第17講原電池化學(xué)電源（講義）-2023年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義（解析版）

f

第17講原電池化學(xué)電源

考綱要求：

1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。

2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。

考點(diǎn)一原電池及其工作原理

1.原電池

(1)概念：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

(2)構(gòu)成條件

①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活動(dòng)性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。

②活動(dòng)性不同的兩電極(金屬或石墨)。

③形成閉合回路。形成閉合回路需三個(gè)條件：電解質(zhì)溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極

插入電解質(zhì)溶液中。

2.原電池的工作原理

圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。

說(shuō)明：裝置乙鹽橋中裝有飽和的KCkKNo3等溶液和瓊脂制成的凍膠。

⑴原理分析。

電極名稱(chēng)負(fù)極正極

電極材料Zn片CU片

電極反應(yīng)Zn_2e=Zn2+Cu2+÷2e=Cu

反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由Zn片沿導(dǎo)線(xiàn)流向Cu片

鹽橋中

鹽橋含飽和KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，κ+移向正極，C「移向負(fù)極

離子移向

電池反應(yīng)

Zu÷Cu2+=Zn2++Cu

方程式

①連接內(nèi)電路形成閉合回路

鹽橋作用

②平衡電荷，使原電池能持續(xù)產(chǎn)生電流

原電池I：溫度升高，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，兩極反應(yīng)在相同區(qū)

裝置差異

域，部分Zn與C/+直接反應(yīng)，使電池效率降低

比較

原電池II：溫度不變，化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為電能，兩極反應(yīng)在不同區(qū)域，

Zn與Cu?+隔離，電池效率提高，電流穩(wěn)定

3.原電池中的三個(gè)移動(dòng)方向

電子方向從負(fù)極流出沿導(dǎo)線(xiàn)流入正極

電流方向從正極沿導(dǎo)線(xiàn)流向負(fù)極

離子遷移方向電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽(yáng)離子向正極遷移

4.原電池工作時(shí)導(dǎo)電粒子流向(如圖)

5.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

I列物質(zhì)II按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物,

I標(biāo)得失I——I找出得失電子的數(shù)量

O

I看環(huán)境II電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中不會(huì)生成H+。

I配守恒II配平后的電極反應(yīng)式要遵循電荷守恒、質(zhì)量守恒和得失電子守恒

O

I兩式加I

I驗(yàn)總式I在得、失電子相等時(shí)，將兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證1.概念和

6.原電池原理的應(yīng)用

(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反

應(yīng)時(shí)加入少量CUSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。

(2)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。

(3)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。

圜基礎(chǔ)通關(guān)練

1.圖為某原電池裝置，其總反應(yīng)為Fe+CM+=Fe2++Cu.有關(guān)說(shuō)法不正確的是

A.能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.CU為原電池的負(fù)極

C.電子從Fe經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向CUD.CU電極上有固體析出

【答案】B

【解析】Fe的化合價(jià)由0價(jià)變成+2價(jià)，Cu的化合價(jià)有+2價(jià)變成0價(jià)，故Fe是負(fù)極，Cu是

正極。

A.根據(jù)題干信息可知，該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確;

B.由以上分析可知，銅是原電池的正極，B錯(cuò)誤;

C.鐵是負(fù)極，失去電子，電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)流向銅，C正確;

D.正極Cu2+變成Cu,故CU電極上有固體析出，D正確;

故選B0

【解析】原電池的構(gòu)成條件：①有兩個(gè)活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③

兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

A.兩電極活潑性不同，能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而且形成了閉合回路，符合原電池的

構(gòu)成條件，能形成原電池，故A正確;

B.乙醇不是電解質(zhì)，不能形成原電池，故B錯(cuò)誤;

C.蔗糖溶液不是電解質(zhì)，不能形成原電池，故C錯(cuò)誤；

D.鈿和碳都不能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能形成原電池,

故D錯(cuò)誤；

故選Ao

3.下列關(guān)于如圖所示裝置的敘述中錯(cuò)誤的是

A.銅是正極，表面有氣泡產(chǎn)生B,鋅是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小

C.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅片

【答案】C

【解析】該原電池鋅與硫酸反應(yīng)，銅與硫酸不反應(yīng)，說(shuō)明鋅為負(fù)極，銅為正極。

A.銅是正極，銅表面是氫離子得到電子變?yōu)闅錃?，其表面有氣泡產(chǎn)生，故A正確；

B.鋅是負(fù)極，鋅失去電子變?yōu)殇\離子，其質(zhì)量逐漸減小，故B正確；

C.該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯(cuò)誤；

D.鋅為負(fù)極，銅為正極，則電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向銅片，故D正確。

綜上所述，答案為C。

4.2021年我國(guó)科學(xué)家研究設(shè)計(jì)了可充電K-Co2電池，其工作原理示意圖如下所示，圖中

虛線(xiàn)箭頭、實(shí)線(xiàn)箭頭分別表示放電、充電過(guò)程。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.該電池可選用KQO；水溶液作電解液

B.充電時(shí)，電極b應(yīng)連接電源的正極

C.放電時(shí)，電子通過(guò)外電路由電極a流向電極b

D.放電時(shí)，電極b的電極反應(yīng)式為3CC）2+4e=2CO；+C

【答案】A

【解析】由題意虛線(xiàn)箭頭、實(shí)線(xiàn)箭頭分別表示放電、充電過(guò)程，則放電時(shí)電極b上二氧化碳

得電子，作正極，電極反應(yīng)式為3C02+4e=2C0j+C,電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為

KSn-e=K++S∏o

A.該電池的負(fù)極為合金KSn,K是活潑金屬，會(huì)和水劇烈反應(yīng)，故電解液不可以含水，A

錯(cuò)誤；

B.放電時(shí)b為正極，則充電時(shí)，電極b應(yīng)連接電源的正極，B正確；

C.原電池放電時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)從負(fù)極流向正極，則放電時(shí)，電子通過(guò)外電路由電極a流向

電極b,C正確；

D.由分析可知放電時(shí)，電極b的電極反應(yīng)式為3CO]4e=2CO"C,D正確；

答案選A。

（1）只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池。

（2）在原電池中活潑性強(qiáng)的金屬不一定作負(fù)極，但負(fù)極一定發(fā)生氧化反應(yīng)。

（3）電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，溶液中的離子不能通過(guò)鹽橋。

（4）負(fù)極失去的電子總數(shù)一定等于正極得到的電子總數(shù)。

（5）同一氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)的速率一定比直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)的速率快。

（6）電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H卡應(yīng)結(jié)合OH

-生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒及電子得失守恒。

（7）原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線(xiàn)連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極相接

觸。

（8）電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線(xiàn)中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整

的閉合回路。

(9)無(wú)論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。

(10)注意鹽橋不能用一根導(dǎo)線(xiàn)連接，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)是不能傳遞陰陽(yáng)離子的。用導(dǎo)線(xiàn)連接后相當(dāng)

于一個(gè)是原電池，一個(gè)是電解池。

5查缺補(bǔ)漏練

5.將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是

A.兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極

C.兩燒杯中溶液的C(H+)均減小D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢

【答案】C

【解析】A.甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線(xiàn)連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極，銅片表面有氨氣產(chǎn)

生，A錯(cuò)誤；

B.甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線(xiàn)連接，甲構(gòu)成原電池，銅是正極；乙中銅、鋅沒(méi)有連接，不構(gòu)

成原電池，B錯(cuò)誤；

C.兩燒杯中都發(fā)生Zn+2H+=Zn"+H?T反應(yīng)，溶液的c(H*)均減小，C正確；

D.甲燒杯中，銅、鋅用導(dǎo)線(xiàn)連接，甲構(gòu)成原電池，產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，D錯(cuò)誤；

故選C。

6.一些常見(jiàn)反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

①H2(g)+CU(g)=2HCl(g)Δ∕∕=-184kJ∕mol

②HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(I)ΔH=-57.3kJ/mol

③N2(g)+O?(g)=2Nθ(g)ΔH=+183kJ/mol

④Fe(S)+2Fea(aq)=3Fe"(aq)ΔW=-170.3kJ∕mol

欲利用以上反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池裝置，下列說(shuō)法正確的是

A.①不可以設(shè)計(jì)成原電池裝置B.②不可以設(shè)計(jì)成原電池裝置

C.③可以設(shè)計(jì)成原電池裝置D.④中反應(yīng)物只有接觸才能形成原電池裝置

【答案】B

【解析】只有自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng)才可以設(shè)計(jì)成原電池。

A.①是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成燃料電池，故A錯(cuò)誤；

B.②不是氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故B正確；

C.③是吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故C錯(cuò)誤；

D.將鐵放入FeCl2溶液中，將FeCI3放入另一個(gè)裝置中，兩個(gè)裝置之間用鹽橋連接，反應(yīng)

物不直接接觸，④也可形成原電池，故D錯(cuò)誤；

故選Bo

7.利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說(shuō)

法不正確的是

A.a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕

B.一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面

C.a處溶液的PH增大，b處溶液的PH減小

D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe-2e-Fe2+

【答案】C

【解析】A.U型管左邊裝置是中性溶液，所以發(fā)生吸氧腐蝕，右邊裝置是酸性溶液發(fā)生析

氫腐蝕，故A正確：

B.左邊裝置發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，消耗氧氣導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)減小，右邊裝置發(fā)生析氫腐蝕，生成

氫氣導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)增大，所以右邊的液體向左邊移動(dòng)，所以一段時(shí)間后，a管液面高于b管

液面，故B正確；

C.a處鐵失電子生成亞鐵離子，氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根

離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，所以a處PH不變：b處溶液變成硫酸亞鐵溶液，溶液的PH

值變大，故C錯(cuò)誤；

D.a、b兩處構(gòu)成的原電池中，鐵都作負(fù)極,所以負(fù)極上具有相同的電極反應(yīng)式:Fe-2e=Fe2+,

故D正確；

故答案選C。

8.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述中正確的是

A.電極I上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極

B.電極II的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu

C.該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子

【答案】C

【解析】由電池裝置圖可知，該電池為原電池，左側(cè)電極I為正極，三價(jià)鐵離子得到電子變

成二價(jià)鐵，右側(cè)電極Il為負(fù)極，銅失去電子變成二價(jià)銅離子，據(jù)此解答。

A.由分析可知，電極I為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；

B.由分析可知，電極II為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu-2e=Cu2+,故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)該電池的正負(fù)極反應(yīng)可知，該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,故C正

確；

D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，作用是傳遞離子而不是電子，故D錯(cuò)誤；

故答案選C。

一、原電池中正、負(fù)極的確定方法

1.一般情況下，常采用以下方法判斷原電池的正極和負(fù)極

判斷方法負(fù)極正極

①電極材料較活潑金屬較不活潑金屬或石墨

②通入物通入還原劑的電極通入氧化劑的電極

③兩極反應(yīng)類(lèi)型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極

④電子流向電子流出的電極電子流入的電極

(或電流方向)(或電流流入的電極)(或電流流出的電極)

⑤離子流向陰離子流向的電極陽(yáng)離子流向的電極

⑥電極質(zhì)量變化質(zhì)量減小的電極質(zhì)量增加的電極

⑦有無(wú)氣泡一有氣泡產(chǎn)生的電極

2.特殊情況

⑴金屬的活動(dòng)性受所處環(huán)境的影響。如Mg、AI的活動(dòng)性:在中性或酸性溶液中活動(dòng)性Mg>Al;

而在堿性溶液中，Al可以與OH反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與Al用導(dǎo)線(xiàn)連接后放入

NaoH溶液中，Al是負(fù)極，Mg是正極。

(2)Fe、CU相連，浸入稀HNC)3中，F(xiàn)e作負(fù)極；浸在濃HNC)3中，CU作負(fù)極(Fe發(fā)生鈍化)。

二、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

1.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

(1)書(shū)寫(xiě)步驟

(2)常見(jiàn)介質(zhì)

常見(jiàn)介質(zhì)注意事項(xiàng)

中性溶液反應(yīng)物若是H.得電子或OH-失電子，則H，或OH」均來(lái)自于水的電離

酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有OH-

堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有H*

水溶液不能出現(xiàn)-

2.用總反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式

(1)書(shū)寫(xiě)三步驟

步驟一：寫(xiě)出電池總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(〃0)。

步驟二：找出正、負(fù)極，失電子的電極為負(fù)極；確定溶液的酸堿性。

步驟三：寫(xiě)電極反應(yīng)式。

負(fù)極反應(yīng)：還原劑一〃e==氧化產(chǎn)物

正極反應(yīng)：氧化劑+"屋=還原產(chǎn)物

(2)書(shū)寫(xiě)技巧

若某電極反應(yīng)式較難寫(xiě)出時(shí)，可先寫(xiě)出較易的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反

應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫(xiě)的電極反應(yīng)式。

三、原電池設(shè)計(jì)程序

在設(shè)計(jì)原電池裝置時(shí)，首先要書(shū)寫(xiě)出總氧化還原反應(yīng)的離子方程式,確定原電池的正、負(fù)極，

再把總反應(yīng)的離子方程式拆寫(xiě)成氧化反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))和還原反應(yīng)(正極反應(yīng))。

鹽橋的組成及在原電池中的作用

組成：鹽橋中裝有飽和的KC1、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍

鹽橋中的離子流向：鹽橋中的陽(yáng)離子(K*)向正極區(qū)移動(dòng)，陰離子(C「或NO.；)向負(fù)極區(qū)移動(dòng)

作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流［若沒(méi)有鹽橋，當(dāng)反

應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后，負(fù)極的正電荷增多而導(dǎo)致電子(負(fù)電荷)難以流出，正極負(fù)電荷增多也

會(huì)導(dǎo)致電子流入困難，從而電池電流減弱］

能力提升練

9.某一次性電池原理如圖。該電池放電時(shí)，有關(guān)分析錯(cuò)誤的是

A.正極的電極反應(yīng)式：O2+4e+2H2O→4OH

B.電子由鎂電極流向多孔活性炭材料電極

C.理論上，外電路中流過(guò)2mol電子時(shí)，負(fù)極質(zhì)量增加58g

D.電池反應(yīng)產(chǎn)物Mg(OH)2經(jīng)過(guò)灼燒與還原可實(shí)現(xiàn)鎂的循環(huán)利用

【答案】C

【解析】由圖可知Mg電極作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-τMg(OH)2,多孔活性炭材

料電極作正極，電極反應(yīng)式為θ2+4e+2H2O→4OH-o

A.由分析可知多孔活性炭材料電極作正極，電極反應(yīng)式為02+4e+2H20τ40H-,A正確；

B.原電池裝置中電子由負(fù)極經(jīng)負(fù)載流向正極，故電子由鎂電極流向多孔活性炭材料電極，

B正確；

C.由負(fù)極電極反應(yīng)式Mg-2e-+2OHτMg(OH)2可知當(dāng)外電路中流過(guò)2mol電子時(shí)，產(chǎn)生Imol

Mg(OH)2,負(fù)極材料增重2molOH的質(zhì)量即34g,C錯(cuò)誤；

D.Mg(OH)2經(jīng)過(guò)灼燒可得MgO,再經(jīng)過(guò)還原得到Mg,可實(shí)現(xiàn)鎂的循環(huán)利用，D正確；

答案選C。

10.一種利用CH4消除Nc)X污染的工作原理如圖所示，裝置均用惰性電極，兩側(cè)電解質(zhì)溶

液為同濃度的鹽酸。下列說(shuō)法正確的是

A.No2發(fā)生氧化反應(yīng)

+

B.負(fù)極：CH4+2H20-8e→C02+8H

C.轉(zhuǎn)移0.8mol電子，有0.4molH+通過(guò)離子交換膜

D.工作一段時(shí)間，兩側(cè)電極室中溶液PH均減小

【答案】B

【解析】CHa生成CCh是氧化反應(yīng)，通入的一極是電源的負(fù)極，電極反應(yīng)式：CH4+

+

2H2θ-8e→CO2+8H,H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入電源的正極，與得電子后的NCh生成Nz和

H2Oo

A.據(jù)分析，NOz反應(yīng)生成了N2,得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；

B.據(jù)分析，負(fù)極：CH4+2H2O-8e-Co2+8H+,B正確；

C.該電源的外電路是電子移動(dòng)，內(nèi)電路是H+移動(dòng)，二者都帶一個(gè)單位電荷，根據(jù)得失電子

數(shù)相等，轉(zhuǎn)移0.8mol電子，則有0.8molH+通過(guò)離子交換膜，C錯(cuò)誤；

D.據(jù)分析，負(fù)極生成了H+,pH減小，正極消耗H+生成HzO,pH值增大，D錯(cuò)誤；

故選B0

11.下列關(guān)于Fe、Cu、Mg、Al四種金屬元素的說(shuō)法中不正確的是

A.四種元素的單質(zhì)只有三種能和鹽酸反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽和氫氣

B.制備AICI3、FecI3、CUCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法

C.將Mg棒和AI棒作為原電池的兩個(gè)電極插入NaoH溶液中，Mg棒上發(fā)生氧化反應(yīng)

D.鐵銹的主要成分是氧化鐵，銅銹的主要成分是堿式碳酸銅

【答案】C

【解析】A.CU單質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)，只有Fe、Mg、Al能和鹽酸反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽和氫氣，

A正確；

B.AICl3、FeCI3、CUCb加熱時(shí)水解程度增大，且生成的氯化氫容易揮發(fā)，加熱蒸干得到對(duì)

應(yīng)的氫氧化物，因此不能采用將溶液宜接蒸干的方法制備AICi3、FeCl3、CuCl2,B正確；

C.電解質(zhì)溶液為NaoH溶液時(shí)，Mg不與NaoH溶液反應(yīng)，而Al與Nac)H溶液反應(yīng)，所

以Al棒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D.鐵單質(zhì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕最終生成鐵銹，主要成分為氧化鐵；銅與空氣中的水、

氧氣、二氧化碳共同作用得到銅銹，主要成分為堿式碳酸銅，D正確；

綜上所述答案為C。

12.氟離子電池是新型電池中的一匹黑馬，其理論比能量高于鋰電池。一種氟離子電池的工

作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.放電時(shí)，b極是電源的正極

B.放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)aSrMnO4F2+2e=LaSrMnO4+2F

C.充電時(shí)，電極a接外電源的負(fù)極

D.放電時(shí)，電子由b極經(jīng)負(fù)載流向a極，再經(jīng)電解質(zhì)溶液流回b極

【答案】B

【解析】由于Mg是活潑金屬、Mg2+氧化性弱，所以該電池工作時(shí)Mg失去電子結(jié)合F生成

MgF2,即b電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg+2F-2e=MgF2,則a為正極，正極上

LaSrMnoF2+2e-=LaSrMnO4+2F;充電時(shí)，電解池的陽(yáng)極、陰極與原電池的正極、負(fù)極對(duì)應(yīng)，

即電解池的陽(yáng)極為原電池的正極、陰極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)與原電池的電極反應(yīng)相反,

所以電解池的陽(yáng)極電極反應(yīng)式為L(zhǎng)aSrMne)4+2F-2e=LaSrMnθ4F2,陰極反應(yīng)式為

MgF2+2e-=Mg+2F-,據(jù)此解答。

A.由于Mg是活潑金屬、Mg2+氧化性弱，所以原電池放電時(shí)，Mg失去電子、作負(fù)極，即

b為負(fù)極，則a為正極，A錯(cuò)誤；

B.a為正極，正極上LaSrMnOF2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為

LaSrMnO4F2+2e^=LaSrMnθ4+2F-,B正確；

C.充電時(shí)電解池的陽(yáng)極、陰極分別與原電池的正、負(fù)極連接，所以a接外電源的正極，C

錯(cuò)誤；

D.電子不經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液，在外電路中移動(dòng)，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是B。

考點(diǎn)二新型化學(xué)電源

1.一次電池

只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用。

(1)普通鋅鎰干電池

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+ZNH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

負(fù)極：—Zn-2e=Zn2_。

正極：2N苗+2廣=2NH3+H2f,2MnO2+H2=2MnOOH

(2)堿性鋅鐳干電池

負(fù)極(Zn),電極反應(yīng)式：

Zn+20H-2e=Zn(OH)2

4_怦粉和KOH正極(Mno2)，電極反應(yīng)式：

U的混合物

J-MnO1

屬外殼

JTMnO2+2H2O+2e=2MnooH+20H

總反應(yīng)：

Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2Mn00H

(3)鋅銀電池(圖二)

圖二

負(fù)極材料：Zn

電極反應(yīng)：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正極材料：AgjO

電極反應(yīng)：Ag20+H20+2e^=2Ag+20H

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次電池(以鉛蓄電池為例)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用

(1)放電時(shí)的反應(yīng)：(原電池)

①負(fù)極反應(yīng)：Pb(s)÷SθF(aq)-2e一^=PbSc)心)

②正極反應(yīng)：PbO2(S)+4H'(aq)+SθΓ(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(1)

③總反應(yīng)：Pb(s)+Pbc)2⑸+2H2S04(aq)=2PbS04(s)+2H2O(1)

(2)充電時(shí)的反應(yīng)：(電解池)

①陰極反應(yīng)：PbSO4(S)+2e^=Pb(s)+SθΓ(aq)

-

②陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4(S)+2H2O(1)-2e=PbO2(S)+4H(aq)+S0f(aq)

通市

③總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)≡=≡=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

放電時(shí)原電池的負(fù)極作充電時(shí)電解池的陰極。

【易錯(cuò)警示】：

(1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。

(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。

(3)可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。

3.燃料電池

(1)氫氧燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，目前最成熟的燃料電

池，可分為酸性和堿性?xún)煞N。

酸性堿性

_2H-4e-=4H+__-

負(fù)極反應(yīng)式2_2H2-4e+4OH=4H2O_

_O+4e+4H+=2HO-

正極反應(yīng)式22-_O2+4e+2H2O=4OH_

總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng)，燃料和氧化劑連續(xù)地由—外部—供給。對(duì)于燃料電池

要注意燃料在負(fù)極反應(yīng)，02在正極反應(yīng)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿性條

件下，Co2以CO歹形式存在。

【易錯(cuò)警示】：

!(1)熔融的金屬氧化物作介質(zhì)傳導(dǎo)0?

!負(fù)極：Hi—2e÷O2'=H2O:正極：02÷4e^^=202?

!(2)碳酸鹽作介質(zhì)

：負(fù)極：H2-2e^+CθΓ=H2θ+CO2;正極：O2+4e^+2CO2=2COΓ,

!(3)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

I總體思路：黑M極=I總反應(yīng)式-較簡(jiǎn)單一極

電極反應(yīng)式

!遵循原理，信息優(yōu)先，用守恒直接書(shū)寫(xiě)。

U________________________________________________________________________________________________

圜基礎(chǔ)通關(guān)練

1.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，有種銀鋅電池，其電極分別是Ag2θ和Zn,電

解質(zhì)溶液為KoH溶液，電極反應(yīng)式為：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e=2Ag

+20H-,總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=ZnO+2Ago根據(jù)上述反應(yīng)式，判斷下列敘述中正確的是

A.在使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的PH增大

B.在使用過(guò)程中，電子由Ag2θ經(jīng)外電路流向Zn極

C.Zn是負(fù)極，Ag2θ是正極

D.Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2θ極發(fā)生氧化反應(yīng)

【答案】C

【解析】A.根據(jù)元素化合價(jià)變化知，Zn失電子而作負(fù)極，負(fù)極上OH-參加反應(yīng)導(dǎo)致其濃度

減小，溶液的堿性降低，PH減小，故A錯(cuò)誤；

B.該原電池中，Zn是負(fù)極、Ag2θ是正極，電子從負(fù)極Zn沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極Ag2θ,故B錯(cuò)

誤；

C.電池反應(yīng)中Zn元素化合價(jià)由O價(jià)變?yōu)?2價(jià)、Ag元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)镺價(jià)，所以Zn

是負(fù)極、AgzO是正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，故C正確；

D.Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、AgzO得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤：

故選：Co

2.Li-O。電池比能量高，在汽車(chē)、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來(lái)科學(xué)家研究了一

種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+),驅(qū)動(dòng)陰

極反應(yīng)(l?+e^=Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li+O2

B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)

C.放電時(shí)，Li+從正極穿過(guò)離子交換膜向負(fù)極遷移

D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)θ2+2Li++2e-=Liq?

【答案】C

【解析】充電時(shí)光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e=Li+)和陽(yáng)極反應(yīng)

(Li2θ2+2h+=2Li++θ2),則充電時(shí)總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li+O2,結(jié)合圖示,充電時(shí)金屬Li電極

為陰極，光催化電極為陽(yáng)極；則放電時(shí)金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極；據(jù)此作答。

A.光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行充電，結(jié)合

陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)，充電時(shí)電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2θ2=2Li+Ch,A正確；

B.充電時(shí)，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽(yáng)極反應(yīng)與空穴有關(guān)，

故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；

C.放電時(shí)，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li+從負(fù)極穿過(guò)離子交換膜向正極遷

移，C錯(cuò)誤；

D.放電時(shí)總反應(yīng)為2Li+O2=Li2O2,正極反應(yīng)為O2+2Li++2e=Li2O2,D正確；

答案選C。

3.某科研小組用堿性甲烷燃料電池制備Co(HzPC)Jz,其工作原理如圖所示(已知電解裝置

的電極材料分別為金屬鉆和不銹鋼)：

下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.N電極為不銹鋼

B.電極n處電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+8OH=CO2+6H2O

C.電解一段時(shí)間后，N極區(qū)溶液PH增大

D.膜a、膜C均為陽(yáng)離子交換膜

【答案】B

【解析】根據(jù)圖示，M電極所在為陽(yáng)極室，M電極為陽(yáng)極，N電極為陰極，則堿性甲烷燃

料電池中m電極為正極，n電極為負(fù)極；據(jù)此分析作答。A.該裝置用于制備Co(H2PO2)2,

M電極為陽(yáng)極，則M電極為金屬Co,M電極的電極反應(yīng)為Co-2e=Co2÷,N電極為不銹鋼，

A正確；

B.n電極為堿性甲烷燃料電池的負(fù)極，n電極通入CH4,電極反應(yīng)式為C%8e+1()OH=CO；

+7H2O,B錯(cuò)誤；

C.N電極為陰極，N電極電極反應(yīng)為2H2θ+2e-=H2↑+2OH?電解一段時(shí)間后，N極區(qū)堿性

增強(qiáng)，溶液的PH增大，C正確：

D.陽(yáng)極室中的Co?+通過(guò)膜a進(jìn)入產(chǎn)品室，膜a為陽(yáng)離子交換膜，原料室中HJO2通過(guò)膜b

進(jìn)入產(chǎn)品室，膜b為陰離子交換膜，則原料室中Na+通過(guò)膜C進(jìn)入陰極室，膜C為陽(yáng)離子交

換膜，D正確；

答案選B。

4.已知蓄電池在充電時(shí)作電解池，放電時(shí)作原電池.如圖是鉛蓄電池的工作示意圖，其反

該電

應(yīng)原理為：Pbθ2+Pb+2HSθ4？==≥2PbSθ4+2HO下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()

2充電2

A.b電極放電后轉(zhuǎn)化為C電極

B.電極a和d都發(fā)生還原反應(yīng)

2

C.b的電極反應(yīng)式：Pb+SO4-2e→PbSO4

D.放電后硫酸溶液的PH增大

【答案】B

【解析】A.b是蓄電池負(fù)極，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Pb+SO4Z-2e=PbSO4,b電極放電后轉(zhuǎn)化

為PbSθ4電極，故A正確；

B.a是蓄電池的正極，a發(fā)生還原反應(yīng)，d是電解池陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，d極發(fā)生氧

化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；

2

C.b為蓄電池負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為：Pb+Sθ4-2e-PbSO4,故C正確;

D.放電時(shí)總反應(yīng)為Pbo2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,消耗硫酸，氫離子濃度降低，溶

液PH增大，故D正確；

選B0

可充電電池?？疾閮?nèi)容

(1)充、放電時(shí)電極的判斷。

(2)充、放電時(shí)電極反應(yīng)及反應(yīng)類(lèi)型的判斷。

(3)充、放電時(shí)離子(外電路中電子的移動(dòng)方向的判斷)。

(4)充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液離子濃度的變化，特別是酸、堿性的變化。

原電池中電流方向：外電路中由電池正極流向負(fù)極；電池內(nèi)部，由負(fù)極流回正極。

原電池中電子移動(dòng)方向：外電路中由電池負(fù)極流向電池正極，內(nèi)電路電解質(zhì)溶液中無(wú)電子通

過(guò)。

‘查缺補(bǔ)漏練

5.第三代混合動(dòng)力車(chē)目前一般使用鍥氫電池(M表示儲(chǔ)包合金)，電池總反應(yīng)式為

放電

H2+2NiOOH2Ni(OH)2o汽車(chē)上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力：下坡或剎車(chē)時(shí)，電池

處于充電狀態(tài)。下列說(shuō)法中正確的是

A.放電時(shí)甲為負(fù)極，充電時(shí)為陽(yáng)極

B.汽車(chē)上坡時(shí)發(fā)生圖中虛線(xiàn)所示的過(guò)程

C.汽車(chē)下坡電流的方向?yàn)椋杭纂姌OT發(fā)動(dòng)機(jī)T乙電極

D.汽車(chē)下坡時(shí)，甲電極周?chē)芤旱腜H減小

【答案】C

放電

【解析】銀氫電池總反應(yīng)H2+2NiOOH.-?2Ni(OH),放電過(guò)程(原電池原理：化學(xué)能轉(zhuǎn)化

羌電2

為電能)乙中NioOH得電子發(fā)生還原反應(yīng)作正極：NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH^?甲中

H2(以MHn形式)發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極：H2-2e-+20H-=2H2Oo充電過(guò)程(電解池原理:

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)乙作陽(yáng)極，Ni(OH)2失電子發(fā)生氧化，甲作陰極，水中的氫離子得電子

發(fā)生還原反應(yīng)。據(jù)此解答。

A.根據(jù)分析，放電時(shí)甲電極H?(以MHn形式)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極，充電時(shí)甲

電極2HzO+2e-=H2↑+2OH,發(fā)生還原反應(yīng)作陰極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.汽車(chē)上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力，發(fā)生原電池原理，發(fā)生圖中實(shí)線(xiàn)所示的過(guò)程。

下坡或剎車(chē)時(shí)，電池處于充電狀態(tài)，發(fā)生電解池原理，發(fā)生虛線(xiàn)所示過(guò)程，B說(shuō)法錯(cuò)誤；

C.汽車(chē)下坡電池處于充電狀態(tài)，甲作陰極乙作陽(yáng)極，電流從電源的正極流向陽(yáng)極，陰極流

向電源負(fù)極，不經(jīng)過(guò)內(nèi)電路，故電流方向?yàn)椋杭纂姌O一發(fā)動(dòng)機(jī)T乙電極，C項(xiàng)正確；

-

D.汽車(chē)下坡時(shí)電池處于充電狀態(tài)，甲電極為陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH,周?chē)芤簤A性

增強(qiáng)，PH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選C。

6.鐵銀蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：Fe+Ni203+3H20=Fe(OH)2+2Ni(OH)2o

下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是

A.放電時(shí)，溶液中OH-移向負(fù)極

B.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2

C.充電過(guò)程中，陰極附近溶液的PH降低

D.充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2θ3+3H2θ

【答案】C

【解析】根據(jù)放電時(shí)總反應(yīng)Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2可知，放電時(shí)，F(xiàn)e做

負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe+2OH-2e=Fe(OH)2,Ni2O3做正極，發(fā)生還原

反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Ni2θ3+3H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH；充電時(shí)，F(xiàn)e電極做陰極，陰極

電極反應(yīng)式為：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH?,Ni2O3做陽(yáng)極，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2Ni(OH)

2+2OH-2e-Ni2θ3+3H2Oo

A項(xiàng)、放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，溶液中OH-移向負(fù)極，故A正確：

B項(xiàng)、放電時(shí)，F(xiàn)e做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe(OH)2,電極反應(yīng)式為：Fe+20H-2e=Fe

(OH)2,故B正確；

C項(xiàng)、充電時(shí)，F(xiàn)e電極做陰極，陰極電極反應(yīng)式為：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH-,陰極附近溶

液的PH會(huì)升高，故C錯(cuò)誤；

D項(xiàng)、充電時(shí)，Ni2O3做陽(yáng)極,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2O3+3H2θ,故

D正確。

故選Co

7.下圖是Zn-空氣二次電池(鋅和鋁的某些性質(zhì)相似)，電池內(nèi)聚丙烯酸鈉吸收了KOH溶液

形成導(dǎo)電凝膠。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.放電時(shí)，K+向PVC-RU02電極移動(dòng)

B.放電時(shí)，鋅電極發(fā)生反應(yīng)為Zn-2e+4OH=Zn。；+2比0

C.充電時(shí)，陽(yáng)極附近PH減小

D.充電時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中每通過(guò)4mol電子，陰極產(chǎn)生22.4L（標(biāo)況下Kh

【答案】D

【解析】根據(jù)題干信息可知，Zn-二次電池中，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e+4OH-=Zn0；

+2H2O（Zn與AI性質(zhì)相似，在堿性條件下以Zn存在），正極氧氣得電子生成氫氧根離

子，其電極反應(yīng)式為：O2+4e+2H2O=4OH；充電時(shí)，電極反應(yīng)式相反，利用原電池與電

解池工作原理分析解答。

A.放電式Zn極為負(fù)極，PVC-RU。2電極為正極，所以K+向PVC-RUCh電極移動(dòng)，A正確；

B.放電時(shí)，鋅電極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)上述分析可知，其電極反應(yīng)式為

Zn-2e+40H-Znθj^+2H2O,B正確；

C.充電時(shí)，陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式為：4OH-4e=O2↑+2H2O,消耗氫氧根離子的同時(shí)生

成水，所以陽(yáng)極附近PH減小，C正確；

D.充電時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中每通過(guò)4mol電子，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為Imo1,所以標(biāo)況下其體

積為ImOl×22.4L√mol=22.4L,D錯(cuò)誤；

故選D。

8.某甲醇燃料電池裝置如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

-

A.乙池負(fù)極反應(yīng)為：CH3OH-6e+3CO;=4CO2↑+2H2O

B.乙池中電池工作時(shí)，Co:不斷移向負(fù)極

C.甲池中Cu電極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑

D.甲池中CU電極發(fā)生的反應(yīng)為2C1-消耗時(shí)，C極上放出氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為67.2L

【答案】C

【解析】乙為甲醇燃料電池，通入甲醇的一極負(fù)極、通入氧氣的一極為正極；甲池為電解池，

銅與電源正極相連，銅為陰極，C與電源負(fù)極相連，C為陰極.

A.乙池為原電池，乙醇在負(fù)極失電子生成二氧化碳，反應(yīng)式為CH30H-6e+3C01

=4CO2↑+2H2O,故A正確；

B.原電池中陰離子移向負(fù)極，乙池是原電池，電池工作時(shí)，COj不斷移向負(fù)極，故B正

確；

C.甲是電解池，銅與電源正極相連，銅是陽(yáng)極，CU電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu-2e=Cu2+,故C

錯(cuò)誤；

D.根據(jù)乙池中反應(yīng)CH3θH-6e+3Cθj=4Cθ2f+2H2θ,當(dāng)32g甲醇被消耗時(shí)，轉(zhuǎn)移電子

32s

產(chǎn)?x6=6mol,C極是電解池陰極，發(fā)生反應(yīng)2H++2e=H23根據(jù)電子守恒，放出3mol

32g∕mol

氫氣，體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為67.2L,故D正確；

選C。

一、燃料電池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

第一步：寫(xiě)出電池總反應(yīng)式

燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。

如甲烷燃料電池（電解質(zhì)為NaOH溶液）的反應(yīng)式為

CH4+2O2=CO2+2氏0①

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②

①式+②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O?

第二步：寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式

根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是隨著電解質(zhì)溶液的不同，

其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：

（1）酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

+

O2+4H+4e=2H2OO

（2）堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

O2+2H2O+4e=40H。

（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O?）環(huán)境下電極反應(yīng)式：

O2÷4ez^=2O20

（4）熔融碳酸鹽（如熔融K2CO3）環(huán)境下電極反應(yīng)式：

O2+2CO2+4e=2C0f?

第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式

電池反應(yīng)的總反應(yīng)式一電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)?2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此

兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除02。

二、二次電池的解題思路

能力提升練

9.研究人員設(shè)計(jì)出新型固體氧化物燃料電池（如圖），利用該燃料電池在高溫下可實(shí)現(xiàn)乙烷

脫氫制乙烯，并產(chǎn)生電能，下列敘述錯(cuò)誤的是

A.C2H6-C2H4發(fā)生氧化反應(yīng)

B.ImolC2H6轉(zhuǎn)化為C2H4時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA

C.N極為正極，電極反應(yīng)為：Ch+4e-+2H2C)=4OH-

D.該電池工作時(shí)電子從M電極經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向N電極

【答案】C

【解析】A.C2H6-C2H4變化過(guò)程中C的化合價(jià)從-3到-2價(jià)，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A

正確；

B.ImolC2H6->C2H4轉(zhuǎn)移電子為1x2XImOl=2mol,即ImOIC2也轉(zhuǎn)化為C2H4時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)

為2NA,故B正確；

C.電解質(zhì)中有H+,則正極反應(yīng)為02在酸性介質(zhì)中的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4H++4e=2H2O,

故C錯(cuò)誤：

D.該電池的M極為負(fù)極，N極為正極，電子由負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向正極，故D正確；

故選：Co

10.在固態(tài)金屬氧化物燃料電池中，以H2-C0混合氣體為燃料,基本原理如圖所示。下列說(shuō)

法不正確的是

A.X極是原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2+O2―-2e^^===H2θ?CO+O2-2eCO2

C.Y極每消耗16g‰電路中有2mol電子通過(guò)

D.同溫同壓下兩極消耗的氣體體積之比是1:1

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，X電極上的變化為H2TH2O、CO→CO2,該過(guò)程為氧化反應(yīng)，X為負(fù)極，

22

正確；B項(xiàng)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：H2+O--2e-H2OsCO+O-2e=CO2,正確；C項(xiàng)，n

16g

(O2):∣=0.5mol,Y極為正極，Y極電極反應(yīng)式為02+4e=20'每消耗I6gθ2電

路中通過(guò)電子物質(zhì)的量為0.5molx4=2mol,正確；D項(xiàng)，根據(jù)正負(fù)極得失電子數(shù)相等，同溫

同壓下正負(fù)極消耗的氣體體積之比為1:2,錯(cuò)誤；答案選D。

點(diǎn)睛：燃料電池中，通入Ch的一極為正極，通入燃料的一極為負(fù)極；燃料電池的電池反應(yīng)

一般與燃燒反應(yīng)相同(注意：堿性條件下不生成C02,生成Cθ3方);書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反

應(yīng)式一般要熟記正極的電極反應(yīng)式，酸性條件下正極電極反應(yīng)式為：4H÷+O2+4e-=2H2O,

堿性條件下正極電極反應(yīng)式為：2H2θ+Ch+4e-=4OH-,熔融氧化物中正極電極反應(yīng)式為：O2

+4e-=2O?熔融碳酸鹽中正極電極反應(yīng)式為：Ch+4e?+2Cθ2=2CθF,負(fù)極電極反應(yīng)式由電

池總反應(yīng)減去正極電極反應(yīng)式消去O2得到。

11.一種大型蓄電系統(tǒng)的工作原理如圖所示。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲(chǔ)罐，中央為電池，電解質(zhì)

通過(guò)泵不斷在儲(chǔ)罐和電池間循環(huán)；電池中間為僅允許Na,通過(guò)的離子選擇性膜；放電前，被

膜隔開(kāi)的電解質(zhì)為NazJ和NaBn,放電時(shí)左側(cè)電極電勢(shì)較高，放電后，分別變?yōu)镹azS,和

NaBro下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.左側(cè)儲(chǔ)罐中的電解質(zhì)為NaBr3ZNaBr

B.電池放電時(shí)，ImOINaBn失去2mol電子

C.電池充電時(shí)，陰極的反應(yīng)式為Na2S,+2Na++2e?=2NaS

D.充電過(guò)程中，Na+通過(guò)離子選擇性膜從左向右遷移

【答案】B

【解析】放電時(shí)左側(cè)電極電勢(shì)較高，左側(cè)為正極；放電時(shí)NaAzTNaAil,NaBn-NaBr;

由題中所給信息分析可知該電源工作的總反應(yīng)為2Na@+NaB^?-Na2S4+3NaBr。

A.放電時(shí)左側(cè)電極電勢(shì)較高,左側(cè)為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng),可知發(fā)生反應(yīng)為NaBn-NaBr,

則左側(cè)儲(chǔ)罐中的電解質(zhì)為NaBrl/NaBr,故A正確：

B.電池放電時(shí)，正極ImOlNaBr、轉(zhuǎn)化為3molNaBr,得到2mol電子，故B錯(cuò)誤；

C.電池充電時(shí),陰極上Nad轉(zhuǎn)化為Na?S2,電極反應(yīng)式為Na2S4+2Na++2e「=ZNa^S?,故

C正確；

D.放電時(shí)，左側(cè)為正極、右側(cè)為負(fù)極，充電時(shí)，左側(cè)為陽(yáng)極、右側(cè)為陰極，Na+通過(guò)離子

選擇性膜從左向右遷移，故D正確：

選B0

12.Ph表示苯基，三苯基胺(PhsN)在一定條件下可失去一個(gè)電子形成PtυN+0一種鋁胺電池

工作原理示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.放電時(shí)電子由Al電極流出

B.離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜

C.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為4Al2Cl7+3e^≈Al+7AlCU

D.理論上每生成ImolPh3N,外電路通過(guò)Imol電子

【答案】B

【解析】A.Al是活潑的金屬，放電時(shí)作負(fù)極，因此放電時(shí)電子由Al電極流出，故A正確;

B.放電時(shí)，負(fù)極上Al失電子和AlC1；反應(yīng)生成AbC1；,電極反應(yīng)式為AI-3e+7AlCl；=Al2Cl

因此離子交換膜為陰離子交換膜，故B錯(cuò)誤；

C.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是的逆反應(yīng),則為4ALCl；+3e=Al+7AlCl；,

故C正確；

+

D.充電時(shí)Ph3N失電子生成Ph3N,則生成1個(gè)Ph3N轉(zhuǎn)移1個(gè)電子，所以理論上每生成

ImolPhsN,外電路通過(guò)Imol電子,故D正確;

故選B0

O破難點(diǎn)一一萃煉能力直擊十大名校

1.可充電電池

(1)可充電電池有充電和放電兩個(gè)過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。

(2)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽(yáng)極

反應(yīng)互為逆反應(yīng)。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽(yáng))極反應(yīng)式。

(3)充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷

分析電池工作過(guò)程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。

①首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。

②再判斷出正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極。

放電：陽(yáng)離子T正極，陰離子T負(fù)極；

充電：陽(yáng)離子T陰極，陰離子T陽(yáng)極；

總之：陽(yáng)離子T發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子一發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。

2.離子交換膜電池

離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的，對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。

(1)膜的功能：使陰、陽(yáng)離子選擇性定向移動(dòng)，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒。

⑵類(lèi)型：

①陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)。

②陰離子交換膜：只允許陰離子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò)。

③質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H*)通過(guò)。

(3)作用：隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純。

3.判斷原電池正負(fù)極的六種方法

電極材料、電極現(xiàn)象、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向、得失電子、電解質(zhì)溶液。

(1)負(fù)極：較活潑金屬、氧化反應(yīng)、電子流出、電流流入、陰離子移向的一極、不斷溶解。

(2)正極：不活潑金屬或非金屬、還原反應(yīng)、電子流入、電流流出、陽(yáng)離子移向的一極、電

極增重。

4.書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的三個(gè)原則

(1)共存原則

因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同，所以電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)必須考慮介質(zhì)環(huán)

境。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)，不