2026《金版教程》高考复习方案化学创新版-第3讲 原电池　化学电源

第3讲原电池化学电源1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能正确判断原电池的两极。2.知道常见化学电源的种类及其工作原理；能书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式；了解燃料电池的工作原理及应用。3.体会研制新型电池的重要性，能够书写新型化学电源的电极反应式。考点一原电池的工作原理1．原电池的概念及构成条件(1)概念原电池是把eq\x(\s\up1(01))化学能转化为eq\x(\s\up1(02))电能的装置。(2)构成条件2．原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例)装置图电极材料负极：eq\x(\s\up1(01))锌片正极：eq\x(\s\up1(02))铜片电极反应eq\x(\s\up1(03))Zn－2e－=Zn2＋eq\x(\s\up1(04))Cu2＋＋2e－=Cu反应类型eq\x(\s\up1(05))氧化反应eq\x(\s\up1(06))还原反应电子流向由eq\x(\s\up1(07))锌片沿导线流向eq\x(\s\up1(08))铜片电解质溶液中离子流向电解质溶液中，阴离子向eq\x(\s\up1(09))负极迁移，阳离子向eq\x(\s\up1(10))正极迁移电流方向由eq\x(\s\up1(11))铜片沿导线流向eq\x(\s\up1(12))锌片盐桥中离子移向盐桥中含有饱和KCl溶液，eq\x(\s\up1(13))K＋移向正极区，eq\x(\s\up1(14))Cl－移向负极区电池总反应式eq\x(\s\up1(15))Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu两类装置的不同点Zn与Cu2＋直接接触，会有部分化学能直接转化为热能，能量损耗较多Zn与Cu2＋不直接接触，最大限度地将化学能转化为电能，能量损耗较少重点强调盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：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；③可以提高能量转化效率。(3)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池效率高。3．原电池的应用(1)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作eq\x(\s\up1(01))负极的金属比作eq\x(\s\up1(02))正极的金属活泼。(2)加快氧化还原反应的速率一个eq\x(\s\up1(03))自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率eq\x(\s\up1(04))加快。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率eq\x(\s\up1(05))加快。(3)设计化学电源实例：根据Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag设计电池：(4)用于金属的防护(后文细讲)判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。(1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。(×)错因：电子不能通过电解质溶液。(2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。(×)错因：原电池中，阳离子移向正极。(3)两种活动性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。(×)错因：较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al原电池中铝作负极。(4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。(×)错因：加入少量CuSO4溶液后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。(5)C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2可设计成原电池。(×)错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(6)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(√)题组一认知与探析原电池工作原理1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是()①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．①②④C．②③D．①③④答案：B2．用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是()A．该装置将化学能转化为电能B．K＋从a极经阳离子交换膜移向b极C．工作一段时间，a极附近溶液pH会减小D．该装置的总反应为H2＋Cl2=2HCl答案：D解析：a极H2发生氧化反应，为负极；b极Cl2发生还原反应，为正极。H2在a极放电后消耗OH－，K＋从a极经阳离子交换膜移向b极，与生成的Cl－形成KCl，因此总反应是H2＋Cl2＋2OH－=2Cl－＋2H2O，D错误。思维建模原电池工作原理模型图注意：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若有离子交换膜，离子可选择性通过离子交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。题组二科学探究原电池原理的应用3．根据反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式：①不含盐桥②含盐桥负极：__________________________正极：__________________________答案：①不含盐桥②含盐桥负极：Cu－2e－=Cu2＋正极：Fe3＋＋e－=Fe2＋4.控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。(1)反应开始时，乙池中石墨电极的名称：______________，反应类型：______________；甲池中发生______________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________________。(2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙池中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为__________________。答案：(1)负极氧化反应还原Fe3＋＋e－=Fe2＋(2)正I2＋2e－=2I－反思归纳(1)电极材料必为导体，可以是金属材料，也可以是非金属材料(如石墨)。(2)正极反应式＋负极反应式＝总反应方程式。考点二常见的化学电源1．一次电池(1)碱性锌锰电池(如图1)负极材料为eq\x(\s\up1(01))Zn，正极材料为MnO2，电解质为KOH。电极反应：负极：eq\x(\s\up1(02))Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：eq\x(\s\up1(03))2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)纽扣式锌银电池(如图2)负极材料为eq\x(\s\up1(04))Zn，正极材料为eq\x(\s\up1(05))Ag2O，电解质溶液为KOH溶液。电极反应：负极：eq\x(\s\up1(06))Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：eq\x(\s\up1(07))Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。2．二次电池(1)铅酸蓄电池铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其正极材料为eq\x(\s\up1(01))PbO2，负极材料为eq\x(\s\up1(02))Pb，电解质溶液为稀硫酸。总反应为eq\x(\s\up1(03))Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O。(2)锂离子电池一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，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LixCy＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为负极：eq\x(\s\up1(08))LixCy－xe－=xLi＋＋Cy；正极：eq\x(\s\up1(09))Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2。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：eq\x(\s\up1(01))O2＋4e－＋4H＋=2H2O，负极：eq\x(\s\up1(02))CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋。②碱性溶液正极：eq\x(\s\up1(03))O2＋4e－＋2H2O=4OH－，负极：CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)正极：eq\x(\s\up1(04))O2＋4e－=2O2－，负极：eq\x(\s\up1(05))CH3OH－6e－＋3O2－=CO2＋2H2O。④熔融碳酸盐(COeq\o\al(2－,3))正极(通入CO2)：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)，负极：CH3OH－6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2＋2H2O。判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。(×)错因：MnO2是正极材料。(2)手机、电脑中使用的锂电池属于二次电池。(√)(3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极质量增加。(×)错因：放电时，正、负极的质量均增加。(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中的负极反应为2H2－4e－=4H＋。(×)错因：碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－=2H2O。(5)熔融碳酸盐甲烷燃料电池正极电极反应式为O2－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=2CO2。(×)错因：正极O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)。(6)二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生氧化反应。(×)错因：充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。题组一理解与探析一次电池和二次电池1.纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是()A．Zn为负极，发生氧化反应B．电池工作时，电子由MnO2流向ZnC．正极反应：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－D．电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)答案：B2．(2025·惠州市高三调研考试)我国科学家研发了一种Na­CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na=2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充电时，阳极反应为Na＋＋e－=Na答案：D解析：充电时，电池内发生的是原电池反应的逆反应，故阳极反应为2COeq\o\al(2－,3)＋C－4e－=3CO2↑，D错误。思维建模二次电池的解题模板因此，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”。注意：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相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。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书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。题组二模型认知燃料电池3.(2025·海南省海口市高三质量检测)H2是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是()A．该电池可将化学能完全转化为电能B．该电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极C．a电极的电极反应式为H2－2e－＋O2－=H2OD．该电池工作时，当外电路中有0.1mole－通过时，b极消耗0.56LO2答案：C解析：由示意图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a为负极，b为正极。电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，A错误；该电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，B错误；b极的电极反应式为O2＋4e－=2O2－，每消耗1molO2转移4mol电子，则当外电路中有0.1mole－通过时，b极消耗0.025molO2，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56L，D错误。4．酸性甲醇燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A．Pt(b)为正极B．工作时，H＋由a极室向b极室迁移C．Pt(a)的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋D．工作时，电子从Pt(a)经负载流向Pt(b)，再经电解质溶液流回Pt(a)答案：D解析：电子不经过电解质溶液，D错误。反思归纳(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注意电子守恒。题组三探究与创新新型电池5．(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌。下列说法错误的是()A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23gB．充电时，阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－=Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换答案：A解析：放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na＋；Na＋通过隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na＋进入右侧溶液，溶液中有1molNa＋从右侧进入左侧，并与正极的Na3－xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为46g，A错误。6．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是()A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1mol电子，理论上CCl4吸收0.5molCl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大答案：A解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－=2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl溶液中迁移，故B错误；放电时每转移1mol电子，根据正极反应式：Cl2＋2e－=2Cl－，知理论上CCl4释放0.5molCl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－=Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。1.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是()A．电池工作时，MnO2发生氧化反应B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动C．环境温度过低，不利于电池放电D．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为2×6.02×1023答案：C解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O=MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O=MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。2．(2024·全国甲卷)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是()A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2=ZnMn2O4C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH答案：C解析：充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2＋向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，则充电时阴极反应为Zn2＋＋2e－=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为0.010mol)，电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－=MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020mol，D不正确。3．(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是()A．电池总反应为2C6H12O6＋O2=2C6H12O7B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用C．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a答案：C解析：由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－=2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2=2C6H12O7；根据反应2C6H12O6＋O2=2C6H12O7可知，1molC6H12O6参加反应时转移2mol电子，18mgC6H12O6的物质的量为0.1mmol，则消耗18mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入，C错误。4．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是()A．Ag作原电池正极B．电子由Ag经活性炭流向PtC．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．每消耗标准状况下11.2L的O2，最多去除1molCl－答案：B解析：O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2L的O2，转移电子2mol，此时有2molAg转化为Ag＋，故最多去除2molCl－，D错误。5.(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是()A．b电极为电池正极B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量答案：A解析：电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－=Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C项分析可知，每消耗1kgAleq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即\f(1000,27)mol))，电池最多向外提供eq\f(1000,27)mol×3＝eq\f(1000,9)mol电子的电量，D错误。6．(2024·浙江6月选考节选)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃，101kPa)NaBH4(s)＋2H2O(l)=NaBO2(aq)＋4H2(g)ΔH<0请回答：氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是____________________________。该电池以3.2A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5L/mol；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间(s)；NA＝6.0×1023mol－1；e＝1.60×10－19C。]答案：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)70%解析：根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，0.49LH2的物质的量n(H2)＝eq\f(0.49L,24.5L/mol)＝0.02mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－=2H＋，转移电荷量为2×0.02mol×6.0×1023mol－1×1.60×10－19C＝3840C，工作电荷量为(3.2×14×60)C＝2688C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为eq\f(2688C,3840C)×100%＝70%。课时作业[建议用时：40分钟]选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．(2025·广东六校高三联考)贮备电池将电池的一种组成部分(如电解质溶液)与其他部分隔离备用，使用时可迅速被激活并提供足量电能。Mg­AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池放电时，下列说法不正确的是()A．海水作电解质溶液B．Mg作负极发生氧化反应C．正极反应为AgCl＋e－=Cl－＋AgD．Cl－由负极向正极迁移答案：D解析：原电池工作时阴离子向负极移动，故Cl－由正极向负极迁移，D错误。2．某公司推出一款铁－空气燃料电池，成本仅为锂电池的eq\f(1,10)，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，M为正极B．放电一段时间，KOH溶液浓度不变C．充电时，N极的电极反应式中包括：Fe2O3＋H2O＋2e－=2FeO＋2OH－D．放电时，K＋从M移向N答案：D解析：由题图可知，放电时，N极Fe失去电子作为负极，则M极为正极，充电时，N极为阴极，M极为阳极。由分析可知，A正确；放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物，所以KOH溶液的浓度不变，B正确；充电时，N极为阴极，铁的氧化物被还原，电极反应式中包括Fe2O3＋H2O＋2e－=2FeO＋2OH－，C正确；原电池中阳离子移向正极，则放电时，K＋从N移向M，D错误。3．科学家研发出一种甲醇微生物燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．该电池需要在高温下才能正常工作B．电池工作时，正极区域电解质溶液的pH减小C．负极电极反应式为CH3OH＋8OH－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OD．当转移0.1mol电子，消耗标准状况下O2的体积为0.56L答案：D解析：从图中可以看出，O2作氧化剂，得电子化合价降低，B电极作燃料电池的正极，A电极作燃烧电池的负极。微生物在高温下将失去活性，所以该电池不能在高温下工作，A不正确；电池工作时，正极区域发生反应O2＋4e－＋4H＋=2H2O，负极区域产生的H＋透过离子交换膜进入正极区域，正极区域电解质溶液的pH基本不变，B不正确；电解质呈酸性，负极电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋，C不正确；在燃料电池中存在下列关系：O2～4e－，当转移0.1mol电子，消耗标准状况下O2的物质的量为0.025mol，体积为0.025mol×22.4L·mol－1＝0.56L，D正确。4．(2025·海南省海口市临高中学高三学业水平诊断)近日，华中科技大学某课题组开发了一种可充电锌－空气/碘化物混合电池，该电池的放电过程如图所示：下列叙述错误的是()A．放电时，电极B发生氧化反应B．充电时，电极A接直流电源的正极C．放电时，理论上每消耗65gZn，消耗标准状况下氧气的体积为11.2LD．充电时，阳极发生的电极反应之一为I－－6e－＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O答案：C解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，故B为负极，A极氧气、碘酸根离子得到电子发生还原反应，A为正极。放电时，理论上每消耗65gZn，由于正极上碘酸根离子也会参与反应，故消耗标准状况下氧气的体积小于11.2L，C错误。5．为提升电池循环效率和稳定性，科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D­Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D­Zn­NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn＋2NiOOH＋H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))ZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是()A．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区B．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OC．放电时负极反应为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2OD．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高答案：A解析：放电过程中OH－向负极区移动，A错误。6．某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是()A．电极甲的电极反应为N2H4－4e－=N2↑＋4H＋B．电池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2OC．电池内电路中电流由电极乙流向电极甲D．每32gN2H4参与反应，有1molO2－移向电极甲答案：B解析：该电池中电极甲为负极，电极乙为正极，电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C错误；电极甲为负极，电极反应为N2H4＋2O2－－4e－=N2↑＋2H2O，可知每32gN2H4参与反应，有2molO2－移向电极甲，A、D错误。7．(2025·南京六校高三联合调研考试)某过渡金属(M)－锂离子电池的结构如图所示，总反应式为LixCn＋LiyMO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Lix－1Cn＋Liy＋1MO2，下列说法不正确的是()A．放电时电子从Cn流入Al，还原电极B中的金属元素MB．充电时电极B的反应式为Liy＋1MO2－e－=LiyMO2＋Li＋C．电解质不能用水溶液，但可用离子液体D．当Li＋移向电极A时，化学能转化为电能答案：D解析：由总反应式可知，放电时LixCn转化为Lix－1Cn，电极A发生反应：LixCn－e－=Li＋＋Lix－1Cn，即电子从集流器Cn流入集流器Al，电极B发生反应：LiyMO2＋Li＋＋e－=Liy＋1MO2，金属元素M被还原，A正确；充电时Liy＋1MO2转化为LiyMO2，电极反应式为Liy＋1MO2－e－=LiyMO2＋Li＋，B正确；由于金属锂能与水发生反应，所以电解质不能用水溶液，可以用能导电的离子液体，C正确；当Li＋移向电极A时，Lix－1Cn转化为LixCn，由总反应式可知该过程为充电过程，是电能转化为化学能的过程，D错误。8．某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2AgCl(s)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Ag(s)＋2HCl。下列说法错误的是()A．放电时，左边电极为负极B．放电时，溶液中H＋向右边电极移动C．充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag－e－＋Cl－=AgClD．充电时，当左边电极生成1molH2时，电解质溶液减轻2g答案：D解析：由反应2HCl＋2Ag(s)eq\o(=,\s\up7(充电))2AgCl(s)＋H2↑可知，充电时，当左边电极生成1molH2时，电解质溶液中会减少2molHCl，则减少的质量为73g，故D错误。9．(2025·贵州高考适应性测试)钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如下)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是()A．放电时，a电极发生还原反应B．放电时，b电极的电势低于a电极C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑D．充电时，每转移2mol电子，理论上有2molNa＋由b电极迁移到a电极答案：D解析：钠为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极，则b为正极，A错误；放电时，a为负极，b为正极，b电极的电势高于a电极，B错误；放电时，a为负极，b为正极，充电时，b电极为阳极，由于选择性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故电极上不是氯离子放电，C错误；充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移2mol电子，理论上有2molNa＋由b电极迁移到a电极，D正确。10．(2025·北京海淀高三期末)直接H2O2­H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是()A．电极Ⅰ为负极B．电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋=2H2OC．电池总反应为2H2O2=O2↑＋2H2OD．该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异答案：C解析：燃料电池放电过程中，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，电子由负极经外电路流向正极，由图中电子的移动方向可知，电极Ⅰ为负极，电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－=2H2O＋O2↑，A正确；电极Ⅱ为正极，电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋=2H2O，B正确；该电池放电过程中，正极区的H＋来自H2SO4，负极区的OH－来自KOH，K＋通过阳离子交换膜进入正极区与SOeq\o\al(2－,4)结合生成K2SO4，因此该电池的总反应方程式为2H2O2＋2KOH＋H2SO4=4H2O＋K2SO4＋O2↑，C错误；由该电池的工作原理可知，在酸性环境中H2O2以氧化性为主，在碱性环境中H2O2以还原性为主，因此该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确。11．难溶电解质的溶度积Ksp难以被直接测量，根据溶液中相关离子浓度会对电池