高中化學(xué)訓(xùn)練【化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化】

化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化

【課程要求】

1.能分析、解釋原電池和電解池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池和電解池。

2.能列舉常見(jiàn)的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。

【學(xué)科素養(yǎng)】

1.變化觀念與平衡思想：能多角度、動(dòng)態(tài)地分析電池中發(fā)生的反應(yīng)，并運(yùn)用原理

解決實(shí)際問(wèn)題。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能分析電池中發(fā)生的反應(yīng)，運(yùn)用原理從定性和定量角

度推出合理結(jié)論。

教師獨(dú)具。、知一相理?2構(gòu)體系,。藍(lán)甯黑；

兩極分別發(fā)生氧化、還原反應(yīng).

工作原理產(chǎn)生電流

電解質(zhì)溶液

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置定義也4攵”兩個(gè)活潑性不同的電極

形成條件------------------------

使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電原形成閉合回路

解質(zhì).在陰陽(yáng)兩極發(fā)生璃化還原電

池

反問(wèn)I勺過(guò)程原理?自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)

正負(fù)極判斷

陰極：電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子

電解池卜氧化還原反、電極反應(yīng)

得電子發(fā)生還原反應(yīng)

電極應(yīng)一能量變化

電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)方程式

反應(yīng)

陽(yáng)極：還原性微?；蚧钚躁?yáng)極

本身失電子發(fā)生氧化反應(yīng)一次電池普通鋅鋅電池等

化

學(xué)二次電池鉛蓄電池等

電

源、燃料電池氫氧燃料電池等

命題分析

分析近五年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律:

1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要

有以下兩個(gè)方面：

(1)以新型化學(xué)電源為背景，考查原電池和電解池的工作原理以及電極反應(yīng)方程

式的書寫、離子移動(dòng)方向等。

⑵與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，考查電極產(chǎn)物的分析及檢驗(yàn)等。

2.從命題思路上看，側(cè)重以新型電源為載體考查原電池和電解池的工作原理。

⑴選擇題

常以新型電源和生產(chǎn)生活、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)制備等為背景，考查電極的判斷、

離子或電子的移動(dòng)方向、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的判斷和電極反應(yīng)式的書寫等。

⑵非選擇題

與化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)平衡、離子平衡、元素及其化合物等知識(shí)相結(jié)合來(lái)綜合考查,

常考查電極反應(yīng)式的書寫、探究電解原理的應(yīng)用。

3.從考查學(xué)科素養(yǎng)的角度看，注重考查變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型

認(rèn)知、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。

備考策略

根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

⑴構(gòu)成各個(gè)池的基本元件有哪些；

⑵該電池有哪些特點(diǎn)；

（3）電極選擇與電解液選擇有何要求。

考點(diǎn)一：原電池（基礎(chǔ)性考點(diǎn)）

必備知識(shí)?夯實(shí)

（一）微觀層面認(rèn)識(shí)原電池

1.原電池的概念和反應(yīng)本質(zhì)

⑴概念：是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為曳能的裝置。

⑵本質(zhì)：能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

2.構(gòu)成原電池的三個(gè)條件

一看

看能發(fā)生型進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

二看

一般是活潑性—丕同—的兩電極（金屬或石墨）

電極

三看是

否形成形成閉合回路需三個(gè)條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極與電解質(zhì)溶液相

閉合回接觸；③兩電極之間直接或間接接觸。

路

辨易錯(cuò)

⑴中和反應(yīng)放熱，可以設(shè)計(jì)成原電池。（x）

提示：中和反應(yīng)中沒(méi)有電子的轉(zhuǎn)移。

⑵原電池裝置中，溶液中的陰離子移向正極，陽(yáng)離子移向負(fù)極。（X）

提示：原電池陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。

⑶原電池中的兩電極一定是活潑性不同的金屬材料。（X）

提示：氫氧燃料電池的正負(fù)極都是碳電極。

3.原電池的工作原理

（1）圖解原電池工作原理

ZnSoT2>C2TCuSoT^

Zn->Zn2++2e-Cu2++2e-~-Cu

（2）以鋅銅原電池為例，分析原電池工作原理

In

電極名稱負(fù)極正極

電極材料ZnCu

電極反應(yīng)Zn-2e---Zn+Cu2++2e-——Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向負(fù)極到正極

鹽橋中

陰離子向負(fù)極遷移，陽(yáng)離子向正極遷移

國(guó)十移向

深思考

（i）n中鹽橋的作用是什么？

提示：①形成閉合回路；②平衡電荷。

⑵n裝置比I裝置有哪些優(yōu)點(diǎn)？

提示：防止氧化劑和還原劑直接反應(yīng)，提高能量轉(zhuǎn)化率。

（3）原電池中的三個(gè)方向

①電子方向：負(fù)極T導(dǎo)線-正極。

②電流方向：正極T導(dǎo)線T負(fù)極。

③離子的遷移方向：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。

助理解以銅鋅原電池為例構(gòu)建原電池的認(rèn)知模型

原理

宏觀

現(xiàn)象一電流表指針偏轉(zhuǎn)有紅色

溶斛電子移動(dòng)方向

微觀物質(zhì)生成

過(guò)程陰離子移向

電極陽(yáng)離子移向

產(chǎn)物一氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物

電極I失電子I得電子

還原劑

反應(yīng)物氧化劑

裝置

失e-場(chǎng)所電子離子得片場(chǎng)所

（負(fù)極材料）導(dǎo)體導(dǎo)體（正極材料）

（二）宏觀層面應(yīng)用原電池

1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

負(fù)極：活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬；正極：活動(dòng)性較弱的金屬。（一般規(guī)律）

2.加快化學(xué)反應(yīng)速率

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率加快。

如Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池,反應(yīng)速率加快。

3.四步法設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

［拆分反應(yīng)H將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)）

’選擇電極將還原劑（一般為比較活潑哈屈）作負(fù)極.

材料活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作

如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行（中

構(gòu)成閉合

-間連接鹽橋），則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液

回路應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽(yáng)離子

畫出裝—結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，'

置圖,標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等

4.用于金屬的防護(hù)

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。

補(bǔ)短板原電池加快反應(yīng)速率的理解

在理解形成原電池可加快反應(yīng)速率時(shí)，要注意對(duì)產(chǎn)物量的理解，Zn與稀硫酸反

應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液,鋅足量時(shí),不影響產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量，但稀硫酸足

量時(shí)，產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量要減少。

關(guān)鍵能力?進(jìn)階

，能力點(diǎn)：原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫

1,原電池電極反應(yīng)式的書寫

（1）書寫步驟

列物質(zhì)_負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)）_參加反應(yīng)的微粒

標(biāo)得失「I正極發(fā)生還原反應(yīng)）一和得失電子數(shù)

在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極

看環(huán)境

產(chǎn)物，即H、OH、乩。等是否參加反應(yīng)

配守恒

遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒

兩式加

一兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證

驗(yàn)總式

（2）書寫方法

①方法一：拆分法

3+2+2+

a.第一步：寫出原電池的總反應(yīng)，如：2Fe+Cu=2Fe+Cuo

b.第二步：把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，如：

正極：2Fe3++2e-=2Fe2+

負(fù)極：Cu-2e-=Cu2+

②方法二：加減法

a.第一步：寫出總反應(yīng)，如：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4o

b.第二步：寫出其中容易寫出的一個(gè)半反應(yīng)（正極或負(fù)極），如：Li-e-==Li+（負(fù)

極）。

c.第三步：利用總反應(yīng)式與上述的一極反應(yīng)式相減，即得另一個(gè)電極的反應(yīng)式,

即LiMn2O4+Li++e-一LizMmOM正極）。

2.原電池原理與正、負(fù)極判斷的“五維角度”

典例精研

【典例】一種高性能的堿性①硼化鋼(VB2)-空氣②電池如圖所示，其中在

VB2電極發(fā)生反應(yīng)：VB2+16OH--lie-=VOi-+2B(OH)1+4H2。③。該電

池工作時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

負(fù)載

VB：電極極I—1——1―I復(fù)合碳電極

空氣

KOH溶0液離子選擇性膜

A.負(fù)載通過(guò)0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。2參與反應(yīng)

B.正極區(qū)溶液的pH降低，負(fù)極區(qū)溶液的pH升高

C.電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO；

D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極

教師專用司［解題思維］解答本題的思維流程如下：

提取①堿性；②硼化鋼(VB*-空氣；

信息③VB2電極反應(yīng)式

①堿性電池溶液中不可能生成H+；②硼化鋼(VB/空氣電池，空氣中有

信息

氧氣，則空氣一極通常作正極，則硼化鋼一極作正極；③根據(jù)電極反應(yīng)

轉(zhuǎn)化

式可判斷出電子轉(zhuǎn)移情況及硼化鋼電極的生成物。

聯(lián)想反應(yīng)一段時(shí)間后，電池中左池溶液的pH是升高還是降低？為什么？

質(zhì)疑提示：降低，因?yàn)橄牧薕H，

【解析】選Bo該電池中02在正極發(fā)生的反應(yīng)為02+2H2。+4e-=4OH-,

所以負(fù)載通過(guò)0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。2參與反應(yīng)，A正確；根

據(jù)正負(fù)極電極反應(yīng)式可知使用過(guò)程中負(fù)極區(qū)溶液的pH降低、正極區(qū)溶液的pH

升高，B錯(cuò)誤；根據(jù)兩極電極反應(yīng)式可知電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+

6H2O=8B(OH)4+4VOi",C正確；VB2電極和復(fù)合碳電極分別為電池的負(fù)

極、正極,根據(jù)物理學(xué)知識(shí)可知電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶

液回到復(fù)合碳電極，D正確。

＞原因分析?理論解釋

⑴分析判斷裝置中的離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜還是陰離子交換膜？

是陰離子交換膜,原因：VB2在負(fù)極失電子結(jié)合OH-生成B(OH)g。

⑵有同學(xué)認(rèn)為：本電池工作時(shí)電子從VB2電極出發(fā)沿導(dǎo)線到達(dá)復(fù)合碳電極，再

經(jīng)KOH溶液回到VB2電極，從而構(gòu)成閉合回路的。此同學(xué)的認(rèn)識(shí)是否正確？丕

正確,原因是電子不能通過(guò)溶液，電解質(zhì)溶液中轉(zhuǎn)移的是離子。

遷移應(yīng)用

?命題角度一：原電池裝置及電極的判斷

1,分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()

空

r?qr?qr@q

MgJi1A1MgdiAAlFej|ijCuFeh|tu

稀H2sO4NaOH溶液濃HNChNaCl溶液

(j)②③④

A.①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極

B.②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2。+6e-=6OH-+3H2T

C.③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+

D.④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H++2e-==H2T

【解析】選Bo②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而A1能和NaOH溶液反應(yīng)失去

電子，故A1是負(fù)極；②中電池總反應(yīng)為2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]

+3H23負(fù)極反應(yīng)式為2A1+8OH--6e--2[A1(OH)4]-，二者相減得到正極反

應(yīng)式為6H2。+6e-=6OH-+3H2T,B項(xiàng)正確；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu

和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；④中Cu是正極，電極反應(yīng)

式為O2+2H2。+4e-=4OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.在如圖所示的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是

稀H2s稀H2sHC1溶液稀H2s

酒精稀H2sCuCk溶液CuCb溶液稀HSCh稀H2sO]

⑤⑥⑦⑧

【解析】①中缺1個(gè)電極，且無(wú)閉合回路；③不能形成閉合回路；⑤酒精為非

電解質(zhì)；⑧電極材料相同，且不能形成閉合回路。

答案：②④⑥⑦

?命題角度二：原電池的工作原理

3.微型銀7辛電池可用作電子儀器的電源，其電極分別是Ag/Ag20和Zn,電

解質(zhì)為KOH溶液，電池總反應(yīng)為Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2,下列說(shuō)法

正確的是()

A.電池工作過(guò)程中,KOH溶液濃度降低

B.電池工作過(guò)程中，電解液中OH-向正極遷移

C.負(fù)極發(fā)生反應(yīng)Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

D.正極發(fā)生反應(yīng)Ag2O+2H++2e-=2Ag+H2O

【解析】選CoA.由電池總反應(yīng)為Ag2O+Zn+H2O==2Ag+Zn(OH)2可知，反

應(yīng)中〃(KOH)不變，但電池反應(yīng)消耗了H2O,所以電池工作過(guò)程中，KOH溶液

濃度升高，故A錯(cuò)誤；B.電池工作過(guò)程中，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、

陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以電解液中OH-向負(fù)極遷移，故B錯(cuò)誤；C.由電池總反

應(yīng)可知，Zn失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-

=Zn(OH)2,故C正確；D.氧化銀得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)作正極，電極反應(yīng)

式為Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，故D錯(cuò)誤。

4.利用人工模擬光合作用合成甲烷的原理為CO2+2H2O=CH4+2O2,裝置如

圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

T名裁hco2

oCH1

-f-2n-fl4—

太陽(yáng)光

水7施

A.該裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能

B.電子從氮化錢電極經(jīng)負(fù)載流向銅電極

C.銅電極上電極反應(yīng)式：CO2+8H+-8e-=CH4+2H2O

D.向裝置中加入少量稀硫酸可提高合成工作效率

【解析】選Co由圖可知，碳元素價(jià)態(tài)降低得電子，Cu電極為正極，電極反應(yīng)

式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2O,GaN為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-

==O2f+4H+,據(jù)此作答。A.由圖可知，該裝置工作時(shí),有電流產(chǎn)生，同時(shí)合

成甲烷，故太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能，故A正確；B.原電池工作時(shí)，電子由

負(fù)極(GaN)經(jīng)外電路流向正極(Cu),故B正確；C.Cu電極為正極，電極反應(yīng)式為

CO2+8H++8e-=CH4+2H2O,故C錯(cuò)誤；D.向裝置中加入少量稀硫酸，可提

高溶液中離子濃度，增強(qiáng)導(dǎo)電性，提高合成工作效率，故D正確。

教師

專用

1.根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()

------\一）I-T__

a\/T

NaCl溶液

A.燒杯a中的溶液pH降低

B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)

C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H2T

D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2C1--2e-=ChT

【解析】選Bo由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線,由Zn電極流向Fe電

極，則。2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：02+2H2。+4e-=4OH-，燒杯a中c(OH

-)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+。

2.將鎘(Cd)浸在氯化鉆(CoCL)溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Co2+(aq)+

Cd(s)==Co⑸+Cd2+(aq)，如將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為如圖的原電池，則下列說(shuō)法一定錯(cuò)

誤的是()

——@——

-+

T：

三-三至橋生三三

甲乙

A.Cd作負(fù)極/Co作正極

B.原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極

C.根據(jù)陰陽(yáng)相吸原理，鹽橋中的陽(yáng)離子向負(fù)極(甲池)移動(dòng)

D.甲池中盛放的是CdCb溶液,乙池中盛放的是CoCb溶液

【解析】選Co將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池時(shí)，Cd作負(fù)極，電極反應(yīng)為Cd-2e-=

Cd2+；Co作正極，電極反應(yīng)為Co2++2e-=Co,鹽橋中的陽(yáng)離子向正極(乙池)

移動(dòng)。

?命題角度三：原電池原理的應(yīng)用

5.一定量的稀鹽酸跟過(guò)量鋅粉反應(yīng)時(shí)，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的

總量，可采取的措施是()

A,加入少量稀NaOH溶液

B.加入少量NaNO3固體

C.加入少量NaHSO4固體

D.加入少量CuSO4溶液

【解析】選DoA.加入少量稀NaOH溶液,NaOH和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水,

稀鹽酸濃度降低，所以反應(yīng)速率降低且生成氫氣的總量減少，故A錯(cuò)誤；B.加

入硝酸鈉，硝酸根離子具有強(qiáng)氧化性，生成NO,不生成氫氣，故B錯(cuò)誤；C.

加入少量NaHSO4,NaHSCU完全電離生成氫離子，相當(dāng)于增大氫離子濃度，反

應(yīng)速率加快，但增大生成氫氣總量，故C錯(cuò)誤；D.加入少量硫酸銅溶液，鋅和

銅離子反應(yīng)生成Cu,Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成原電池加快反應(yīng)速率，且生成氫氣

總量不變，故D正確。

6.有A、B、C、D四種金屬，做如下實(shí)驗(yàn)：①將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸

入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕；②將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，

D比A反應(yīng)劇烈；③將銅浸入B的鹽溶液里，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的

鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的III酹是()

A.A>B>C>DB.C>D>A>B

C.D>A>B>CD.A>B>D>C

【解析】選C。兩種活動(dòng)性不同的金屬和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，較活潑的金屬

作負(fù)極，負(fù)極上金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，較不活潑的金屬作正極。①

將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕，所以A的活動(dòng)性大

于Bo②金屬和相同的酸反應(yīng)時(shí)，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬反應(yīng)劇烈，將A、D分別投入

等濃度鹽酸溶液中，D比A反應(yīng)劇烈，所以D的活動(dòng)性大于A；③金屬的置換

反應(yīng)中，較活潑金屬能置換出較不活潑的金屬，將銅浸入B的鹽溶液中，無(wú)明

顯變化，說(shuō)明B的活動(dòng)性大于銅。如果把銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出，

說(shuō)明銅的活動(dòng)性大于Co所以金屬的活動(dòng)性順序?yàn)镈>A>B>CO

7.設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3+的氧化性比Cu2+強(qiáng)。

(1)負(fù)極反應(yīng)式：O

(2)正極反應(yīng)式：o

(3)電池總反應(yīng)方程式：o

(4)從不含鹽橋、含鹽橋兩個(gè)角度畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：

答案:(l)Cu-2e-=Cu2+

(2)2Fe3++2e-=2Fe2+

(3)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

【點(diǎn)睛筆】

原電池工作原理示意圖

輒化還

原反應(yīng)還原劑+氧化劑;=氧化產(chǎn)物

（失電子）（得電子）+還原產(chǎn)物

物龍]

氧化反應(yīng)、

合

閉

還原反應(yīng)、

路

回離子導(dǎo)體

分開(kāi)進(jìn)行

負(fù)彳及（電解質(zhì)正極1

反應(yīng)物溶液）反應(yīng)物

回

原電負(fù)極正極T

材料材料

電子導(dǎo)體

考點(diǎn)二：化學(xué)電源（應(yīng)用性考點(diǎn)）學(xué)生用書P131

必備知識(shí)?夯實(shí)

1.一次電池

放電后不可再充電的電池。

⑴普通鋅鎰干電池

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4C1=

ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

負(fù)極：Zn-2e--Zn2+0

正極：2MnO2+2NH；+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O

（2）堿性鋅鎰電池

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO

負(fù)極：Zn-2e-+20H--ZnO+H2O；

正極：2MnO2+2H2。+2e--2Mn00H+20H一。

2.二次電池

又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。例如

放電

鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2so4獲2Pbs。4+2H2。

⑴放電時(shí)——原電池

①負(fù)極反應(yīng)：Pb+SO=-2e=PbSO4；

②正極反應(yīng)：②正+4H++SO=+2e--PbSO4+2H2。0

（2）充電時(shí)——電解池

①陰極反應(yīng)：①S04+2e--Pb+SQ—一；

②陽(yáng)極反應(yīng)：PbSCU+2H2。-2e-===PbO2+4H++SO=。

3.燃料電池

將燃料燃燒的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

⑴氫氧燃料電池

總反應(yīng)：2H2+。2=2氏。；

①酸性介質(zhì)

負(fù)極：H2-2e-=2H+；

正極：Ch+4e-+4H+—2H2。。

②堿性介質(zhì)

負(fù)極：H2-2e-+2OH--2H2O；

正極：Ch+4e-+2H2O=4OH-0

③熔融的金屬氧化物作介質(zhì)

負(fù)極：H2-2e-+。2--氏0；

正極：Ch+4e-==2。2

④碳酸鹽作介質(zhì)

負(fù)極：H2-2e-+CO==H2O+CO2；

正極：Ch+4e-+2co2==2CO"（正極要通入CO2）o

⑵甲烷-氧氣燃料電池（正極反應(yīng)式與氫氧燃料電池正極反應(yīng)式相同，下面只需寫

出負(fù)極反應(yīng)式即可）

①CH4-8e-+10OH-=CO=_+7H20（堿性介質(zhì)）

②CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+（酸性介質(zhì)）

③CH-8e-+4CO==5CC）2+2丘0（碳酸鹽作介質(zhì)）

⑷CH-8e-+4。2-=CO2+2H2。（熔融的金屬氧化物作介質(zhì),高溫下能傳導(dǎo)

o2-）

，辨易錯(cuò)

⑴二次電池充電時(shí)，充電器的正極接二次電池的正極。W）

提示：充電時(shí)的連接方法是“正正負(fù)負(fù)二

（2）鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)。N）

提示：原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。

（3）Zn具有還原性和導(dǎo)電性，可用作鋅鎰干電池的負(fù)極材料。H）

提示：易失去電子的還原劑可以作原電池的負(fù)極。

(4)碘可用作鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為2Li(s)+I2(s)=2LiI(s),則碘電極

作該電池的負(fù)極。(x)

提示：鋰是該電池的負(fù)極。

關(guān)鍵能力?進(jìn)階

/能力點(diǎn)一：一次電池

1.Li—FeS2電池是目前電池中綜合性能最好的一種電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。已

知電池放電時(shí)的反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列說(shuō)法正確的是()

~~EH~~

LiFeS2

■?熔融LiCF3sO3;三

A.Li為電池的正極

B.電池工作時(shí)，Li+向負(fù)極移動(dòng)

2

C.正極的電極反應(yīng)式為FeS2+4e-=Fe+2S-

D.將熔融的LiCF3SO3改為L(zhǎng)iCl的水溶液，電池性能更好

【解析】選Co根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電時(shí)Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則Li是負(fù)

極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-=Li+,FeS2為正極，正極反應(yīng)式為FeS2+4e-=Fe

+2S2-。通過(guò)以上分析知，Li為電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤、C正確；

放電時(shí)，陽(yáng)離子Li+向正極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；將熔融的LiCF3SO3改為L(zhǎng)iCl的水

溶液，Li和水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氫氣，所以不能將熔融的LiCF3sCh改為

LiCl的水溶液，故D錯(cuò)誤。

2.普通鋅鎰干電池的簡(jiǎn)圖如圖所示，該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為Zn+2NH；+

2+

2MnO2=[Zn(NH3)2]+Mn2O3+H2Oo下列關(guān)于鋅鎰干電池的說(shuō)法中正確的是

()

A.當(dāng)該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復(fù)原

B.電池負(fù)極反應(yīng)式為2MnO2+2NHj+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O

C.原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極通過(guò)外電路流向正極

D.外電路中每通過(guò)0.1mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g

【解析】選C。普通鋅鎰干電池是一次電池，不能充電復(fù)原，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)原

電池工作原理，負(fù)極失電子3項(xiàng)錯(cuò)誤；由負(fù)極的電極反應(yīng)式可知,每通過(guò)0.1mol

電子，消耗鋅的質(zhì)量是65g-mol-k*坦=3.25g,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【技法積累】

請(qǐng)總結(jié)一下解答一次電池的一般思維過(guò)程。

提示：解答一次電池的一般思維過(guò)程為：

“能力點(diǎn)二：二次電池

1.二次電池電極反應(yīng)式的書寫方法

⑴標(biāo)：先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，找出參與負(fù)極和正極反

應(yīng)的物質(zhì)。

⑵寫：寫出一個(gè)比較容易書寫的電極反應(yīng)式（書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與

電解質(zhì)溶液共存）

⑶減：在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反

應(yīng)式。

注意：充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)的電極反應(yīng)過(guò)程相反，即：

充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)與放電時(shí)的正極反應(yīng)相反；充電時(shí)的陰極反應(yīng)與放電時(shí)的負(fù)

極反應(yīng)相反。

2.二次電池充電時(shí)的電極連接

連接

I

z。

(

\

放/負(fù)極：氧化反應(yīng)一還原反應(yīng)：陰極、充t電

'正極：還原反應(yīng)一氧化反應(yīng)：陽(yáng)極/電原

z

l+

\

「

連接

典例精研

【典例】科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，

電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲

酸等，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

雙極隔膜

A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)i-

B.放電時(shí)，1mol82轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2mol

C.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)i-=2Zn+02T+40H-+2H2O

D.充電時(shí)，正極溶液中OH-濃度升高

教師專用?［解題思維］解答本題的思維流程如下：

提?、匐娊赓|(zhì)溶液1；②電解質(zhì)溶液2；

信息③H2O—O2；

①Zn失電子生成Zn(OH)：-，為電池負(fù)極反應(yīng)，故電解質(zhì)溶液1顯堿性；

信息

②電解質(zhì)溶液2與電解質(zhì)溶液1不同，應(yīng)顯酸性；③放電和充電時(shí)的電

轉(zhuǎn)化

極反應(yīng)式不同，充電時(shí)，失去電子生成

H2OO2

聯(lián)想充電時(shí)，外接電源的負(fù)極接右側(cè)電極還是左側(cè)電極？為什么？

質(zhì)疑提示：左側(cè)電極。因?yàn)樽髠?cè)要發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極。

【解析】選Do放電時(shí)，負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e-+

4OH-=Zn(OH)i-，故A正確；放電時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,C元素化合價(jià)

降低2,則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,故B正確；充

電時(shí)，陽(yáng)極上H2O轉(zhuǎn)化為O2,負(fù)極上Zn(OH+轉(zhuǎn)化為Zn,電池總反應(yīng)為

2Zn(0H)l-=2Zn+02T+4OH-+2H2。,故C正確;充電時(shí)，正極即為陽(yáng)極,

電極反應(yīng)式為2H2。-4e--4H++O2T,溶液中H+濃度增大，溶液中

c(H+).c(OH-)=Kw,溫度不變時(shí)，Kw不變，因此溶液中OH-濃度降低，故D

錯(cuò)誤。

【技法積累】

請(qǐng)以思維導(dǎo)圖的形式畫出解答二次電池的基本思路。

提示：二次電池的解題思路

原電池原理)

正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)

〔e

解放電

題負(fù)極e陰離子向負(fù)極移動(dòng)

思

路正極(陽(yáng)極)e失電子發(fā)生氣化反應(yīng)

〕

負(fù)極(陰極)e得電子發(fā)生還原反應(yīng)

遷移應(yīng)用

1.銀鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某銀鎘電池的電解質(zhì)

_放_(tái)_電、

溶液為KOH溶液，其充放電按下式進(jìn)行：Cd+2NiO(OH)+2H2O無(wú)冠Cd(OH)2

+2Ni(OH)2o下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()

A.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)：Ni(OH)2+OH--e=H2O+NiO(OH)

B.充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程

C.放電時(shí)負(fù)極附近溶液中的OH-濃度不變

D.放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動(dòng)

【解析】選Ao該充放電電池放電時(shí)為原電池，Cd失電子、化合價(jià)升高,Cd

為負(fù)極，反應(yīng)式為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,正極上NiOOH發(fā)生的電極反

應(yīng)式為NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-,工作時(shí)陽(yáng)離子移向正極、陰離子

移向負(fù)極；充電時(shí)為電解池，與電源正極相接的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相接的為

陰極，陰陽(yáng)極反應(yīng)與原電池負(fù)正極反應(yīng)相反，據(jù)此分析解答。A.充電時(shí)為電解

池，陽(yáng)極反應(yīng)與原電池正極反應(yīng)相反，即陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e

-=NiOOH+H2O,故A正確；B.充電時(shí)為電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B

錯(cuò)誤；C.放電時(shí)為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,堿性減

弱，故C錯(cuò)誤；D.放電時(shí)為原電池，電解質(zhì)溶液中的K+向正極移動(dòng)，故D錯(cuò)

誤。

2.為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)

可以高效沉積ZnO的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電

_放_(tái)_電、

池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(1)嬴ZnO(s)+

2Ni(OH)2(s)o

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

尼龍保護(hù)層

導(dǎo)電線圈

NiOOH

隔膜

3D-Zn

A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高

B.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(叫)-e-==NiOOH(s)+H2O(1)

C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(叫)-2e-=ZnO(s)+H2O(1)

D.放電過(guò)程中OH-通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

【解析】選DoZn作負(fù)極被氧化生成ZnO,三維多孔海綿狀Zn具有較高的表

面積，沉積的ZnO分散度高，A正確。充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池反

應(yīng)的充電過(guò)程可知，陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-=NiOOH(s)+

H2O(1),B正確。放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池反應(yīng)的放電過(guò)程可知，負(fù)

極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(1),C正確。放電時(shí),電池內(nèi)

部陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極，陰離子由正極移向負(fù)極，D錯(cuò)誤。

教師專用司【加固訓(xùn)練】

某研究院實(shí)驗(yàn)室宣布其在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破：推出業(yè)界首個(gè)高

放電

溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池。石墨烯電池反應(yīng)式為L(zhǎng)i.vC6+Li1-.vCoO2短C6

+LiCoO2，其工作原理如圖所示。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法不正確的是（）

?

??

o

e

o

o0

e

o

?

??

00O

8s

0o0

?

o

??

A.該電池若用隔膜可選用質(zhì)子交換膜

B.石墨烯電池的優(yōu)點(diǎn)是提高電池的儲(chǔ)鋰容量進(jìn)而提高能量密度

+

C.充電時(shí)，LiCoCh極發(fā)生的電極反應(yīng)為：LiCoO2-^e-=Li!-ACoO2+^Li

D.廢舊的該電池進(jìn)行放電處理，讓Li+從石墨烯中脫出而有利于回收

【解析】選A。A項(xiàng)，由電池反應(yīng)，則需要鋰離子由負(fù)極移向正極，所以該電

池不可選用質(zhì)子交換膜，選項(xiàng)A不正確；B項(xiàng)，石墨烯超強(qiáng)電池，該材料具有

極佳的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，從而提高能量密度，選項(xiàng)B正確；C項(xiàng)，充電時(shí),LiCoO2

極是陽(yáng)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：口（）02-心-一口一￡002+如+,選項(xiàng)?正確；

D項(xiàng)，根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電時(shí)鋰離子加入正極，從石墨烯中脫出，選項(xiàng)D

正確。

能力點(diǎn)三：燃料電池

書寫燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟：

⑴第1步：先寫出燃料電池總反應(yīng)式

一般是可燃物在氧氣中的燃燒反應(yīng)方程式。

注意：燃燒產(chǎn)物可能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，此時(shí)需要寫總反應(yīng)方程式。

⑵第2步：寫出燃料電池正極的電極反應(yīng)式

基礎(chǔ)反應(yīng)：。2+4e-=2O2-o

2

①電解質(zhì)為固體時(shí)：O2+4e-=2O-o

②電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽時(shí)：O2+2cCh+4e-=2COj一。

③電解質(zhì)為中性或堿性環(huán)境時(shí)：。2+4e-+2H2O=4OH-。

④電解質(zhì)為酸性環(huán)境時(shí)：Ch+4e-+4H+=2比0。

⑶第3步：寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式=燃料電池總反應(yīng)式-燃料電池正極的電極反應(yīng)

式。

遷移應(yīng)用

1,K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電

池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.隔膜允許K+通過(guò)，不允許02通過(guò)

B.放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極

C.產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22

D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水

【解析】選D。由圖可知，a電極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為K-e-=K+,

b電極為正極，在鉀離子作用下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成超氧化

鉀；金屬性強(qiáng)的金屬鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜

應(yīng)允許K+通過(guò)，不允許02通過(guò)，A正確；放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流

由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解

池的陽(yáng)極，B正確；生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比值

為1molx71gmol_1:1molx32g-mol'!~2.22:1,C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的

總反應(yīng)方程式為2Pbs04+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,反應(yīng)消耗2moi水，轉(zhuǎn)

移2mol電子，由得失電子數(shù)目守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水

39。

的質(zhì)量為“。-xl8g.mol-'=1.8g,D錯(cuò)誤。

39g-mol-1

2.我國(guó)科學(xué)家已研制出一種可替代鋰電池的“可充室溫Na-CO2電池”，該電池

結(jié)構(gòu)如圖所示。電極材料為鈉金屬片和碳納米管，電解液為高氯酸鈉-四甘醇

二甲醛。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.放電時(shí)鈉金屬片發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作時(shí),負(fù)極材料減重0.23g,則流經(jīng)電解液的電子為0.01mol

C.碳納米管的作用主要是導(dǎo)電及吸附CO2

D,充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：C+2Na2CO3-4e-=3CO2T+4Na+電化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用

【解析】選B。根據(jù)原電池裝置圖可知，原電池中電子由負(fù)極流向正極，則鈉為

負(fù)極，負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Na-e-=Na+,碳納米管

為正極，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為3co2+4e-+4Na+==C+

2Na2cO3,電池總反應(yīng)為4Na+3CO2=2Na2CO3+C,據(jù)此分析解答。A.根據(jù)原

電池裝置圖可知，原電池中電子由負(fù)極流向正極，則鈉為負(fù)極，鈉金屬片在負(fù)

極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B.電子只能在導(dǎo)體中傳導(dǎo)，不能在電解液中傳遞,

故B錯(cuò)誤；C該原電池中，鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，碳納米管能導(dǎo)電并且

具有吸附作用，即碳納米管的作用主要是導(dǎo)電及吸附CO2,電池充電為放電的

逆過(guò)程，電池充電時(shí)，正極變?yōu)殛?yáng)極，應(yīng)該與直流電源的正極相連，故C正確；

D.充電為電解池，陽(yáng)極與正極相連，陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則陽(yáng)極反應(yīng)

為C+2Na2co3-4e--382T+4Na+,故D正確。

【點(diǎn)睛筆】

電極協(xié)同反應(yīng)

(1)電極反應(yīng)的產(chǎn)物，再與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的情況，形成電極反應(yīng)與協(xié)同反應(yīng)的

多步反應(yīng)，通常發(fā)生在電極的一個(gè)區(qū)域。

(2)要分清三種反應(yīng)：①電極反應(yīng)，②電極區(qū)反應(yīng)，③總反應(yīng)。

教師

專用【加固訓(xùn)練】

1.手持技術(shù)的氧電化學(xué)傳感器可用于測(cè)定O2含量，下圖為某種氧電化學(xué)傳感

器的原理示意圖。已知在測(cè)定。2含量過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變。一

定時(shí)間內(nèi)，若通過(guò)傳感器的待測(cè)氣體為aL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）,某電極增重了bgo下列

說(shuō)法正確的是（）

A.Pt上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.Pb上的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=02?+2H2。

C.反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移OH-的物質(zhì)的量為0.25mol

D.待測(cè)氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為O.lb/a

【解析】選D。根據(jù)裝置圖分析可知，該池為原電池，通入氧氣的一極為正極,

乙電極即Pb電極為負(fù)極，A項(xiàng)，Pt電極通氧氣，為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)

誤；B項(xiàng)，Pb電極為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為2Pb+4OH-

-4e-=2PbO+2H2O,B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，Pb電極為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反

應(yīng)，電極方程式為2Pb+4OH--4e-=2PbO+2H2。,結(jié)合4mol氫氧根離子,

電極質(zhì)量增重32g,該電極增重的質(zhì)量為bg，則轉(zhuǎn)移OH-的物質(zhì)的量為0.125〃

mol,C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)C的分析可知，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.125/7mol,由

電極方程式為O2+2H2。+4e-=4OH-,消耗氧氣的體積為22.4x0.125^/4L=

07bL,故氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.7初a,D正確。

2.煤是一種重要的化工原料，有“工業(yè)的糧食”之美稱，生活中把煤當(dāng)作燃料直

接燒掉，能量轉(zhuǎn)化值并不高，且能造成環(huán)境污染?；谶@一原因，科技工作者

研發(fā)出直接煤-空氣燃料電池，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化物電解質(zhì)的量不斷減少

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為C+2CO?--4e-==3CO2T

C.電極X為負(fù)極，。2-向X極遷移

D.直接煤-空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發(fā)電的能量效率高

【解析】選A。A項(xiàng)，氧化物電解質(zhì)的量不會(huì)減少，在電極Y上Ch得到電子生

成-不斷在補(bǔ)充，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由原理圖分析可知，其負(fù)極反應(yīng)式為C

+2coy-4e-=3CO2t,即B正確；C項(xiàng)，原電池內(nèi)部的陰離子向負(fù)極移動(dòng),

所以C正確；D項(xiàng)，直接煤-空氣燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而煤燃

燒發(fā)電是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能，其中能量損耗較大，所以D正

確。

3.我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種水系可逆Zn-CO2電池，將兩組陰離子、陽(yáng)離子復(fù)合

膜反向放置分隔兩室電解液，充電、放電時(shí)，復(fù)合膜層間的H2O解離成H+和

OH-,工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.a膜是陽(yáng)離子膜，b膜是陰離子膜

B.放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn+4OH--