物质及氧化还原反应判定：

发生氧化反应的极（或在该极处失电子）为负极；

发生还原反应的极（或在该极处得电子）为正极。

考场经验：（1）发生氧化反应的电极也是阳极，发生还原反应的电极也是阴极。所以原电池的负

极也是阳极，正极也是阴极，只是一般原电池我们常说负极和正极。

（2）在燃料电池中，燃料（还原性物质）发生反应的电极为负极；0式氧化性物质）发生反应的电极为

正极。

3.根据原电池电子或电流的流向判定：

电子流出或电流流入的电极为负极，电子流入或电流流出的电极为正极。

4.根据原电池中电解质溶液离子的移动方向判断：

阳离子移向正极，阴离子移向负极。

考场经验：盐桥中的阳离子向正极方向移动；H+穿过质子交换膜向正极移动。

5.根据原电池的两极发生的现象判断：

一般情况下，质量减轻（电极消耗）的电极为负极，有金属析出或气体产生的电极为正极（此规则具

有相当的局限性，它对于一些常规的原电池的电极判定较为准确，如Al-Cu-稀硫酸）。

［小结］

较不活泼金

较活泼金属L一构造方面

属或非金属

氧化反应一还原反应一电池反应

负极邑正极卜-电子流入一电子流向

电子流出卜

电极增重

不断溶解卜或有气体-反应现象

产生等

阴离子移向一

T阳离子移向一离子移向

［及时巩固］

画如（2021•广东卷）火星大气中含有大量CO?,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（D）

A.负极上发生还原反应

B.将电能转化为化学能

C.阳离子由正极移向负极

D.COz在正极上得电子

【解析】放电时为原电池，负极失去电子发生氧化反应，A错误；放电时将化学能转化为电能，B

错误；阳离子由负极向正极迁移，C错误；CO?在正极上得电子，D正确。

画眦锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述

正确的是(C)

A.电流从锌极经过导线移向铜极

B.铜电极上发生反应Cu—2e—=Cu"

C.电池工作一段时间后，乙池的c(Ci?+)减小

D.电池工作一段时间后，甲池的c(Zn")增加

【解析】锌电极为负极，失去电子发生氧化反应，电子从锌极经过导线移向铜极，电流从铜极经

过导线移向锌极，A错误；铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式：Cu2++2e-=Cu,B错误；乙

池的c(Cu2+)减小，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子通过，甲池电极反应为Zn—2e-=Zi?+,产生

的锌离子通过阳离子交换膜移向乙池，根据电荷守恒，c(Zn2+)不变，D错误。

颤后镁海水溶解氧电池具有能量密度高、安全性好、贮备时间长、价格低和环保等优势，其结

构如图所示。下列说法正确的是(D)

A.a电极为电池正极

B.电池工作时，海水中的C「向b电极移动

C.每消耗24gMg的同时消耗1L2L0?

D.电池工作时，b电极的电极反应式为Oz+4e「+2H2。=401

【解析】根据原电池装置可判断，活泼金属Mg作负极，发生失电子氧化反应，石墨作正极，发

生得电子还原反应，A错误；阴离子向负极移动，即海水中的C厂向a电极移动，B错误；未指明是否

处于标准状况，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算，C错误。

画蛇(2023•安徽淮北一模)一种新型电池装置如图所示。下列叙述错误的是(C)

A.银钻电极反应式:

N2H4+4OH—4et+4H2

B.II区的Na+通过a交换膜向I区迁移，C「通过b交换膜向III区迁移

-+

C.该装置工作时总反应：N2H4+40H+4H=N2t+4H20

D.该装置工作时还利用了中和能

【解析】该装置为原电池，银钻电极应为原电池的负极，发生的电极反应为NM+401r—4院=2

t+4H2；铝电极不活泼应为正极，发生的电极反应为4H++4r=24t,A正确；原电池中阳离子向

正极迁移，阴离子向负极迁移，B正确；正、负极反应式相加得总反应：N出4=N2f+2H?t,C错误；

根据正、负极反应式可知，该装置工作时还利用了中和能，D正确。

颐15(2023•广东六校第三次联考)下图装置工作时，电流计指针偏转一段时间后，两极区

Cu(NO3)2溶液的浓度趋于一致。下列说法正确的是(D)

CU(NO,)2CU(NO)

稀溶液浓溶液

阴离子交换膜

A.放电时Cu⑴电极质量增大，发生电极反应：Cu2++2e-=Cu

B.电流表两端电势：a>b

C.当电路中通过2moi电子时，阴极区溶液质量减少64g

D.随c(Cu?+)增大，C/+的氧化性增强，Cu的还原性减弱

【解析】该装置为浓差电池，Cu(l)为负极，Cu(2)为正极，浓硝酸铜溶液中N0「通过阴离子交换

膜向稀溶液(负极)移动，最终两极区Cu(N03溶液的浓度趋于一致。放电时铜离子得电子生成铜，电

极反应式为Cl++2e-=Cu,贝l]Cu(2)电极质量增大，A错误；正极的电势大于负极，则电势：b>a,B

错误;阴极区即负极区，铜失电子生成铜离子，电极反应式为Cu—2e-=Cu",当电路中通过2moi电

子时，生成Imol铜离子，同时有2moi硝酸根离子进入，溶液质量增加(64+144)g,C错误；铜离子浓

度大的一极作正极，Q?+表现氧化性，铜离子浓度小的一极做负极，Cu表现还原性，因此c(Cu?+)增大

而C/+的氧化性随之增强，Cu的还原性减弱，D正确。

深度指津

浓差电池

1.如图正负电极均为Ag单质，左右两池AgNOs溶液的浓度不同。只有两边AgNOs溶液浓度不同，

才能形成浓差电池。离子交换膜的作用是平衡电荷，形成浓差电池。

负极反应式：Ag—e-=Ag+；

正极反应式：Ag++e-=Ag»

负极Ag失电子变成Ag+,为了平衡电荷，离子是从(原溶液)浓度高的一方迁移到浓度低的

一方。由此判断是NOG穿过离子交换膜,离子交换膜必然是」L离子交换膜。

3.随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流计指针偏转幅度逐

步变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作、不再有电流产生，此时溶液中左、右边硝酸

银溶液的物质的量浓度相等。

考点2燃料电池

知识梳理

知识U燃料电池

燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能转化成电能的一类化学电源。电池的负极一般是

氢气、天然气、甲醇、乙醇等燃料，正极一般是氧气或空气。

燃料电池总反应和该燃料在氧气中燃烧的化学方程式相同。

知识电氢氧燃料电池

根据电解质溶液的酸碱性不同分为酸性电池和碱性电池。工作原理如图所示:

1.酸性氢氧燃料电池，电极反应式由H+平衡电荷:

负极反应式：4—2屋=211+

正极反应式：。2+4『+4―=240

总反应：2H2+02=2乩0

2.碱性氢氧燃料电池，电极反应式由0『平衡电荷：

负极反应式：压+20『一21二240

正极反应式：0?+2H2+4e—=40『

总反应：2H2+02=2上0

知识©有机物燃料电池（以碱性乙醇燃料电池为例）

1.首先写出C2H50H的燃烧化学方程式，确定反应转移的电子数（也可直接由GLOH-C0,中碳元

素的化合价变化，确定反应转移的电子数目）。

占燃

C2H50H+302。%2co2+3山0（由。2可推出转移的电子数为12e-）

2.在书写电极反应式之前，要明确电解质溶液是酸性还是碱性。若是酸性电池，氧化产物为C02；

若是碱性电池，氧化产物则为coT。以碱性乙醇电池为例说明电极反应式的书写步骤：

I.在负极，C2H50H失电子：

①负极：C2H5OH-12e-——28式碱性条件下，产物为CO『）

（碱性条件下，用OH-平衡电荷）

②负极：C2H5OH-12e-+16OH=2COJ-+11H2O

③检查两边原子个数、电荷数是否守恒

II.在正极，。2得电子：

①正极：3C）2+12e--------12OH（碱性条件下，用

OH-平衡电荷）

（由原子守

桓得出）

②正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

③检查两边原子个数、电荷数是否守恒

-

负极反应式：C2H5OH-12e-+160H=2C0r+llH20

正极反应式：。2+46一+2H2（）^=40H-

总反应：C2H5OH+302+40H-=2C0r+5H=0

［及时训练］

1.甲烷一。2燃料电池

(1)电解质为硫酸溶液

负极反应式：CHL8b+2HZC=C02+8H+

正极反应式：(We-4H+=2压0

总反应：CH4+2()2=C02+2H2

(2)电解质为KOH溶液

负极反应式：桀一8院+100］=挎+740

正极反应式：。2+4r+2HQ=40IT

总反应：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

2.苯一O2燃料电池

(1)电解质为硫酸溶液

负极反应式：C6H6—30屋+：12H20=6C0Zt+30H+

正极反应式：()2+4e-+4H+=2H20

总反应：C6H6+4201F—30e-=6C0F+24H2

(2)电解质为KOH溶液

负极反应式：02+4院+240=40IF

正极反应式：2c6H6+156=120)2+6艮0

总反应：2c6H6+15OZ+24KOH=12K2co3+I8H2O

知识El熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池的电极反应用C(T平衡电荷。

以甲烷为例，写出电极反应式：

负极：CH”+4co尹一8e-=5C0?+2H2

正极：O2+2cO2+4e-=2C0F

知识同固态氧化物燃料电池

固态氧化物燃料电池的电板反应用0"平衡电荷。

以甲烷为例，写出电极反应式：

负极：CHd+402——8e—=C02+2IW

正极：02+4e-=2()2—

解疑释惑34

微生物燃料电池

微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其工作

原理如图所示:

1.微生物（或酶）有利于有机物的氧化反应，促进了反应中电子的转移。

2.有机物在负极失去电子，负极反应中有CO?生成，同时产生了H+（如葡萄糖在负极反应为C6Hl

+

+6H20-24e-=6C02t+24H）,h通过质子交换膜从负极区移向正极区。

［及时巩固］

画硼6氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列说法正确的是（D）

Hz-■~*厂一5（空气）

电极a1/-----电极b

-------KOH溶液

A.电池工作时，电能转化为化学能

B.负极的电极反应为02+240+41=40『

C.电子由电极b通过导线流向电极a

D.2mol氢气和1mol氧气的总能量高于2mol水的总能量

【解析】氢氧燃料电池为原电池，工作时，是将化学能转化为电能，A错误；氢气失去电子，作

负极，电极反应为庆+20T一2"=2上0,B错误；电极a为负极，b为正极，电子由电极a通过导线

流向电极b,C错误；氢气、氧气燃烧生成水的反应为放热反应，即2moi氢气和Imol氧气的总能量高

于2moi水的总能量,D正确。

国贩（1）图1为“二甲醛燃料电池”的工作原理示意图。a、b均为多孔性Pt电极。

图1

①b电极是（填“正”或“负”）极。

②a电极上的电极反应式为

(2)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。写出乙二醇一氧气碱性燃料电池的负极电极反应式:

(3)(2020•江苏卷)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示，两电极区之间用允许K\f通

过的半透膜隔开。

图2

①电池负极反应式为;放电过程中需补充的物质A为

(填化学式)o

②图2所示的HC00H燃料电池放电的本质是通过HC00H与。的反应，将化学能转化为电能，其反

应的离子方程式为o

-

【答案】⑴①正②CH30cH3—12r+3H20=2C02t+12H+(2)HOCH2CH2OH-10e+140H

=2C0r+10H20(3)①HCOCT+201r—2-=HC0；+H2H2S04②2HC00H+2C»r+02=2HC0；+2H20

或2HC00"+02=2HC0r

画(2023•韶关一模)用于驱动潜艇的液氨一液氧燃料电池示意图如图所示。下列说法错误的

是(C)

L二O

NaOH溶液

A.电极1发生氧化反应

B.电池工作时，Na+向电极2移动

C.电池工作时，电极1附近溶液的pH增大

D.电极2的电极反应式为。2+氏0+4屋=40『

【解析】液氧是氧化剂，电极2为正极，液氨是还原剂，在负极上失去电子被氧化为氮气，电极

1是负极。电极1的反应式为2NH,-61+60/=M+6庆0,反应消耗氢氧根离子，pH减小，C错误。

g9(2022•扬州二模)一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法

正确的是(B)

A.电极B是该电池的负极

B.电池工作时，CO「向电极A移动

C.电极B上发生的电极反应为。2—4院=。2—

D.4参与的电极反应为出+20『一2院=240

【解析】电极B上氧气得电子，作正极，A错误；电极A上，CO和失电子，作负极，原电池工

作时，阴离子向电极A移动，B正确；电极B的电极反应式为0z+4e-+2co2=2C(T,C错误；电极A

的电极反应式为Hz+COT—21=庄0+0)2,D错误。

颤W(2023•苏锡常镇一模)如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是(C)

用电器

有机物r3

交

(c6Hq)”，微

3

换)

生CF+fCr(0H3

3

膜

物

3

co?H

A.N极为负极，发生氧化反应

B.电池工作时，N极附近溶液pH减小

C.M极发生的电极反应为(CGHKA)0-24上一+77fto=6z£0?t+24/JH+

D.处理0.ImolCnO厂时，有1.4moi肘从交换膜左侧向右侧迁移

【解析】由图可知，有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则M为负极；重铭酸根离子得

到电子发生还原反应，则N为正极，A错误；电池工作时，重铭酸根离子得到电子，发生还原反应生成

3++3+

Cr：Cr20?"+6e"+14H=2Cr+7H2O,M极发生反应：&6比。05)〃一24雁一+7疝20=6汉()2!+24加+,

当电路中转移6mol院时，M极产生6moiH+,A极消耗14酎，则N极附近溶液pH变大，B错误；根

据得失电子守恒可知，4庆心0厂〜24废一〜©比心)〃〜24加+,则处理0.ImolMO厂时，有0.6molH+从交

换膜左侧向右侧迁移，D错误。

考点3常见的化学电源

知识梳理

知识II常见的化学电源

1.一次电池—干电池

(1)普通锌镒干电池(图1)

-

负极(Zn)：Zn—2e+2NH3^[Zn(NH3)2]2+

-

正极(MnO?、NH4CI)：MnO2+NHZ+e=MnO(OH)+NH3

电池总反应：Zn+2MnO2+2NH4C1=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)碱性锌镒干电池(图2)

负极(Zn)：Zn+2OH--2e"=Zn(OH)2

-

正极(MnO2)：MnO2+H2O+e^MnO(OH)+OFT

电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(3)锌银电池(图3)

负极(Zn)：Zn+20H——2^^Zn0+H20

正极(Ag?O)：Ag2+H2+2e—=2Ag+201r

电池总反应：Zn+Ag20=Zn0+2Ag

浸泡KOH(aq)金属

的隔尊、/?壳

锌,

Ag2Q]

图3

2.二次电池(可充电电池)

负极材料：Pb；正极材料：PbO2；电解质：H2s溶液。

（1）放电过程

负极：Pb+SOF—2e-=PbS（h（氧化反应）;

正极：Pb02+4H++S0A+2e-=PbS0&+2H20（还原反应）；

放由

总反应：Pb+PbOz+2压S0^^2PbS04+2HQ。

（2）充电过程（是放电反应的逆过程）

阴极：PbS04+2e-=Pb+S0r,

(接电源的负极,发生还原反应);

阳极：PbS04+2H20-2e-=Pb02+4H++S0F,

(接电源的正极,发生氧化反应);

总反应：反bSO&+2H2叁曳Pb+PbO?+2H2s04

［及时巩固］

放电

+

颤1TT如图为铅蓄电池示意图，铅蓄电池工作时的反应式为Pb+Pb02+4H+2S0r充电

2PbSO4+2H2O„某状态下测得两电极的质量都增加。在该状态下，下列说法正确的是(D)

A.a极为铅蓄电池的正极

B.铅蓄电池正在充电

C.一段时间后，溶液的pH减小

D.b极的电极反应式为PbO2+4H++SCr+2e-=PbSQ,+2HQ

【解析】铅蓄电池的电极材料分别为Pb和PbOz,放电时，负极反应式为Pb—2e—+SO7=PbS()4,

-+

正极反应式为Pb02+2e+4H+SOr=PbSO4+2H20,由题给信息知，两电极质量都增加，故该状态下

铅蓄电池正在放电，A、B错误，D正确；放电时，由电池总反应：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H20W

知，氢离子浓度减小，pH增大，C错误。

颤12(2023•武汉4月模拟)我国某科研团队借助氧化还原介质RM,将Li—CO,电池的放电电压

提高至3V以上，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是(B)

负载

o多

d孔

o

巴

碳

电

HJ极

A.LiFeP。,电极的电势比多孔碳电极的高

B.负极反应式：LiFePO,一xe-=疝i++LiirFeP04

C.RM和RM'—CO「均为该电池反应的催化剂

D.LiFePO,电极每减重7g,就有22gC0z被固定

【解析】该电池为原电池，由Li+向正极移动可推出左侧电极为负极、右侧电极为正极，故LiFePO」

电极的电势比多孔碳电极的低，A错误；左侧电极为负极，LiFePO,失去电子发生氧化反应：LiFePO,一

^e-=Lii-JeP04+^Li+,B正确；RM为该电池反应的催化剂，而RM'—CO「为该电池反应的中间产物,

C错误；由负极电极反应可知，LiFePOi电极每减重7g则转移Imol电子，反应中碳元素化合价由+4

变为+3,则根据电子守恒可知，有Imol即44gC0z被固定,D错误。

深度指津

新型锂电池类型

锂电池装置图说明

Li-ca电池

t放电时：

1

电池反应：玻璃纤维分离器

*锂为负极，负极反应式：

放电

Li—e-^=Li+

4Li+3C0充电2Li2cOs+CJ-co

2Li

钺基电极为正极，正极反应式：

)\

（隔膜只允许锂离子通过，向—/J5

/\LC1

锂极DOL基电解质LxC?/+-

3C02+4Li+4e=2Li2C03+C

正极移动）（凝固点低于700t）钱彩电极

LiFeP0-C电池

4放电时：

电池反应：

,----—®--------M为负极，负极反应式：

彳

2彳

Li,C,Li-FePO,

放电,--+

Lii-FePO-LiC充电!：嗡LiXe^e=6C+Ai

M方

JLFJ射N为正极，正极反应式：

少

LiFeP04+6C/0

/Lii-JeP0+^Li++^e^^=

（隔膜只允许锂离子通过，向—4

LiFeP0

正极移动）4

全固态锂一硫电池放电时：

电池反应：电极b为负极，负极反应式：Li

—e-^Li+

放电,----------1用电器1

电极|电极b

16Li+^S8充电8Li2s,（2<x

,一电极a为正极，正极反应式：

\L3Sx

叵至>UI

<8）Ss+2e—+2Li'^Li2s8

、屿〉电解质汽

sLi2S7

（Li+移向电极a）2Li++3Li2s—2e—=4Li2s6

电极a掺有石墨烯是为了增强2Li++2Li2s6+2。=3Li2s&

电极导电性2Li++Li2s&+2e一=2Li2s2

锂一空气电池放电时：

A二1B为负极，负极反应式：

电池反应：kxxxxxyA

电总运I、

电

解-+

放电底属锂»wocooj_一空气Li—e^Li

液液rCOOOOO1

b^^OOOQIX

4Li+O2+2H2O充电4LiOHa

|COOOOO|B为正极，正极反应式：

（Li+由负极A向正极B移动）回收LiOH02+4"+2H2。=40『

（电解液不能是水溶液，因为金

属锂可与水反应）

考点4金属的腐蚀

知识梳理

知识U金属的腐蚀

1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较

类型化学腐蚀电化学腐蚀

发生条件金属与反应物直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触

现象无电流产生有电流产生

本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程

相互关系两种腐蚀往往同时.发生，但电化学腐蚀更普遍

2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

类型条件及电极反应式示意图

条件：电解质溶液呈酸性

析氢负极：Fe—2e-^Fe2+Fe?-电解质溶液二二二二二年。

+-

腐蚀正极：2H+2e=H2f

+2+

总反应：Fe+2H=Fe+H2f

条件：电解质溶液呈中性或弱酸性

负极：Fe—2e-^Fe2+

--Fe?7丽竭波小二二6口

吸氧正极：02+4e+2H20^40H

腐蚀总反应：2Fe+02+2H2=2Fe(0H)2

4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe203•祝0+(3-x)H20

注意：

①钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀

②吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别在于正极反应

③吸氧腐蚀发生的条件是中性或弱酸性水膜；析氢腐蚀发生的条件是酸性较强的水膜

知识旧金属的保护方法

1.内因：改变金属内部组成和结构。如铁与铭、银形成不锈钢。

2.外因：防止形成原电池。

（1）在金属表层涂上油漆、矿物性油脂等。

⑵在金属表层镀上一层纯金属。如表层镀锌的镀锌铁破损后，铁为正极，不腐蚀，锌为负极，被

腐蚀，可继续起到保护铁制品的作用。而表层镀锡的镀锡铁，价格虽比镀锌铁低，但表层磨损后，锡

为正极，铁为负极，加快了钢铁的腐蚀。

（3）此外，还可将铁钝化，使其表面形成一层致密的氧化物膜。

3.牺牲阳极法

利用原电池的原理保护金属的一种方法，如海轮可以用锌块与船体（铁）相连接，形成原电池保护

船体。牺牲锌（负极）保护铁（正极），叫作牺牲阳极保护法。

4.外加电流法（详见第20讲电解池及其应用）

［及时巩固］

的3判断正误（正确的画“V”，错误的画“X”）。

（1）粗锌与稀硫酸反应制氢