专题08 原电池 化学电源
（期末复习讲义）高二化学上学期人教版（原卷版及全解全析）

1/3专题08原电池化学电源
（期末复习讲义）内容导航明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升考查重点命题角度原电池原理原电池的构成、工作原理、电极反应方程式、电流方向、原电池的正极和负极化学电源一次电池、二次电池的反应原理、燃料电池的电极反应式新型电源新型化学电源的电极反应和总反应方程式、常见化学电源的种类及其工作原理要点01原电池工作原理及应用1.概念原电池是把转化为电能的装置。2.构成条件3.原电池的工作原理(1)两种装置如图是锌铜原电池的两种装置：(2)工作原理(以装置Ⅱ为例)电极名称负极正极电极材料电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu反应类型电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂，K+移向正极，Cl-移向负极盐桥作用①连接内电路，形成；②平衡电荷，使原电池不断工作效率装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离，电池效率提高，电流稳定4.原电池原理的四大应用(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般的金属作负极(注意电解质溶液对电极反应的影响)。(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。(3)应用于金属防护。(4)设计。①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。归｜纳｜总｜结原电池中正、负极的判断判断依据负极正极电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向阴离子移向的电极阳离子移向的电极电流方向电流流入极电流流出极两极发生的反应失电子，发生氧化反应得电子，发生还原反应电极材料一般是活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属要点02常见化学电源1.一次电池负极反应式：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+2Ag2.二次电池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-===PbSO正极反应式：PbO2+4H++SO42−+2e-===PbSO4+2H放电时，当外电路上有2mole-通过时，溶液中消耗H2SO42mol。(2)充电时阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+SO4阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO4①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。3.燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。(2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。①酸性溶液(或含质子交换膜)正极：O2+4e-+4H+===2H2O，负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。②碱性溶液正极：O2+4e-+2H2O===4OH-，负极：CH3OH-6e-+8OH-===CO32−+6H③固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动)正极：O2+4e-===2O2-，负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。④熔融碳酸盐(CO3正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2CO3负极：CH3OH-6e-+3CO32−===4CO2+2H归｜纳｜总｜结解答燃料电池题目的三个关键点(1)要注意介质是什么?是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。要点03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归｜纳｜总｜结(1)离子交换膜的分类①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。③质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。④双极膜，又称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成OH-和H+分别通过阴、阳膜，作为H+和OH-的离子源。(2)离子交换膜的作用①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。②能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。(3)离子通过离子交换膜的定量关系①通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中的电子转移数。②离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。题型01原电池的工作原理【典例1】下列关于原电池的叙述错误的是()A.原电池中的电解质不一定处于液态B.若欲使原电池处于工作状态，必须使其与外电路形成闭合回路C.金属活动性顺序中，排在前面的金属总是作负极，排在后面的金属总是作正极D.负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应【变式1-1】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是()A.Cu电极为该原电池的正极B.Zn电极是还原剂，又是电子导体C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面【变式1-2】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是()A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出题型02原电池工作原理的应用【典例2】下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是()A.加入少量ZnSO4固体B.加入少量水C.加入少量CuSO4固体D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸【变式2-1】用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是()实验装置甲乙丙实验现象A不断溶解C的表面有红色固体析出A上有气泡产生A.装置甲中的B金属是原电池的负极B.装置乙中，外电路中电流的流向为B→CC.装置丙中溶液里的SO4D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C【变式2-2】一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu，该原电池的正确组成是()ABCD正极ZnCuZnC负极CuZnAgZn电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液题型03一次电池【典例3】锌锰电池是生活中常用的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是()A.锌锰电池属于一次电池，用完不可随意丢弃B.普通锌锰电池和碱性锌锰电池放电过程中锌均发生氧化反应C.放电时，普通锌锰电池的石墨电极上反应为2NH4++2e-N2↑+4HD.放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-方｜法｜点｜拨已知原电池总反应式，书写电极反应式的方法(1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。(2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。【变式3-1】微型银锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是()A.电池工作过程中，负极发生还原反应B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极移动C.负极电极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2D.正极电极反应为Ag2O+2H++2e-2Ag+H2O【变式3-2】我国报道了一种新型Li⁃NO2电池，为NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为2Li+NO2Li2O+NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是()A.外电路电流的方向：b极→电流表→a极B.b极的电极反应：NO2+2e-+2Li+Li2O+NOC.电解液中Li+向b极附近迁移D.当外电路通过1mole-时，b极质量增加7g题型04二次电池【典例4】镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是()A.放电时，OH-向b极移动B.放电时，a极发生还原反应C.放电时电子的方向：a极经导线流向b极D.充电时，a极的电极反应为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2方｜法｜点｜拨(1)二次电池充电时的电极连接方法——正接正，负接负。(2)充电时的电极反应式的书写放电时的负极反应式充电时的阴极反应式放电时的正极反应式充电时的阳极反应式【变式4-1】钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法错误的是()A.放电时，正极的电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-NaMnO2B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-xNa++nCC.放电时，外电路中每转移0.2mol电子，理论上石墨烯电极质量减少4.6gD.相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量【变式4-2】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LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()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amolLi+C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2D.电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2题型05燃料电池【典例5】欧洲足球锦标赛事中的拍摄车，装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A.装置中的能量变化为电能转化为化学能B.通入氢气的电极发生还原反应C.通入空气的电极反应式：O2+4e-+4H+2H2OD.装置中电子从通入空气的电极经过导线流向通入氢气的电极方｜法｜点｜拨1.燃料电池的一般思维模型(1)要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。2.燃料电池正极反应式的书写(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-4OH-；(3)固体电解质(高温下能传导O2−)环境下电极反应式：O2+4e-2(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-2CO3【变式5-1】一种用于驱动潜艇的液氨⁃液氧燃料电池原理示意如图所示。下列有关该电池的说法错误的是()A.电池工作时，电极A的电势高于电极B的电势B.电子由电极A经外电路流向电极BC.标准状况下，每消耗22.4LO2转移4mol电子D.电极A上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O【变式5-2】酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法错误的是()A.负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+B.该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大C.若外电路中转移4mol电子，理论上右侧电极附近溶液增重32g(假设H2O不挥发)D.液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器的数字越大，说明酒精含量越高题型06新型电池【典例6】新型锂-空气电池具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是()A.有机电解液可以用水性电解液代替B.金属锂为负极，发生还原反应C.当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下11.2L的O2D.放电时电池的总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH【变式6-1】锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法不正确的是()A.充电时n接电源的负极，Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1mol电子，负极区溶液质量不变C.充电时阴极的电极反应式为Zn2++2e-===ZnD.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变方｜法｜点｜拨1.电极反应式书写的一般方法2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法①首先写出较简单的电极反应式；②复杂电极反应式＝总反应式-简单电极反应式；③注意得失电子守恒。【变式6-2】浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是()A.电池工作时，Li+通过离子导体移向X极区B.电流由Y极通过外电路流向X极C.正极发生的反应为2H++2e-===H2↑D.Y极每生成1molCl2，X极区得到2molLiCl期末基础通关练（测试时间：15分钟）3．（24-25高二上·广东佛山·期末）佛山新质生产力蓬勃发展。下列产业相关过程中不涉及电能转化的是A．绿色陶瓷产业-氨氢能源燃烧B．动力电池回收产业-电池放电处理C．燃料电池汽车产业-氢燃料电池工作D．智能家电产业-扫地机充电A．A B．B C．C D．D2．（24-25高二上·北京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是铜锌原电池纽扣电池A．负极的电极反应为ZnB．正极的电极反应为Ag2O碱性锌锰干电池铅蓄电池C．锌作负极，发生氧化反应D．放电一段时间后，电解质溶液酸性增强A．A B．B C．C D．D3．（24-25高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是A．Cu是负极材料B．盐桥中K+进入ZnSO4溶液C．正极反应物Cu2+被氧化D．Zn电极上发生反应Zn-2e−=Zn2+4．（25-26高二上·广东深圳·期中）一种新型乙醇电池，使用磺酸类质子溶剂，能在200℃左右时工作。相比甲醇电池，其效率高出32倍且更安全。电池总反应为C2A．a极为电池的正极B．b极的电极反应为：4C．电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡流入b极D．电解质溶液中的质子(H+5．（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是A．Al电极为电池的负极B．石墨电极反应为2CO2+2e-=CC．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子D．在捕捉CO2过程中，C26．（24-25高二上·广东茂名·期末）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的H2O解离成HA．放电时正极的电极反应式为Zn+4OHB．放电时正极区pH升高C．充电时Zn与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能D．当放电时，复合膜层间有1molH2O期末综合拓展练（测试时间：25分钟）7．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于Cu2OA．放电时Na+B．该电池可用于海水脱盐C．a极反应：CuD．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力8．（2025·四川泸州·一模）一种以KOH溶液作为电解质溶液的高能镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A．电极a为正极B．电极a的电势比电极b的电势低C．离子交换膜允许OH−D．电池总反应式：29．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是A．电极电势：吸附层a<吸附层B．该电池工作时总反应的方程式为HC．吸附层a为负极，电极反应式为HD．标准状况下，右侧电池产生22.4LH10．（2025·广东清远·一模）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为2NaA．实现了化学能向电能的转化 B．电极b为正极C．熔融Na发生了还原反应 D．电子由电极a经外电路流向电极b11．（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，TiO2电极产生电子e−和空穴(A．放电时，电极I为负极B．充电时，TiO2电极上的电极反应式为C．放电时，需闭合开关a、打开开关b，并对TiO2D．充电时，电路每转移2mole−12．（2025·湖南湘西·一模）我国科技工作者研发了一种新型“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示，图中“双极膜”中间层中的H2O解离为H+A．电池工作时，双极膜中H+B．电池工作过程中，锌电极附近溶液的pH升高C．催化电极的反应式：NOD．当有1mol电子通过导线时，负极区溶液质量增加13．（2025·浙江·一模）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许K+通过的半透膜隔开。下列说法不正确A．电池负极的电极反应式为：HCOOB．Fe3+C．放电过程中需补充的物质A为HD．电池工作时，每生成1molHCO3-，将会有1mol14．（2025·山东·一模）某理论研究认为：燃料电池（图b）的电极I和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2A．正极反应的催化剂是iB．图a中，i到ii过程的活化能一定最高C．燃料电池工作过程中，两极区溶液pH均保持不变D．电池工作过程中，当转移4 mol e−15．（2025·湖北武汉·模拟预测）一种可植入体内控制血糖浓度的微型电池工作原理如图所示。当传感器检测到血糖浓度(以葡萄糖浓度计)高于标准时，电池启动。下列叙述错误的是A．等质量纳米Pt比Pt片的催化效率更高B．血糖的浓度越高，b电极的电势越低C．血糖仪工作时，b电极附近的pH略微升高D．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.2mmol电子流入16．（2025·安徽合肥·模拟预测）Hg/Hg2SO4A．Cu电极为正极，发生还原反应B．K2C．Hg/Hg2SOD．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用17．（2025·浙江·一模）我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示：下列说法不正确的是A．该离子交换膜为阳离子交换膜B．b极发生的电极反应为3C．理论上每转移1mol电子，分解H2D．能量转化方式主要为光能→电能→化学能18．（2025·福建漳州·三模）一种新型的H2-Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。下列说法错误的是A．电池工作时A电极为正极，X为Na+B．A电极电极反应式为HPbOC．右室通入2.24L(标准状况下)H2时，有0.3molX通过交换膜D．B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率

专题08原电池化学电源
（期末复习讲义）内容导航明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升考查重点命题角度原电池原电池的构成、工作原理及应用、电极反应方程式、电流方向、原电池的正极和负极。化学电源一次电池、二次电池的反应原理、燃料电池的电极反应式新型电源新型化学电源的电极反应和总反应方程式、常见化学电源的种类及其工作原理要点01原电池工作原理及应用1.概念原电池是把化学能转化为电能的装置。2.构成条件3.原电池的工作原理(1)两种装置如图是锌铜原电池的两种装置：(2)工作原理(以装置Ⅱ为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂，K+移向正极，Cl-移向负极盐桥作用①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流工作效率装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离，电池效率提高，电流稳定4.原电池原理的四大应用(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极(注意电解质溶液对电极反应的影响)。(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。(3)应用于金属防护。(4)设计原电池。①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。归｜纳｜总｜结原电池中正、负极的判断判断依据负极正极电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向阴离子移向的电极阳离子移向的电极电流方向电流流入极电流流出极两极发生的反应失电子，发生氧化反应得电子，发生还原反应电极材料一般是活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属要点02常见化学电源1.一次电池负极反应式：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+2Ag2.二次电池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-===PbSO正极反应式：PbO2+4H++SO42−+2e-===PbSO4+2H放电时，当外电路上有2mole-通过时，溶液中消耗H2SO42mol。(2)充电时阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+SO4阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO4①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。3.燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。(2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。①酸性溶液(或含质子交换膜)正极：O2+4e-+4H+===2H2O，负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。②碱性溶液正极：O2+4e-+2H2O===4OH-，负极：CH3OH-6e-+8OH-===CO32−+6H③固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动)正极：O2+4e-===2O2-，负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。④熔融碳酸盐(CO3正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2CO3负极：CH3OH-6e-+3CO32−===4CO2+2H归｜纳｜总｜结解答燃料电池题目的三个关键点(1)要注意介质是什么?是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。要点03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归｜纳｜总｜结(1)离子交换膜的分类①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。③质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。④双极膜，又称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成OH-和H+分别通过阴、阳膜，作为H+和OH-的离子源。(2)离子交换膜的作用①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。②能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。(3)离子通过离子交换膜的定量关系①通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中的电子转移数。②离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。题型01原电池的工作原理【典例1】下列关于原电池的叙述错误的是()A.原电池中的电解质不一定处于液态B.若欲使原电池处于工作状态，必须使其与外电路形成闭合回路C.金属活动性顺序中，排在前面的金属总是作负极，排在后面的金属总是作正极D.负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应【答案】C【解析】原电池中的电解质不一定处于液态，也可以是固态或糊状物，A正确；金属活动性顺序中，排在前面的金属不一定总是作负极，排在后面的金属也不一定总是作正极，例如铁、铜和浓硝酸构成的原电池中铁是正极，铜是负极，C错误；原电池中负极总是失去电子，发生氧化反应，正极总是得到电子，发生还原反应，D正确。【变式1-1】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是()A.Cu电极为该原电池的正极B.Zn电极是还原剂，又是电子导体C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面【答案】C【解析】铜电极为原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，故A、D正确；能导电的锌电极为铜锌原电池的负极，故B正确；氯化钾盐桥中氯离子将移向硫酸锌溶液，故C错误。【变式1-2】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是()A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出【答案】B【解析】Mg虽然比Al活泼，但铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，镁与NaOH溶液不反应，所以在题述装置中铝失电子，为原电池的负极，A错误；铝条表面的氧化膜能与NaOH溶液反应，故不必处理，B正确；该装置外电路的电流是由电子的定向移动形成的，而内电路的电流则是由溶液中离子的定向移动形成的，C错误；铝为原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀析出，D错误。题型02原电池工作原理的应用【典例2】下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是()A.加入少量ZnSO4固体B.加入少量水C.加入少量CuSO4固体D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸【答案】C【解析】加入少量ZnSO4固体，不会改变反应物的浓度，不会改变反应速率，故A不选；加水，溶液的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小，故B不选；加入少量CuSO4固体，会发生反应置换出铜，形成原电池，使反应速率加快，故C选；浓硫酸在常温下使铁钝化，D不选。【变式2-1】用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是()实验装置甲乙丙实验现象A不断溶解C的表面有红色固体析出A上有气泡产生A.装置甲中的B金属是原电池的负极B.装置乙中，外电路中电流的流向为B→CC.装置丙中溶液里的SO4D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C【答案】D【解析】装置甲中A不断溶解，则A为负极，B为正极，A错误；装置乙中C的表面有红色固体析出，则C为正极，B为负极，外电路中电流方向：C→B，B错误；装置丙中A上有气泡产生，则A为正极，D为负极，溶液中SO4【变式2-2】一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu，该原电池的正确组成是()ABCD正极ZnCuZnC负极CuZnAgZn电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液【答案】D【解析】根据总反应可知Zn为负极，正极为活动性比Zn弱的金属或可导电的非金属，电解质溶液中含Cu2+，只有D项符合题意。题型03一次电池【典例3】锌锰电池是生活中常用的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是()A.锌锰电池属于一次电池，用完不可随意丢弃B.普通锌锰电池和碱性锌锰电池放电过程中锌均发生氧化反应C.放电时，普通锌锰电池的石墨电极上反应为2NH4++2e-N2↑+4HD.放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-【答案】C【解析】锌锰电池属于一次电池，含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正确；普通锌锰电池和碱性锌锰电池中锌均为负极，放电过程中锌均发生氧化反应，B正确；放电时，普通锌锰电池的石墨电极上MnO2得电子，被还原，C错误；放电时，碱性锌锰电池正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-，D正确。方｜法｜点｜拨已知原电池总反应式，书写电极反应式的方法(1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。(2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。【变式3-1】微型银锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2。下列说法正确的是()A.电池工作过程中，负极发生还原反应B.电池工作过程中，电解液中OH-向正极移动C.负极电极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2D.正极电极反应为Ag2O+2H++2e-2Ag+H2O【答案】C【解析】电池工作过程中，Zn失电子作负极，发生氧化反应，电极反应为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2，A错误、C正确；电池工作过程中，电解液中的OH-向负极移动，B错误；正极Ag2O得电子，发生还原反应，电极反应为Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-，D错误。【变式3-2】我国报道了一种新型Li⁃NO2电池，为NO2的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为2Li+NO2Li2O+NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是()A.外电路电流的方向：b极→电流表→a极B.b极的电极反应：NO2+2e-+2Li+Li2O+NOC.电解液中Li+向b极附近迁移D.当外电路通过1mole-时，b极质量增加7g【答案】D【解析】根据电池放电时的总反应2Li+NO2Li2O+NO可知，Li失电子发生氧化反应，a极为负极，b极为正极，电流方向：b极(正极)→电流表→a极(负极)，A正确；b极为正极，正极反应式为NO2+2e-+2Li+Li2O+NO，由2e-~Li2O可知，外电路中通过1mole-时，b极生成0.5molLi2O，质量增加0.5mol×30g·mol-1＝15g，B正确、D错误；原电池工作时，阳离子移向正极，即电解液中Li+向b极附近迁移，C正确。题型04二次电池【典例4】镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是()A.放电时，OH-向b极移动B.放电时，a极发生还原反应C.放电时电子的方向：a极经导线流向b极D.充电时，a极的电极反应为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2【答案】C【解析】由题图分析可知Cd为负极，NiO(OH)为正极。放电时，a极Cd失电子，发生氧化反应，OH-向a极移动，A、B错误；放电时a极为负极，b极为正极，充电时，a极的电极反应为Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-，D错误。方｜法｜点｜拨(1)二次电池充电时的电极连接方法——正接正，负接负。(2)充电时的电极反应式的书写放电时的负极反应式充电时的阴极反应式放电时的正极反应式充电时的阳极反应式【变式4-1】钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法错误的是()A.放电时，正极的电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-NaMnO2B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-xNa++nCC.放电时，外电路中每转移0.2mol电子，理论上石墨烯电极质量减少4.6gD.相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量【答案】D【解析】由图可知，放电时，石墨烯电极为负极，NaxCn在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和C，电极反应式为NaxCn-xe-xNa++nC，Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2，电极反应式为Na1-xMnO2+xNa++xe-NaMnO2。【变式4-2】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LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()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amolLi+C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2D.电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2【答案】B【解析】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；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；放电时，电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li+，正极上Li1-xCoO2得到电子和Li+转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2，D说法正确。题型05燃料电池【典例5】欧洲足球锦标赛事中的拍摄车，装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A.装置中的能量变化为电能转化为化学能B.通入氢气的电极发生还原反应C.通入空气的电极反应式：O2+4e-+4H+2H2OD.装置中电子从通入空气的电极经过导线流向通入氢气的电极【答案】C【解析】燃料电池是将化学能转化为电能的装置，A错误；通入H2的电极作负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-2H+，B错误；负极氢气失电子生成的H+通过质子交换膜流向正极，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O，C正确；通入氢气的电极失去的电子经过导线流向通入空气的电极，D错误。方｜法｜点｜拨1.燃料电池的一般思维模型(1)要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。2.燃料电池正极反应式的书写(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-4OH-；(3)固体电解质(高温下能传导O2−)环境下电极反应式：O2+4e-2(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-2CO3【变式5-1】一种用于驱动潜艇的液氨⁃液氧燃料电池原理示意如图所示。下列有关该电池的说法错误的是()A.电池工作时，电极A的电势高于电极B的电势B.电子由电极A经外电路流向电极BC.标准状况下，每消耗22.4LO2转移4mol电子D.电极A上发生的电极反应为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O【答案】A【解析】原电池中，正极电势高于负极电势，故电极B的电势高于电极A，故A错误；电子从负极流向正极，即从电极A流向电极B，故B正确；燃料电池的总反应为4NH3+3O22N2+6H2O，该电池工作时，每消耗标准状况下22.4L即1molO2转移4mol电子，故C正确；碱性条件下，氨气在负极失电子生成N2，其电极反应为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O，故D正确。【变式5-2】酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法错误的是()A.负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+B.该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大C.若外电路中转移4mol电子，理论上右侧电极附近溶液增重32g(假设H2O不挥发)D.液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器的数字越大，说明酒精含量越高【答案】C【解析】负极的电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+，A正确；氧气在正极上发生反应O2+4e-+4H+2H2O，正极上消耗氢离子且产生的水对溶液稀释，氢离子浓度减小，一段时间后，正极区溶液的pH增大，故B正确；若外电路中转移4mol电子，理论上右侧吸收1mol氧气，内电路移入4molH+，电极附近溶液增重32g+4g＝36g，故C错误；液晶显示器上数字与电流强弱有关，显示器上的数字越大，说明电流越大，则负极放电的乙醇就越多，说明酒精含量越高，故D正确。题型06新型电池【典例6】新型锂-空气电池具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是()A.有机电解液可以用水性电解液代替B.金属锂为负极，发生还原反应C.当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下11.2L的O2D.放电时电池的总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH【答案】D【解析】A.锂可以与水反应，故有机电解液不可以用水性电解液代替，A项错误；B.金属锂为负极，发生失电子的氧化反应，B项错误；C.当外电路转移1mol电子时，消耗0.25mol的氧气，即理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L的O2，C项错误；D.该电池的负极反应为4Li-4e-===4Li+，正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，将电极反应相加可得总反应的化学方程式4Li+O2+2H2O===4LiOH，D项正确。【变式6-1】锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法不正确的是()A.充电时n接电源的负极，Zn2+通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1mol电子，负极区溶液质量不变C.充电时阴极的电极反应式为Zn2++2e-===ZnD.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变【答案】D【解析】充电时n接电源的负极，作电解池的阴极，Zn2+通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2+，Zn2+通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B正确；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，D错误。方｜法｜点｜拨1.电极反应式书写的一般方法2.已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法①首先写出较简单的电极反应式；②复杂电极反应式＝总反应式-简单电极反应式；③注意得失电子守恒。【变式6-2】浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是()A.电池工作时，Li+通过离子导体移向X极区B.电流由Y极通过外电路流向X极C.正极发生的反应为2H++2e-===H2↑D.Y极每生成1molCl2，X极区得到2molLiCl【答案】B【解析】加入稀盐酸，X极上生成氢气，H+发生还原反应:2H++2e-===H2↑，X极为正极，Y极上Cl-发生氧化反应:2Cl--2e-===Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li+向X极区移动，A、C正确；外电路中电流由正极X流向负极Y，B错误；Y极每生成1molCl2，转移2mol电子，有2molLi+向正极移动，则X极区得到2molLiCl，D正确。期末基础通关练（测试时间：15分钟）3．（24-25高二上·广东佛山·期末）佛山新质生产力蓬勃发展。下列产业相关过程中不涉及电能转化的是A．绿色陶瓷产业-氨氢能源燃烧B．动力电池回收产业-电池放电处理C．燃料电池汽车产业-氢燃料电池工作D．智能家电产业-扫地机充电A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】氨氢能源燃烧过程放出热量，化学能转化为热能、光能，不涉及电能转化；故A符合题意；电池放电处理过程中化学能转化为电能，故B不符合题意；氢燃料电池工作时化学能转化为电能，故C不符合题意；扫地机充电过程中电能转化为化学能，故D不符合题意；故选A。2．（24-25高二上·北京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是铜锌原电池纽扣电池A．负极的电极反应为ZnB．正极的电极反应为Ag2O碱性锌锰干电池铅蓄电池C．锌作负极，发生氧化反应D．放电一段时间后，电解质溶液酸性增强A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】铜锌稀硫酸原电池，锌做负极，铜做正极，负极的反应为：Zn−2e−=Zn2+，A正确；正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，B正确；碱性锌锰干电池，石墨棒作正极，Zn为负极，发生氧化反应，C正确；铅蓄电池放电时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO3．（24-25高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是A．Cu是负极材料B．盐桥中K+进入ZnSO4溶液C．正极反应物Cu2+被氧化D．Zn电极上发生反应Zn-2e−=Zn2+【答案】D【解析】金属的活泼性Zn大于Cu，Zn为负极，A错误；原电池中阳离子向正极移动，K+离子移向CuSO4溶液，B错误；正极上发生还原反应，Cu2+得电子被还原，C错误；Zn电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e−=Zn2+，D正确；故选D。4．（25-26高二上·广东深圳·期中）一种新型乙醇电池，使用磺酸类质子溶剂，能在200℃左右时工作。相比甲醇电池，其效率高出32倍且更安全。电池总反应为C2A．a极为电池的正极B．b极的电极反应为：4C．电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡流入b极D．电解质溶液中的质子(H+【答案】C【分析】该燃料电池中，通入燃料乙醇的电极是负极，则a是负极，通入氧化剂氧气的电极b是正极，电解质溶液呈酸性，则负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+，正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，据此分析解答。【解析】燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入燃料的电极是负极，则a极为原电池负极、b极是正极，故A错误；由分析可知，b极是正极，氧气在正极得到电子生成水，电极反应式为：4H++O2+4e-=2H2O，故B错误；放电时，电子从负极沿导线流向正极，a是负极、b是正极，则电池工作时电子由a极沿导线经灯泡流入b极，故C正确；原电池中阳离子向正极移动，由分析可知，b极是正极，a极是负极，电解质溶液中的质子(H+)从a极区向b极区转移，故D错误；故选5．（24-25高二上·江苏盐城·期末）为达成2060年碳中和的远景目标，一种能够捕捉CO2的电化学装置如下图所示，下列说法错误的是A．Al电极为电池的负极B．石墨电极反应为2CO2+2e-=CC．每生成1mol草酸铝，外电路中转移3mol电子D．在捕捉CO2过程中，C2【答案】C【分析】根据装置示意图可知该装置为原电池，铝作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为Al−3e−=Al3+，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO【解析】由分析知，铝作负极，发生失电子的氧化反应，A正确；由分析知，多孔石墨作正极，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2CO2+2e-=C2O42-，B正确；每生成1mol的草酸铝，则有2molAl失电子，共转移6mol电子，C错误；在原电池装置中，阴离子向着负极移动，故在捕捉CO2过程中，6．（24-25高二上·广东茂名·期末）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的H2O解离成HA．放电时正极的电极反应式为Zn+4OHB．放电时正极区pH升高C．充电时Zn与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能D．当放电时，复合膜层间有1molH2O【答案】D【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)42-，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-Zn+2OH-【解析】据分析，放电时，多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，故A错误；由分析可知，放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液pH减小，故B错误；放电时Zn为负极发生氧化反应，因此充电时Zn与直流电源的负极相连，故C错误；由分析可知，放电时，多孔期末综合拓展练（测试时间：25分钟）7．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于Cu2A．放电时Na+B．该电池可用于海水脱盐C．a极反应：CuD．若以Ag/AgCl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电极是负极，电极反应式为Cu2O+2H2O+Cl−−2e−=Cu2OH3Cl+【解析】放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以Na+B．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；a电极是负极，电极反应式为Cu2O+2H28．（2025·四川泸州·一模）一种以KOH溶液作为电解质溶液的高能镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A．电极a为正极B．电极a的电势比电极b的电势低C．离子交换膜允许OH−D．电池总反应式：2【答案】B【分析】由图可知，电极b上H2被氧化生成H2O，则电极b为负极，发生电极反应：H2-2e-+2OH【解析】由分析可知，电极a为正极，A正确；由分析可知，电极a为正极，电极b为负极，正极的电势高于负极的电势，则电极a的电势比电极b的电势高，B错误；由分析可知，电极a为正极，发生电极反应：NiOOH+e-+H2O=NiOH2+OH-；电极b为负极，发生电极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O，即电极a上生成9．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是A．电极电势：吸附层a<吸附层B．该电池工作时总反应的方程式为HC．吸附层a为负极，电极反应式为HD．标准状况下，右侧电池产生22.4LH【答案】C【分析】吸附层a吸收H2，作负极，发生的电极反应：H2−2e-+2OH-=2H【解析】在原电池中，负极电极电势低于正极，由分析知，吸附层a为负极，吸附层b为正极，故电极电势：吸附层a<吸附层b，A正确；由分析知，负极反应为H2−2e-+2OH-=2H2O，正极反应为2H++2e-=H2↑，总反应为H++OH−10．（2025·广东清远·一模）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为2NaA．实现了化学能向电能的转化 B．电极b为正极C．熔融Na发生了还原反应 D．电子由电极a经外电路流向电极b【答案】C【分析】此装置为原电池，a侧为负极失电子发生氧化反应Na-e-=Na+【解析】电池是将化学能转化为电能的装置，该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，A正确；反应中Na失电子发生氧化反应，为负极（电极a），FeCl2中Fe2+得电子发生还原反应，为正极（电极b），B正确；熔融Na中Na元素化合价从0价升高到+1价，失电子发生氧化反应，而非还原反应，C错误；电子由负极（电极a）经外电路流向正极（电极b），D正确11．（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，TiO2电极产生电子e−和空穴(A．放电时，电极I为负极B．充电时，TiO2电极上的电极反应式为C．放电时，需闭合开关a、打开开关b，并对TiO2D．充电时，电路每转移2mole−【答案】B【分析】充电时，需打开开关a，闭合开关b，在光照条件，TiO2电极产生电子e−和空穴(h+，具有强氧化性)，电极I为阴极，得到电子，电极反应为S42−+2e−=2S22−，TiO2【解析】放电时电极I为负极，A正确；由以上分析可知，充电时TiO2电极上发生的电极反应为3I−+2h+=I3−，B错误；由以上分析可知放电时，需闭合开关a，打开开关b，对TiO2电极做避光处理，C正确；12．（2025·湖南湘西·一模）我国科技工作者研发了一种新型“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示，图中“双极膜”中间层中的H2O解离为H+A．电池工作时，双极膜中H+B．电池工作过程中，锌电极附近溶液的pH升高C．催化电极的反应式：NOD．当有1mol电子通过导线时，负极区溶液质量增加【答案】C【解析】催化电极为正极，锌电极为负极，所以双极膜中H+应向催化电极迁移，A项错误；Zn电极的电极反应式为Zn−2e−+4OH−=ZnOH42−，消耗OH−，故锌电极附近溶液的pH降低，B项错误；催化电极为正极，NO3−在正极得电子发生还原反应生成NH4+，电极反应式为NO13．（2025·浙江·一模）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用只允许K+通过的半透膜隔开