高中化学同步讲义 基础课时9 化学电池

基础课时9化学电池

课标要求1.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电池的特点。2.掌握构成化

学电池的基本要素，了解常见化学电池的工作原理。3.能正确书写简单化学电池

的电极反应式。

一、一次电池二次电池

1.一次电池

⑴特点

电池放电后丕能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），如普通的锌锦干电池、

碱性锌锦电池、银锌电池等属于一次电池。

（2）锌钵干电池

①构造图示

「负极材料：锌筒

NHfl糊--正极材料：石墨棒

锌筒L电解质溶液：NHQ糊

②工作原理

a.锌筒为负极,负极反应：Zn-2e=Zn2+；

b.石墨棒为正极,最终玻还原的物质是二氧化铢,正极反应：2MnCh+2NHi+2e

=M112O3+2NH3t+H20c

C.NH4C1糊的作用是作电解质溶液。

③特点：放电后不能充电，便于携带，价格低。

2.二次电池（充电电池）

⑴特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使

电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。

⑵能量转化：化学能电能。

⑶常见的充电电池：铅酸蓄电池、银氢电池、锂离子电池等Q

对点训练

1.（2022•雅安高一期末）关于生活中的化学电源，下列说法错误的是（）

A.锂电池和碱性锌钵干电池都是二次电池

B.化学电池的反应基础是氧化还原反应

C旧电池回收是为了回收有用材料以及防止电池污染环境

D.铅蓄电池正极材料是PbO,负极材料是Pb

答案A

解析A项，锂电池为可充电的二次电池，碱性锌镉电池为一次电池；B项，化

学电池为氧化还原反应的一个应用；C项，废旧电池内含有重金属，会污染环境，

所以需要进行旧电池回收；D项，铅蓄电池正极发生还原反应，所以材料为PbO2,

负极为Pbo

2.（2022•西安高一期末）铅蓄电池（图1）是二次电池，_L作示意图如（图2）所示。卜列

说法正确的是（）

H2soi溶液

塑料

PbO,（外壳）

(«)

Pb(负极)

图I

-

A.负极电极反应式：PbO2+SOr+4H^+2c=PbSO4+2H2O

B.铅蓄电池工作时，两极的质量均增加

C.正极反应式为：PbS04+2e-=Pb+SO4-

D.电池工作时，溶液的酸性保持不变

答案B

解析铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O可知，放电时，

Pb被氧化，为电池负极反应，发生氧化反应，由此分析解答。A项，放电时，负

极是Pb被氧化，发生氧化反应，其电极反应式为Pb+SOr-2e-=PbSO4；B

项，铅蓄电池工作时，负极Pb转化为PbSCh,正极PbCh转化为PbSOL两极的

质量增加；C项，正极是PbO?得电子生成PbSCH,正极反应式为：PbO2+SOr+

4H*+2e=PbSO44-2H2O；D项，电池工作时，消耗H2so4,氢离子浓度减小，

溶液的酸性减弱。

【题后归纳】铅酸蓄电池的电极反应

负极：Pb+SOr-2e-=PbSO4,

-

正极:PbO2+4H++SOS-+2e=PbSO4+2H2O,

放电

总的电池反应：Pb+PbCh+2H2so4美，2PbSO4+2H2Oo

放电时，硫酸逐渐被消耗，浓度减小，酸性减弱。

二、燃料电池

1.概念

一种将燃料(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。

2.氢氧燃料电池

氢

领

气

气

入

入

U口

负极KOH溶液正极

碱性氢微燃料电池示意图

氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2+O2=2H2OO但正、负极

反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下：

电解质溶液负极正极

酸性(H+)2H24e"—4H+O2+4H++4e-=2H2O

2H2-4e-+4OH-

碱性(0H)O2+2H2O+4e-——40H-

=4H2O

3.特点

(1)清洁、安全、高效等；

(2)能量转化率可以达到80%以上:

(3)反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。

4应用

在航天、军事、交通等领域有广阔的应用前景。

对点训练

1.（2022.日照高一期末）我国航天事业在世界领先，载人飞船中用到的主要是氢氧

燃料电池。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（）

A.氢氧燃料电池需要点燃引发才能正常工作

B.若电解质为稀硫酸，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH—

C.若电解质为氢氧化钠溶液，电池工作时OH一向正极移动

D.电解质为高温熔融碳酸盐时，正极反应物为02和CCh,可实现碳中和

答案D

解析A项，氢氧燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置，不需要点燃；B

项，若电解质为稀硫酸，正极发生还原反应，电极反应式为：（h+4e一+4H+

=2H2O；C项，若电解质为氢氧化钠溶液，电池工作时阴离子向负极移动，即

电池工作时OK向负极移动；D项，电解质为高温熔融碳酸盐时，负极发生反应：

2抵+2004一一4广=2+0+2,02,正极发生的反应为：。2+2,02+46一=2。01,

转移电子数相同的情况下生成和消耗的二氧化碳相等，可以实现碳中和。

2.（2022•唐山高一期末）在上海“进博会”中很多氢能源汽车纷纷亮相。氢燃料电

池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构（如图），下列说法错误

的是（）

e'-（nhiT^）-|

_______（_H||~、

a.硫酸溶液,且

电极/隔膜催化剂

A.左侧为电池负极

B.右侧的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O

C.a处通入的气体为H2,若每消耗5.6LH2,外电路转移电子数为0.5NA

D.电池工作一段时间后，电解质溶液的浓度将降低

答案C

解析燃料电池中，通入H2的一极为负极，H2失去电子发生氧化反应，电子沿

着导线流向正极，通入02的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子

移向负极、阳离子移向正极。A项，由图知，左恻失去电子，电子流出，则为电

池负极；B项，右侧为正极，有质子交换膜的环境中，正极反应式为：O?+4H

+

+4e=2H2O；C项，没有指明5.6LH2是否处于标准状况，则不能计算外电路

中转移的电子数；D项，电池总反应为O2+2H2=2H2O,有水生成，则电池工

作一段时间后，电解质溶液的浓度将降低。

【题后归纳】

在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH，碱性条件下

不出现H+。

三、电极反应式的书写

1.书写电极反应式的原则

电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规

则，两电极反应式相加得电池总化学（或离子）方程式。

2.电极反应式形式

负极反应：还原剂一〃鼠==氧化产物

正极反应：氧化剂+，论一==还原产物

3.电极反应式的书写思路

按照负极发生气化反应,正极发生还

列物质

原反应判断出氧化剂（还原剂）及电极

标得失

反应产物,标出得（失）电子的数目O

电极产物在电解质溶液中应能稳定存

在.如碱性溶液中生成的，应结合

看环境H

OFT生成水。电极反应式要邂守电

配守恒

荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等.

并注意配平。

两wt加两电极反应式相加,与总反应式对照

验总式验证。

4.燃料电池电极反应式的书写

（1）对于燃料电池，总反应方程式与燃料燃烧方程式基本一致，但需要根据电解质

的具体环境对产物进行判断。电解质通常有四种类型：

①稀硫酸；②KOH溶液；③Li2c03和Na2c03的熔融盐混合物作电解质，其导电

粒子是COM；

④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrCh固体，高温下能传导0"离子。

⑵以甲烷燃料电池为例，以卜.几种不同电解质溶液的电极反应式分别为：

①酸性介质（如H2so4）

负极：CH4-8e-4-2H?O=CO7+8H+：

正极：202+8b+8H.=4H2O；

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

②碱性介质（如KOH）

负极：CH4-8e-+l（）OH_=COr+7H2O；

正极：2O2+8e—+4H2O=8OHZ

-

总反应式：CH4+202+2OH=COr+3H2Oo

③固体电解质（高温下能传导0"）

2

负极：CH4-8e+4O=CO2+2H2O；

正极：2Ch+8e一=40?一；

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

④熔融碳酸盐（如熔融K2co3）环境下

负极：CHd-8e-4-4CO7-=5CO2+2H2O；

正极：2O2+8e+4co2=4COM；

总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2OO

对点训练

1.（2022・西安高一期中）某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法不

正确的是（）

A.Li是负极，电极反应为Li—e=Li+

B.Li是正极，电极反应为Li+e-=Li-

C.MnCh是正极，电极反应为MnCh+e-=MnOE

D.锂电池是一种环保型电池

答案B

解析根据锂电池总反应可知，Li发生失电子的氧化反应，Li为负极；MnCh发

生得电子的还原反应，MnCh为正极。A项，Li发生失电子的氧化反应，Li为负

极，电极反应为Li—e-==Li+；B项，根据分析，Li为负极，电极反应为Li—e一

+

=Li；C项，MnCh发生得电子的还原反应，MnCh是正极，电极反应为MnO2

+e-=MnO2；D项，锂电池不含镉、汞等对环境有污染的元素，锂电池是一种

环保型电池。

2.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2co3、K2c03为电解质，一极通入甲烷，另一极

通入02和C02的混合气体，该电池工作原理如国。下列说法正确的是（）

A.电池工作时，CO1向通入b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O2+2CCh+4e=2C0?

D.理论上每消耗22.4LCH4时，外电路流过的电子数目为8NA

答案C

解析A项，电池工作时，负极上电子流出、阴离子向负极移动，由图知a为负

极，则COM向通入a的一极迁移；R项，通入△的一极为原电池的负极，发生

氧化反应；C项，正极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+2CO2

+4e=2C0r；D项，未指明标准状况，每消耗22.4LCH4时，难以计算甲烷

的物质的量、难以计算外电路流过的电子数目。

3.燃料电池在日常生活和科学研究中越来越得到广泛使用。回答下列问题：

⑴镁一空气燃料电池是一种新型的燃料电池，可应用于电动汽车。其工作原理如

图所示。

空气1

附着催化剂

的碳战体

（防水、透气

XV)氯化I钠溶液

①通入空气的电极是（填“正”或“负”）极。

②镁电极发生（填“氧化”或“还原”）反应。

③电池总反应方程式为0

（2）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇（CH30H）与氧作用生成

水和二氧化碳。

①该电池负极发生的反应是o

②总反应化学方程式为O

③电解质溶液的c(H+)(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案⑴①正②氧化③2Mg+2H2O+Ch=2Mg(OH)2

+

(2)©CH3OH+H2O-6e==C02t+6H

@2CH?OH+3O2=2CO2t+4H2O③减小

解析(1)①通入空气的是正极，发生还原反应；②活泼金属镁是负极发生氧化反

应；③镁失电子生成镁离子，正极氧气得电子生戌氢氧根离子，所以电池总反应

方程式为镁与氧气、水生成氢氧化镁，反应的方程式为：2Mg+O2+

2H2O=2Mg(OH)2;(2)①燃料电池燃料在负极反应，氧化剂在正极反应，在酸性

-

溶液中甲醇(CFhOH)为负极反应物，电极反应为CH3OH+H2O-6e=CO2t+

6H.；②在酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧作用生成水和二氧化碳，总反应化学方

程式为2CH3OH+3O2=2CO2t+4H2O；③反应生成水，电解质溶液被稀释，

电解质溶液的「(H+)减小。

【题后归纳】

若某电极反应式较难写时，可先写出相对较容易的一个电极反应式，在保证电子

转移数目与总反应式相同的情况下，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可

得出较难写的电极反应式。如CH30cH3(二甲醒)酸性燃料电池：

总反应式：CH3OCH34-3O2=2CO2+3H2O

正极：3O2+12H++12e—=6H2。

-+

负极：CH3OCH34-3H2O-12e=2CO2t+12H

课堂达标训练

1.(2022•德州高一期末)下列关于四种电池的叙述正确的是()

十-石墨棒

,—MnO?糊

^ilLSO,--NH(1糊

I-锌筒

电池I

H2sol溶液

塑料

(外壳)

隔板

PbOj正极：Pb(负极)

电池III

A.电池I中电子的流向：Zn-Cu-稀硫酸一Zn

B.电池H中石墨棒上发生还原反应，MnCh作催化剂

C.电池IH是二次电池，充电时电能转化为化学能

D.电池IV中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-

答案C

解析A项，电池I为原电池，Zn作负极，电子从锌流出沿导线流向铜，电子不

能通过电解质溶液；B项，电池II为锌镒干电池，锌作负极，石墨作正极，MnO2

在正极得电子发生还原反应，为氧化剂；C项，电池HI为铅蓄电池，是二次电池，

充电时将电能转化为化学能；D项，电池IV为酸性氢氧燃料电池，氧气在正极反

应，电极反应式为：Oz+4H++4c一=2比0。

2.（2022・辽源高一期末）汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应

方程式为PbO2（s）+Ph（s）-I-2H2SO4（aq）=2PbSO4（s）+2H2O（I）,根据此反应判断，

下列叙述正确的是（）

A.PbCh是电池的负极

B.正极的电极反应式为Pb+SO?■—2e--PbSO4

C.铅蓄电池放电时，每转移2mol电子消耗1molH2so4

D.电池放电时，两电极质量均增加，且每转移2moi电子时正极质量增加64g

答案D

解析铅蓄电池中铅为负极，氧化铅为正极。A项，PbCh是电池的正极；B项,

正极为氧化铅得电子生成硫酸铅；C项，铅蓄电池放电时，每转移2moi电子消

耗ImolPb,从方程式可以看出消耗2moiH2so4；D项，电池放电时，负极铅失

电子和硫酸根生成硫酸铅，正极氧化铅得电子与硫酸根生成硫酸铅，两电极质量

均增加，每转移2moi电子时正极1molPbCh生成1molPbSCh,质量增加64g。

3.氢氧燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它以钠做电极，KOH溶液做

电解液，总反应为2H2+O2=2H2O,正极反应为O2+2H2O+4e==4OH',下

列叙述正确的是（）

A.H2通入正极区

B.Ch通入负极区

C.负极发生氧化反应

D.正极发生氧化反应

答案C

解析由总反应2H2+。2=2比0可知，H2为还原剂，为负极反应物，应通入负

极区，02为氧化剂，为正极反应物，应通入正极区，H2在负极上失电子发生氧化

反应，02在正极上得电子发生还原反应，故正确答案为C。

4.（2022.运城高一期中）电池与工农业生产、日常生活有着密切的关联。请回答下

列问题：

⑴燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所

示，a、b均为惰性电极。

图1

①负极是（填"a”或"b”），该电极上发生（填“氧化”或“还原”）

反应。

②b极发生的电极反应式是_________________________________。

③标准状况下，消耗11.2LH2时，转移的电子数为o

⑵某同学利用家中废旧材料制作可使扬声器发出声音的电池，装置如图2所示。

下列说法正确的是（填字母）。

浸透稀白醋

溶液的布

铝质易拉罐

图2

A.电子由铝制易拉罐经导线流向碳棒

B.在碳棒上有气体生成，该气体可能为氢气

C.铝质易拉罐逐渐被腐蚀，说明铝失去电子

D.扬声器发声，说明该装置将电能转化为化学能

（3）铁及其化合物应用广泛，如FeCb可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤

止血剂等。

①写出FeCh溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

②若将①中的反应设计成原电池，请画出该原电池的装置图，标出正、负极和电

解质溶液。

答案⑴①a氧化②O2+2H2O+4e-=4OH一③6.02X1。23（或%人）（2）ABC

⑶①2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

C(或Pt)(+)

FcCls

溶液

解析氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极（a极）为电池的负极，发生氧化反应，

通入氧气的一极（b极）为电池的正极，发生还原反应，电子由负极经外电路流向正

-

极，负极反应为：H2-2e-+2OH=2H2O,正极反应为：O2+4e+2H2O=4OH

，总反应方程式为2H2+Ch==2H2O；图2中装置为原电池；铝为负极，铝失去

电子生成铝离子；碳棒为正极，稀醋酸溶液中的H+在正极表面得电子生成氢气;

原电池中，电子从负极经导线流向正极。（1）①通入氢气的一极（a极）为电池的负

极，发生氧化反应。②氢氧燃料电池工作时，通入氧气的一极（b极）为电池的正极，

-

发生还原反应:02+2H1O+4e=4OH-；③标准状况下，消耗11.2L（0.5mol）H2

时，转移的电子数为602X1023（或心）；（2）A.原巨池中，电子从负极经导线流向

正极，故电子由铝制易拉罐经导线流向碳棒，故A正确；B.碳棒为正极，在碳棒

上有气体生成，可能是稀醋酸溶液中的H+得电子生成氢气，故B正确；C.铝为

负极，铝失去电子生成铝离子，铝质易拉罐逐渐被腐蚀，故C正确；D.该装置为

原电池，将化学能转化为电能，从而使扬声器发声，故D错误；（3）①FeCh溶液

腐蚀印刷电路铜板，生成氯化铜和氯化亚铁，离子方程式：2Fe3++Cu=2Fe2+

+Cu2+；②若将①中的反应设计成原电池，铜作负极，氯化铁溶液作电解质，碳

或惰性电极作正极，画出该原电池的装置图，标出正、负极和电解质溶液（见答案）。

巩固训练

A级合格过关练

1.（2022.唐山高一期中）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池

的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.在燃料电池中，能量转化形式为：化学能一热能一电能

B.燃料电池是一种高效且不会污染环境的电池

C.铅蓄电池放电时正极材料是Pb,负极材料是PbO2,电池内发生了氧化还原反

应

D.银氢电池、锂电池和碱性锌锦干电池都是二次耳池

答案B

解析A项，燃料电池为原电池，能量转化主要形式为：化学能一电能；B项，

燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为二氧化碳、

水等，不污染环境；C项，铅蓄电池放电时正极材料是PbCh,发生了还原反应，

负极材料是Pb,发生了氧化反应；D项，锲氢电池、锂电池为可充电电池，是二

次电池，碱性锌镒干电池为一次电池。

2.(2022•福州八中高一期末)银镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它

的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2茬偏Cd+2NiO(OH)+2H2Oo

由此可知，该电池放电时的负极材料是()

A.Cd(OH)2B.Cd

C.Ni(OH)2D.NiO(OH)

答案B

解析放电的总反应式是Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,由方程

式可知，放电时，Cd元素化合价升高，被氧化，在原电池负极上发生氧化反应，

则Cd为原电池的负极，故选B。

3.(2022・连云港高一期中)科学家设计了锂一空气电池，它直接使用金属锂作负极,

让从空气中获得的02通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的

电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是()

A.放电时氧气发生氧化反应

B.放电时电子向负极移动

C.放电时电能转化为化学能

D.能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小

答案D

解析A项，放电时氧气得电子化合价降低，发生还原反应；B项，原电池工作

时，电子从负极流出，向正极移动；C项，锂一空气电池放电时将化学能转化为

电能；D项，金属Li失去1mol电子时消耗的质量为7g,较其他金属消耗的质

量小，即Li电池的能量密度高。

4.（2022•西安高一期中）锌一空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下

列有关说法错误的是（）

石墨电极Zn电极

KOH

"溶液

A.电池放电时实现了化学能向电能的转化

B.电池放电时Zn电极逐渐溶解

C.石瞿为正极

D.电子由石墨经导线流向Zn片

答案D

解析该装置为二次电池，锌为负极（阴极），石墨为正极（阳极）。A项，放电时为

原电池装置，化学能向电能转化；B项，电池放电时Zn为负极，失去电子，电

极逐渐溶解；C项，根据分析，石墨为正极；D项，电子由负极流出沿着导线流

向正极，故电子由Zn片经导线流向石墨。

5.（2022•驻马店高一期末）有一种“纸电池”，一面镀锌，一面镀二氧化锦，纸内

的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+

H2O=ZnO+2MnO（OH）o下列说法正确的是（）

A.该电池的正极材料是锌

B.该电池反应中二氧化镭发生了氧化反应

C.电池的正极反应式为MnCh+H2O+2e-=MnO（OH）+OH一

D.当有1mol锌溶解时，转移的电子数为1.204XI024

答案D

解析A项，从总反应看Zn失电子发生氧化反应为电池的负极；B项，MnCh化

合价降低得电子发生了还原反应为电池的正极；C项，MnCh为正极得电子变为

MnO（OH）,电极反应为MnO2+H2O+e-=MnO（OH）+OK；D项，Zn-2e-+

-2324

2OH-=ZnO+H2O,n（e）=2n（Zn）=2mol,个数为2X6.02X10=1.204X10o

6.（2022.沧州高一期末）燃料电池的能量转化率高，具有安全、高效的特点。NH3

燃料电池的工作原理如下图所示，该电池工作过程中，下列说法错误的是（）

电极电极b

A.将化学能转化为电能

B.电极a为负极，发生氧化反应

C.电子由电极a通过外电路流向电极b

D.OH向b极区迁移

答案D

解析A项，燃料电池工作时是化学能转化为电能；B项，燃料电池中氨气在负

极失电子，发生氧化反应生成氮气；C项，电极a是负极，电极b是正极，外电

路电子由负极a流向正极b；D项，原电池中阴昌子移向负极，OH向a极区迁

移。

7.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锚一氧化钮为电解质，这种固体电解质在高

温下允许0”在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均

不参与电极反应。下列判断正确的是（）

①多孔电极a为负极

②a极对应的电极反应式为Ch+2H2O+4e=40H一

③b极的电极反应式为H2—2e+02=H20

④该电池的总反应式为2H2+02星迎2H2。

A.①②B.②@

C.②③D.@©

答案D

解析①图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔电极a,多孔电极b为负极,

多孔电极a为正极，①错误：②a极对应的电极反应式为Cb+4e—=2O2-,②错

误；③b极的电极反应式为H2—2©一+02.一仇0,③正确；④根据正负极得失电

子相等，将正负极电极反应式相加，该电池的总反应式为2H2+O2更遑2H20,

④正确；正确的是③④。

8.（2022・台州高一期中）用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的甲醇一燃料电池的工

作原理如图所示，下列有关该电池说法正确的是（）

A.电池工作时，OH向电极A移动，所以电极B附近的溶液碱性减弱

B.电子由电极A经负载流向电极B,再经过氢氧化钠溶液返回电极A,形成闭合

回路

C.电极B为电池的正极，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OFF

D.该电池工作时，当A极消耗1molCH3OH的同时B极消耗33.6LO2

答案C

解析甲醇燃料电池中，甲醇失电子为负极，氧气得电子为正极，则电极A为负

极，电极反应式为：CHaOH-6e-+80H-=C0?_+6H2O,电极B为正极，正极

反应式为：O2+2H2O+4C-—4OH,A项，电极A为负极，失电子，氢氧根离

-

子向A极移动，电极B为正极，正极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH-,生成

了氢氧根离子，溶液碱性增强；B项，电子只能通过导线传，不能进入溶液中；

C项，由分析可知，电极B为电池的正极，发生的电极反应为：Ch+2H2O+4e一

=4OH-；D项，气体所处温度、压强未知，气体摩尔体积未知，无法计算气体

体积。

9.（2022•西安三中高一期中）某固体酸燃料电池以CsHSCh固体为电解质传递H+,

其基本结构见图，下列有关说法正确的是（）

H.O

A.电路中每转移0.1mol电子,便消耗L12LH2

--

B.b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH

C.H+在固体酸膜中由b极流向a极

D.电池总反应可表示为：2H2+Ch=2H2O

答案D

解析通入氢气的一极为负极，故a极为负极，通入氧气的一极为正极，故b极

为正极。A项，没有指明为标准状况，不能计算上的体积；B项，b极为正极，

已知固体酸燃料电池以CsHSCU固体为电解质传递H+,则正极的电极反应式为：

O2+4H++4e-=2H2O；C项，原电池中，阳离子从负极移向正极，故H-在固体

酸膜中由a极流向b极；D项，燃料电池的总反应式相当于燃料燃烧的反应，电

池总反应可表示为：2H2+O2=2H2OO

10.普通锌镒干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为7n+2NHK1+

2MnO2=Zn（NH3）2Cl24-2MnO（OH）,下列说法不正确的是（）

石墨棒

二氧化镭、炭黑、

气化钺、氯化锌

A.石墨作正极

B.锌发生氧化反应

C.电池工作时，电子从石墨经导线流向锌

D.电池工作时，每消耗6.5g锌，线路中会转移（）.2NA电子

答案C

解析锌筒作负极，石墨作正极，故A正确；电池中锌失去电子，发生氧化反应，

故B正确；电池中电子从负极流向正极，即从锌经导线流向石墨，故C错误；锌

为负极，失电子发生氧化反应，每消耗6.5gZn,即0.1mol锌，则失去0.2mol

电子，故线路中转移0.2NA电子，D正确。

11.（2022•徐州高一期末）一种腓（N2H。燃料电池的二作原理如图所示。下列说法正

确的是（）

用电器

质子交换膜

A.a作正极

B.该装置将电能转化为化学能

2++3+

C.电池内发生的反应有：4Fe+02+4H=4Fe+2H2O

D.当有32gN2H4反应时,消耗22.4LCh

答案C

解析由图可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，a为原电池的负极，

肿在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4—4b

=N2f+4H+,b为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，

电极反应式为Fe3++e-=Fe2+,放电生成的亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成

2++3+

铁离子和水，反应的离子方程式为4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O<>A项，由

分析可知，a为原电池的负极；B项，由分析可知，该装置为化学能转化为电能

的燃料电池；C项，由分析可知，电池内发生的反应为亚铁离子酸性条件下与氧

气反应生成铁离子和水,反应的离子方程式为4Fe=+O2+4H'=4Fe3++2H2O；

D项，缺标准状况下，无法计算32g腓反应时消耗氧气的体积。

12.(2022・济南高一期中)在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化

学反应及其能量变化，合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能

源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请回答下列问题：

⑴一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是Ni(h+Fe+2H2。Fe(OH)2

+Ni(OH)2o则该电池放电时发生还原反应的物质是(填字母)。

A.NiOzB.Fe

C.Fe(OH)2D.Ni(OH)2

⑵科学家制造出了一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高，可用于航天航

空。如图甲所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH4和

空气，其中固体电解质是掺杂了丫2。3的ZrO2固体，它在高温下能传导则c

电极的名称为(填“正极”或“负极”)，d电极上的电极反应式为

此流的方回

稀土金属材料质子交换膜

图甲图乙

⑶绿色电源“直接二甲醛(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理如图乙所示。H'的移

动方向为由(填“A”或"B"，下同)电极到电极。写出B电极的电

极反应式：。

(4)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳

定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FCO4+8H2O华,3Zn(OH)2+

2Fe(OH)3+4KOHo

①放电时，正极发生(填“氧化”或“还原”)反应。已知负极的电极反

应式为Zn—2e-+2OH-=Zn(OH)2，则正极的电极反应式为

②放电时，(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。

答案(DA

⑵正极CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O

⑶ABO2+4e-+4H+=2H2O

-

(4)①还原FeOS"+3e+4H2O=Fe(OH)3+5OH一②正

解析(1)根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据

元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为Fe,发生氧化反应，正极

为NiCh,发生还原反应，故答案为A；(2)根据图示，电流由c经导线流向d,所

以c是正极、d是负极；c电极氧气得电子生成氧离子，c电极反应式是O2+4e-

=2O2-,d电极甲烷失电子生成二氧化碳和水，d电极反应式为CH4+4C>2--8c

-=CO2+2H2O；(3)通入氧气的电极B为正极，则电极A为负极，在原电池中

阳离子由负极移向正极，故氢离子由A移向B：B电极为正极，氧气得电子生成

水，故电极方程式为。2+4-+4H,=2比0；(4)①放电时，正极得电子，发生还

原反应，放电时总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4K0H,

--

负极反应式为Zn-2e+20H=Zn(OH)2,则正极反应式为FeO厂+3广+

4H2O=Fe(OH)3+5OH一。②放电时，正板反应式为FeOr+3e-4-

-

4H2O=Fe(OH)3+5OH,生成氢氧根离子，负极反应式为Zn-2e-+20H一

=Zn(OH)2,消耗氢箪根离子，因此放电时，正极附近溶液的碱性增强。

B级素养培优练

13.(2022•青岛高一检测)银锌电池是一种常见化学电源，反应原理为Zn+Ag2O+

H2O=Zn(OH)2+2Ag,其工作示意图如图所示。下列说法正确的是()

Zn电极Agq电极

KOH

溶液

A.Zn为负极，电极反应式为Zn—2e=Zn"

B.电流从Ag2O电极经外电路流向Zn电极

C.理论上每转移1mol电子，Ag?O电极质量减少16g

D.KOH不参与电池反应，其溶液浓度始终保持不变

答案B

解析A项，Zn为负极，在碱性环境中生成氢氧化锌，电极反应式为Zn—2e-+

2OH-=Zn(0H)2；B项，电流从电源的正极沿着导线流向负极，Zn为负极，Ag2O

为正极，则电流从AgzO电极经外电路流向Zn电极；C项，正极反应为Ag20+

--

H2O+2e=2OH+2Ag,理论上每转移2moi电子，即有ImolAgzO转变为

2moiAg、电极质量减少16g,则理论上每转移1mol电子，AgzO电极质量减少

8g;D项，从电池总反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag可知KOH不参与电

池反应，但水消耗了，故通常情况下，其溶液浓度逐渐增大。

14.一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe+2O2=Fe3O4)的装置如图所示，下列说

法错误的是()

,多孔碳

Fe：：中空气

KOH溶液催化剂

A.Fe极为电池负极

B.KOH溶液为电池的电解质溶液

C.电子由多孔碳极沿导线移向Fe极

D.5.6gFe参与反应,导线中转移1.605XR23个电子

答案C

解析A项，该电池中铁失去电子为电池负极；B项，KOH溶液为电池的电解质

溶液；C项，电子由Fe极沿导线移向多孔碳极；D项，根据电池反应3Fe+

2O2=Fe3C)4可知，3moi铁参与反应时转移8moi电子，故5.6gFe参与反应，

导线中转移约1.605X1023个电子。

15.(2022・华中师