第17讲 4.2化学电源（含解析）-2024年高中化学同步精讲义（选择性必修一）

第17讲4.2化学电源（含解析）-2024年高中化学同步精品讲义（选择性必修一）第4课第2课时化学电源课程标准学习目标1．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。2．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题。1．能从宏观与微观结合的视角分析化学电源的工作原理、新型电源中微粒的移动及电极反应。2．能利用原电池的结构模型，认识化学电源的组成特点，正确判断新型电源的结构、电极反应及相关实际问题。自主梳理一、化学电池的分类与优劣1．化学电池的分类及其特点（1）一次电池：活性物质消耗到一定程度，就，如普通的锌锰电池、碱性锌锰电池。

（2）二次电池：放电后可以再使活性物质获得再生，如铅蓄电池、镍镉电池。

（3）燃料电池：燃料电子，氧化剂电子，如氢氧燃料电池。2．化学电池的优点具有高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。3．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：所能输出电能的多少。(2)比功率：所能输出功率的大小。(3)电池的可储存时间的长短。二、化学电源的分类及工作原理1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)(1)组成。正极：；负极：；电解质：。(2)工作原理负极反应：；正极反应：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnOOH＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。(3)特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。2．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)组成负极：；正极：；电解质：。(2)工作原理①放电过程负极：(氧化反应)；正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)；总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)。②充电过程阴极：；阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)=Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。(3)铅蓄电池的优缺点①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。3．燃料电池(以H2­O2燃料电池为例)(2)工作原理酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应正极反应总反应2H2＋O2=2H2O预习检测1．化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是A．干电池放置过久可能漏液失效，其原因是显酸性的氯化铵溶液和外壳锌反应B．燃煤时，适当地鼓入氧气，可减轻温室效应C．硫酸铝可用来除去水体中的悬浮杂质且具有杀菌消毒的作用D．氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钠都是常见的胃酸中和剂2．日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极B．干电池可实现电能向化学能的转化C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒3．下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是A．放电时，铅被还原B．放电时，电解质溶液增大C．充电时，原极接电源的负极即可复原D．放电时总反应：4．一种充电电池放电时的电极反应为；，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A．的还原B．的还原C．的氧化D．的氧化5．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH4−O2、CH3OH−O2、N2H4−O2清洁燃料电池，下列说法错误的是A．放电过程中，K+均向正极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，CH4−O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1molO2时，理论上N2H4−O2燃料电池可得到标准状况下22.4L气体产物6．氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是A．氢氧燃料电池工作时负极通入B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用D．氢氧燃料电池工作时的总反应为探究提升探究提升►环节一一次电池【情境材料】普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示：普通锌锰电池碱性锌锰电池【问题探究】1．你能指出两种干电池中的正、负极材料及电解质溶液吗？2．试写出碱性锌锰电池的正、负极反应式。3．对比两种干电池，比较两种电池的优缺点。4．为什么废旧电池不能随意丢弃，要回收利用？要点归纳普通锌锰电池和碱性锌锰电池普通锌锰电池碱性锌锰电池装置电极反应及电池总反应负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2MnO2＋2e－=2NH3＋Mn2O3＋H2O总反应：Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))=Zn2＋＋2NH3＋Mn2O3＋H2O负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2特点优点：制作简单，价格便宜。缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了普通锌锰电池的缺点，单位质量所输出的电能多，储存时间长，适用于大电流和连续放电一次电池使用过后一定要注意回收，防止污染环境。典例精讲【例1】（2023春·河南南阳·高二校联考期末）电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：

下列说法错误的是A．负极材料为，发生氧化反应B．正极反应式为C．有助于电池内部的导电D．电池工作时向电极移动【例2】（2023·高二课时练习）银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法不正确的是A．锌作负极，失去电子B．正极为Ag2O，发生还原反应C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向ZnD．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-►环节二二次电池【情境材料】一种充电电池的原料为H2，其电池反应为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2，它具有比能量多等优点，常作为电动汽车、卫星等的电源。【问题探究】1．该电池内电解质溶液呈酸性还是碱性？2．放电时的电极反应式如何书写？3．充电时的电极反应式如何书写？4．电池充电时，外接电源的负极连接二次电池的哪个电极？要点归纳1．铅酸蓄电池(1)工作原理放电负极Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4正极PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O总反应Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O充电阴极PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))阳极PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))总反应2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4合并总反应Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O(2)电池的优缺点①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。②缺点：比能量低、笨重，废弃电池污染环境。2．可充电电池复杂电极反应式的书写方法第一步：先标出放电(原电池)总反应式中变价元素的化合价，确定电子转移的方向与数目，指出参与负极和正极反应的物质。如铅酸蓄电池中：第二步：写出一个比较容易书写的电极反应式，书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存。如铅酸蓄电池的负极反应式为Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4。第三步：在电子守恒的基础上，用总反应式减去写出的电极反应式，即得另一极的反应式。如铅酸蓄电池的正极反应式可用总反应式－负极反应式得到，即Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－(Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－)=2PbSO4＋2H2O－PbSO4，整理得：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O。3．可充电电池充、放电时电极的连接(1)二次电池放电时遵循原电池原理，将化学能转化为电能；充电时遵循电解池原理，将电能转化为化学能。(2)蓄电池充电时的电极反应和总反应是放电时反应的逆反应，但蓄电池充、放电时的合并总反应不是可逆反应。(3)充电时电池正极接电源正极作阳极，电池负极接电源负极作阴极。(4)放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。(5)若电极反应消耗OH－(或H＋)，则电极周围溶液pH减小(或增大)；若电极反应生成H＋(或OH－)，则电极周围溶液的pH减小(或增大)；若总反应的结果是消耗OH－(或H＋)，则溶液的pH减小(或增大)；若总反应的结果是生成H＋(或OH－)，则溶液的pH减小(或增大)。典例精讲【例3】（2022秋·山东菏泽·高二曹县一中校考阶段练习）用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，负极的电极反应为：H2－2e－＝2H＋B．充电时，阳极的电极反应为：Ni(OH)2＋OH－－e－＝NiO(OH)＋H2OC．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连D．放电时，OH－向镍电极作定向移动【例4】（2022春·四川遂宁·高二遂宁中学校考期中）下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2OC．充电时，阳极附近pH减小D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2►环节三燃料电池【情境材料】设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气[以壬烷(C9H20)代表汽油]，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。【问题探究】1．该电池放电时发生的化学方程式如何书写？2．该电池的正极反应如何书写？负极发生什么反应？3．固体电解质里的O2－的移动方向是怎样的？4．向外电路释放电子的电极为哪一极？5．若用KOH溶液代替固体电解质，则放电时负极电极反应式如何书写？eq\o\al(\s\up1(),\s\do1())要点归纳1．燃料电池的工作原理(1)连续地将燃料(常见的有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体)和氧化剂的化学能直接转化为电能。(2)燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。(3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出。2．燃料电池的优点(1)氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。(2)能量转换率高，有利于节约能源。(3)排放的废弃物少，绿色环保。3．燃料电池的种类(1)氢氧燃料电池①构成：氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极材料。②工作原理：如图所示的氢氧燃料电池的电解质溶液为酸性，在负极室通入H2，H2在Pt催化下分解为H，H再失去电子成为H＋进入电解质溶液，H＋可以穿过质子交换进入正极室；在正极室通入O2，经过Pt催化，O2得到电子生成H2O。③电极反应介质电极电池反应：2H2＋O2=2H2O酸性(H＋)负极2H2－4e－=4H＋正极O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性(Na2SO4)负极2H2－4e－=4H＋正极O2＋2H2O＋4e－=4OH－碱性(OH－)负极2H2－4e－＋4OH－=4H2O正极O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)甲烷燃料电池负极和正极分别通入CH4和O2，在酸性条件下负极生成H＋，正极消耗H＋；碱性条件下正极生成OH－，负极消耗OH－并生成COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))。甲烷燃料电池正、负极在H2SO4溶液和KOH溶液中的反应如表所示。电解质溶液电极反应式总反应式H2SO4溶液负极：CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋正极：2O2＋8H＋＋8e－=4H2OCH4＋2O2=CO2＋2H2OKOH溶液负极：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋3H2O(3)乙醇燃料电池电解质溶液电极反应式总反应式H2SO4溶液负极：C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋正极：3O2＋12H＋＋12e－=6H2OC2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2ONaOH溶液负极：C2H5OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋11H2O正极：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－C2H5OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋5H2O(4)肼燃料电池名称电解质电极反应和总反应肼燃料电池KOH正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O总反应：N2H4＋O2=N2＋2H2O燃料电池电极反应书写关键(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O2＋4e－=2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。典例精讲【例5】（2022秋·山东枣庄·高二统考期中）执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示，其反应原理为，被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流，该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的A．电解质溶液中的移向a电极B．b为正极，电极反应式为C．呼出气体中酒精含量越低，微处理器中通过的电流越大D．a极上的电极反应式为【例6】（2023秋·辽宁葫芦岛·高二统考期末）如图所示为NH3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2OC．燃料电池可以把化学能全部转化为电能D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移一、单选题1．（2023春·河北唐山·高一校联考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电解质溶液流向铜B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移1mol电子消耗锌32.5gD．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为2．（2022秋·河南驻马店·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是A．海水起电解质溶液的作用B．锂为负极，发生的电极反应：C．锂电极应与海水直接接触D．正极反应式：3．（2022春·安徽亳州）以铝-空气-海水为能源的电池为我国首创，该电池用于航海标志灯，只要把灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。电极材料为Al与石墨。该电池工作时，下列说法正确的是A．铝电极是该电池的正极 B．海水中Cl-向石墨电极移动C．石墨电极的反应:O2+2H2O+4e-=4OH- D．该新型电池属于二次电池4．（2022秋·江苏宿迁·高二校考开学考试）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D．该电池的负极反应为：5．（2023春·广东汕头·高二统考期末）含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图是利用电化学原理处理的原理，下列有关叙述错误的是

A．直流电源为铅蓄电池时，极连接Y电极B．Y电极发生还原反应C．当产生时，有跨膜而过D．阳极电极反应方程式为：6．（2023·全国·高三统考专题练习）蓄电池在放电时起原电池的作用。以下是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。下列有关爱迪生电池的说法不正确的是A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C．充电时，Fe电极上的电极反应式为Fe(OH)2＋2e-=Fe＋2OH-D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动7．（2023·湖南·校联考模拟预测）一种新型可充电电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是

A．充电时，M应与电源的正极相连接B．充电时，通过钠离子交换膜向N极移动C．放电时，N极电极反应为D．放电时，每生成，转移电子数为8．（2023春·浙江杭州·高一校联考期中）下列有关燃料电池的说法正确的是A．燃料电池清洁、高效，能量转化率可达到B．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被氧化C．燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供D．燃料电池主要是将电能转化成化学能9．（2022秋·云南昆明·高二校考期中）将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是A．上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=2CO2↑＋3H2OD．以KOH溶液作电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应O2＋2H2O＋4e-=4OH-10．（2023春·河南·高二校联考期末）某传统锌—空气二次电池的充放电原理如图所示：

下列说法正确的是A．放电时，CO2作氧化剂，被还原为K2CO3B．放电时，负极区发生的反应有C．放电时，多孔Cu网极的电势高于Zn极D．充电时，电子从Zn电极流出经电解液向多孔铜电极移动11．（2023春·浙江绍兴·高一绍兴一中校考期末）一种新型镁硫电池工作时的原理如图所示。下列说法正确的是

A．a极为负极，发生还原反应B．离子交换膜应为阴离子交换膜C．当石墨烯中的S均转化为MgS8时，电路中转移的电子数达到最大值D．若电路中转移1mol电子，则正极质量增加12g12．（2023春·四川成都·高二校联考期末）爱迪生发明的镍铁碱性电池的寿命是铅蓄电池的数倍，为了纪念爱迪生的付出，这种电池也叫“爱迪生蓄电池”，其反应原理为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，用爱迪生蓄电池制取少量Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是A．装置图中爱迪生蓄电池的负极是bB．该电池工作一段时间充电时，生成NiO2的反应是还原反应C．电解质溶液中OH-透过阴离子交换膜从右池移到左池D．Fe电极上的反应为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O二、填空题13．（2022秋·广东茂名）化学电池广泛应用在通讯、交通等方面。(1)常用的酸性锌锰干电池(构造如图所示)中的电解质糊状物由ZnCl2，和NH4Cl混合而成。该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向(填“正极”或“负极”)。若ZnCl2和NH2Cl混合糊状物中含有杂质Cu2+，会加速某电极的反应，其主要原因是。

(2)铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为H2SO4溶液。电池的总反应为，放电时，电解质溶液中的阴离子移向(填“Pb”或“”)，正极附近溶液的酸性(填“增强”、“减弱”或“不变”)，负极反应式为。(3)某品牌电动车采用了一种高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应为：。①该电池放电时，负极反应式为。②放电时每转移电子，正极有被还原。14．（2022秋·江苏无锡·高二校联考期中）铅酸蓄电池(图1)是一种电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用的化学电源，广泛应用于国防、交通、生产和生活中。(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，负极电极反应式为。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)图2是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。①用该微生物电池对铅酸蓄电池充电时，铅酸蓄电池的A极应该连接图2中的极(M或N)，此时A处的电极反应方程式为。②充电过程中如果B极质量减轻48g，理论上可处理乙二胺的物质的量为mol。(3)合理利用废旧铅蓄电池中的铅膏可缓解铅资源短缺，同时减少污染。一种从废旧电池的铅膏中回收铅的生产流程如下图(部分产物已略去)。已知：PbSiF6和H2SiF6均为能溶于水的强电解质。①为提高过程①的反应速率，你认为可采取的措施是。②过程③发生反应的离子方程式为。③过程④使用纯铅和粗铅作电极，H2SiF6和PbSiF6混合溶液作电解液，可进行粗铅精炼，则阳极的电极材料是。电解精炼时需要调控好电解液中H2SiF6的起始浓度，其他条件相同时，随起始时c(H2SiF6)的增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是。15．（2023春·上海崇明·高二上海市崇明中学校考期末）Ⅰ.NH3的燃烧反应可设计成燃料电池，工作原理如图甲所示。

(1)电极a为(填“正极”或“负极”)；电极b上的电极反应为；当正负极共消耗1.568L(标准状况)气体时，通过负载的电子的物质的量为mol。Ⅱ.一种肼()燃料电池的工作原理如图乙所示。

(2)a极的电极反应式为；电池中的离子方程式为。(3)若利用该电池给铅酸蓄电池充电，当消耗3.2g时，电极质量减少g。16．（2022秋·河南洛阳·高二洛阳市第三中学校考阶段练习）回答下列问题：(1)辅助的电池工作原理如图所示，该电池容量大，能有效利用，电池反应产物是重要的化工原料，电池的负极反应式为，电池的正极反应式为，反应过程中的作用是，该电池的总反应式为。(2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中可以在固体介质NASICON中自由移动，传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。则a极的电极反应式为，工作时由电极(填“a”或“b”，下同)向电极移动，电子由电极通过传感器流向电极。(3)减排是各个国家都在努力为之的事，和的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置利用原电池原理将、转化为重要的化工原料。①若A为，B为，C为，电池总反应为，则正极的电极反应式为。②若A为，B为，C为，则负极的电极反应式为，电池的总反应式为。第4课第2课时化学电源课程标准学习目标1．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。2．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题。1．能从宏观与微观结合的视角分析化学电源的工作原理、新型电源中微粒的移动及电极反应。2．能利用原电池的结构模型，认识化学电源的组成特点，正确判断新型电源的结构、电极反应及相关实际问题。自主梳理一、化学电池的分类与优劣1．化学电池的分类及其特点（1）一次电池：活性物质消耗到一定程度，就，如普通的锌锰电池、碱性锌锰电池。

（2）二次电池：放电后可以再使活性物质获得再生，如铅蓄电池、镍镉电池。

（3）燃料电池：燃料电子，氧化剂电子，如氢氧燃料电池。2．化学电池的优点具有高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。3．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：所能输出电能的多少。(2)比功率：所能输出功率的大小。(3)电池的可储存时间的长短。二、化学电源的分类及工作原理1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)(1)组成。正极：；负极：；电解质：。(2)工作原理负极反应：；正极反应：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnOOH＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。(3)特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。2．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)组成负极：；正极：；电解质：。(2)工作原理①放电过程负极：(氧化反应)；正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)；总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)。②充电过程阴极：；阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)=Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。(3)铅蓄电池的优缺点①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。3．燃料电池(以H2­O2燃料电池为例)(2)工作原理酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应正极反应总反应2H2＋O2=2H2O【答案】一、1．（1）不能使用（2）充电（3）失得2．能量转换效率3．(1)单位质量或单位体积(2)单位质量或单位体积二、1．(1)MnO2ZnKOH。(2)Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；2．(1)PbPbO2H2SO4溶液(2)①Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)②PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；3．(1)H2O2(2)H2－2e－=2H＋H2－2e－＋2OH－=2H2Oeq\f(1,2)O2＋2e－＋2H＋=H2Oeq\f(1,2)O2＋2e－＋H2O=2OH－预习检测1．化学与生产、生活密切相关，下列说法正确的是A．干电池放置过久可能漏液失效，其原因是显酸性的氯化铵溶液和外壳锌反应B．燃煤时，适当地鼓入氧气，可减轻温室效应C．硫酸铝可用来除去水体中的悬浮杂质且具有杀菌消毒的作用D．氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钠都是常见的胃酸中和剂【答案】A【解析】A．干电池中电解质铵根离子水解而使溶液呈酸性，酸能和外壳锌反应而腐蚀Zn，导致干电池放置过久可能漏夜而失效，故A正确；B．燃煤时，适当地鼓入氧气，不能减少排放CO2的含量，所以不能减轻温室效应，故B错误；C．硫酸铝中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮物而净水，但没有强氧化性，所以不能杀菌消毒，故C错误；D．NaOH具有强腐蚀性，能腐蚀胃壁，所以不能用作常见的胃酸中和剂，氢氧化镁和氢氧化铝可以作胃酸中和剂，故D错误；故选A。2．日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极B．干电池可实现电能向化学能的转化C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒【答案】C【解析】A．干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误；B．干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误；C．NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C正确；D．干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误；故选C。3．下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是A．放电时，铅被还原B．放电时，电解质溶液增大C．充电时，原极接电源的负极即可复原D．放电时总反应：【答案】B【解析】A．放电时，铅作负极，化合价升高，失去电子，被氧化，故A错误；B．放电时，铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液增大，故B正确；C．放电时，极为正极，则充电时，原极接电源的正极即可复原，故C错误；D．是充电时总反应，放电时总反应为，故D错误。综上所述，答案为B。4．一种充电电池放电时的电极反应为；，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A．的还原B．的还原C．的氧化D．的氧化【答案】D【解析】充电电池放电时正极发生反应为：，电池充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，则电池充电时，电极反应式是电池放电时电极反应式的逆过程，即Ni(OH)2被氧化；答案选D。5．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH4−O2、CH3OH−O2、N2H4−O2清洁燃料电池，下列说法错误的是A．放电过程中，K+均向正极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，CH4−O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1molO2时，理论上N2H4−O2燃料电池可得到标准状况下22.4L气体产物【答案】B【解析】A．放电过程中，根据“同性相吸”，则K+均向正极移动，故A正确；B．放电过程中，CH4−O2、CH3OH−O2燃料电池中KOH不断消耗生成碳酸钾，KOH物质的量减小，N2H4−O2燃料电池反应生成氮气和水即，电池中KOH物质的量不变，则B错误；C．消耗等质量燃料(设质量为mg)，三者失去电子物质的量分别为、、，则CH4−O2燃料电池的理论放电量最大，故C正确；D．根据方程式，消耗1molO2时，则理论上N2H4−O2燃料电池可得到标准状况下1mol氮气即22.4L，故D正确。综上所述，答案为B。6．氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是A．氢氧燃料电池工作时负极通入B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用D．氢氧燃料电池工作时的总反应为【答案】D【解析】A．氢氧燃料电池工作时正极通入，故A错误；B．氢氧燃料电池，正极氧气得电子发生还原反应，故B错误；C．氢氧燃料电池，可以有效使用辅助系统改善传质、增湿，所以氢氧燃料电池客车能在寒冷天气中使用，故C错误；D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，总反应为，故D正确；选D。探究提升探究提升►环节一一次电池【情境材料】普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示：普通锌锰电池碱性锌锰电池【问题探究】1．你能指出两种干电池中的正、负极材料及电解质溶液吗？2．试写出碱性锌锰电池的正、负极反应式。3．对比两种干电池，比较两种电池的优缺点。4．为什么废旧电池不能随意丢弃，要回收利用？【答案】1．普通锌锰电池的负极为Zn，正极为石墨棒，电解质溶液为NH4Cl糊。碱性锌锰电池的负极为Zn，正极为MnO2，电解质为KOH。2．负极反应式：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，正极反应式：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)＋2OH－。3．普通锌锰电池中的NH4Cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn，故该干电池不能长时间储存；碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高，是普通锌锰干电池的升级换代产品。4．废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，能污染水源，危害人体健康，因此，应将废旧电池回收利用，这样既可减少环境污染，又可节约资源。要点归纳普通锌锰电池和碱性锌锰电池普通锌锰电池碱性锌锰电池装置电极反应及电池总反应负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2MnO2＋2e－=2NH3＋Mn2O3＋H2O总反应：Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))=Zn2＋＋2NH3＋Mn2O3＋H2O负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2特点优点：制作简单，价格便宜。缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了普通锌锰电池的缺点，单位质量所输出的电能多，储存时间长，适用于大电流和连续放电一次电池使用过后一定要注意回收，防止污染环境。典例精讲【例1】（2023春·河南南阳·高二校联考期末）电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：

下列说法错误的是A．负极材料为，发生氧化反应B．正极反应式为C．有助于电池内部的导电D．电池工作时向电极移动【答案】B【解析】A．负极材料为，锂失电子发生氧化反应，故A正确；B．正极发生还原反应，根据图示，正极反应式为，故B错误；C．有助于电池内部的导电，故C正确；D．电池工作时，阴离子向负极移动，向电极移动，故D正确；选B。【例2】（2023·高二课时练习）银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法不正确的是A．锌作负极，失去电子B．正极为Ag2O，发生还原反应C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向ZnD．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-【答案】C【解析】该原电池Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag中，负极反应为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2、正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电子由负极流向正极。A．Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；B．正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；C．原电池中电子从负极沿导线流向正极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电子从Zn经导线流向Ag2O极，故C错误；D．正极上Ag2O得电子，正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，故D正确；故选：C。►环节二二次电池【情境材料】一种充电电池的原料为H2，其电池反应为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2，它具有比能量多等优点，常作为电动汽车、卫星等的电源。【问题探究】1．该电池内电解质溶液呈酸性还是碱性？2．放电时的电极反应式如何书写？3．充电时的电极反应式如何书写？4．电池充电时，外接电源的负极连接二次电池的哪个电极？【答案】1．由H2→OH－知呈碱性。2．负极：H2＋2OH－－2e－=2H2O正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－3．阴极：2H2O＋2e－=H2＋2OH－阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O4．负极。要点归纳1．铅酸蓄电池(1)工作原理放电负极Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4正极PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O总反应Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O充电阴极PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))阳极PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))总反应2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4合并总反应Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O(2)电池的优缺点①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。②缺点：比能量低、笨重，废弃电池污染环境。2．可充电电池复杂电极反应式的书写方法第一步：先标出放电(原电池)总反应式中变价元素的化合价，确定电子转移的方向与数目，指出参与负极和正极反应的物质。如铅酸蓄电池中：第二步：写出一个比较容易书写的电极反应式，书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存。如铅酸蓄电池的负极反应式为Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4。第三步：在电子守恒的基础上，用总反应式减去写出的电极反应式，即得另一极的反应式。如铅酸蓄电池的正极反应式可用总反应式－负极反应式得到，即Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－(Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－)=2PbSO4＋2H2O－PbSO4，整理得：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O。3．可充电电池充、放电时电极的连接(1)二次电池放电时遵循原电池原理，将化学能转化为电能；充电时遵循电解池原理，将电能转化为化学能。(2)蓄电池充电时的电极反应和总反应是放电时反应的逆反应，但蓄电池充、放电时的合并总反应不是可逆反应。(3)充电时电池正极接电源正极作阳极，电池负极接电源负极作阴极。(4)放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。(5)若电极反应消耗OH－(或H＋)，则电极周围溶液pH减小(或增大)；若电极反应生成H＋(或OH－)，则电极周围溶液的pH减小(或增大)；若总反应的结果是消耗OH－(或H＋)，则溶液的pH减小(或增大)；若总反应的结果是生成H＋(或OH－)，则溶液的pH减小(或增大)。典例精讲【例3】（2022秋·山东菏泽·高二曹县一中校考阶段练习）用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，负极的电极反应为：H2－2e－＝2H＋B．充电时，阳极的电极反应为：Ni(OH)2＋OH－－e－＝NiO(OH)＋H2OC．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连D．放电时，OH－向镍电极作定向移动【答案】B【解析】放电时为原电池原理，吸附H2的碳纳米管为负极，镍电极为正极；充电时为电解原理，碳电极为阴极，镍电极为阳极；根据图示和电解质溶液书写电极反应式，结合工作原理作答。A项，放电时为原电池原理，吸附H2的碳纳米管为负极，电解质溶液为KOH溶液，负极电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，A项错误；B项，充电时为电解原理，镍电极为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳极的电极反应为：Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O，B项正确；C项，充电时碳电极为阴极，将碳电极与外电源的负极相连，C项错误；D项，放电时阴离子向负极移动，OH-向碳电极作定向移动，D项错误；答案选B。【例4】（2022春·四川遂宁·高二遂宁中学校考期中）下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2OC．充电时，阳极附近pH减小D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2【答案】D【解析】根据题干信息可知，Zn-二次电池中，放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O（Zn与Al性质相似，在碱性条件下以ZnO存在），正极氧气得电子生成氢氧根离子，其电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；充电时，电极反应式相反，利用原电池与电解池工作原理分析解答。A．放电式Zn极为负极，PVC-RuO2电极为正极，所以K+向PVC-RuO2电极移动，A正确；B．放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，根据上述分析可知，其电极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O，B正确；C．充电时，阳极区的电极反应式为：，消耗氢氧根离子的同时生成水，所以阳极附近pH减小，C正确；D．充电时，导线中每通过4mol电子，阳极产生氧气的物质的量为1mol，所以标况下其体积为=22.4L，D错误；故选D。►环节三燃料电池【情境材料】设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气[以壬烷(C9H20)代表汽油]，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。【问题探究】1．该电池放电时发生的化学方程式如何书写？2．该电池的正极反应如何书写？负极发生什么反应？3．固体电解质里的O2－的移动方向是怎样的？4．向外电路释放电子的电极为哪一极？5．若用KOH溶液代替固体电解质，则放电时负极电极反应式如何书写？【答案】1．该电池放电时发生的化学反应就是壬烷燃烧的化学反应：C9H20＋14O2=9CO2＋10H2O。2．该电池的正极是氧气，得电子，电极反应式是O2＋4e－=2O2－。负极失去电子发生氧化反应。3．原电池中阴离子O2－向负极移动。4．负极。原电池中电子由负极流出，经外电路流向正极。5．C9H20＋74OH－－56e－=9COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋47H2O。要点归纳1．燃料电池的工作原理(1)连续地将燃料(常见的有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体)和氧化剂的化学能直接转化为电能。(2)燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。(3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出。2．燃料电池的优点(1)氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。(2)能量转换率高，有利于节约能源。(3)排放的废弃物少，绿色环保。3．燃料电池的种类(1)氢氧燃料电池①构成：氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极材料。②工作原理：如图所示的氢氧燃料电池的电解质溶液为酸性，在负极室通入H2，H2在Pt催化下分解为H，H再失去电子成为H＋进入电解质溶液，H＋可以穿过质子交换进入正极室；在正极室通入O2，经过Pt催化，O2得到电子生成H2O。③电极反应介质电极电池反应：2H2＋O2=2H2O酸性(H＋)负极2H2－4e－=4H＋正极O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性(Na2SO4)负极2H2－4e－=4H＋正极O2＋2H2O＋4e－=4OH－碱性(OH－)负极2H2－4e－＋4OH－=4H2O正极O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)甲烷燃料电池负极和正极分别通入CH4和O2，在酸性条件下负极生成H＋，正极消耗H＋；碱性条件下正极生成OH－，负极消耗OH－并生成COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))。甲烷燃料电池正、负极在H2SO4溶液和KOH溶液中的反应如表所示。电解质溶液电极反应式总反应式H2SO4溶液负极：CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋正极：2O2＋8H＋＋8e－=4H2OCH4＋2O2=CO2＋2H2OKOH溶液负极：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋3H2O(3)乙醇燃料电池电解质溶液电极反应式总反应式H2SO4溶液负极：C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋正极：3O2＋12H＋＋12e－=6H2OC2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2ONaOH溶液负极：C2H5OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋11H2O正极：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－C2H5OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋5H2O(4)肼燃料电池名称电解质电极反应和总反应肼燃料电池KOH正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O总反应：N2H4＋O2=N2＋2H2O燃料电池电极反应书写关键(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O2＋4e－=2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。典例精讲【例5】（2022秋·山东枣庄·高二统考期中）执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示，其反应原理为，被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流，该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的A．电解质溶液中的移向a电极B．b为正极，电极反应式为C．呼出气体中酒精含量越低，微处理器中通过的电流越大D．a极上的电极反应式为【答案】C【解析】如图，该装置为原电池装置，电极b通入空气，主要是其中的氧气参与反应，则电极b作为电池正极，环境为酸性，电极反应式为；电极a为负极，酒精在电极a失电子，被氧化，电极反应式为；A．原电池中，阴离子向负极移动，电极a为负极，所以电解质溶液中的移向a电极，故A正确；B．电极b通入空气，主要是其中的氧气参与反应，则电极b作为电池正极，环境为酸性，电极反应式为，故B正确；C．呼出气体中酒精含量越低，根据电极反应式，产生的电子越少，电流越微弱，故C错误；D．电极a为电池的负极，酒精在电极a失电子，被氧化，电极反应式为，故D正确；故选C。【例6】（2023秋·辽宁葫芦岛·高二统考期末）如图所示为NH3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2OC．燃料电池可以把化学能全部转化为电能D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移【答案】C【解析】由图可知，氮元素价态升高失电子，故b极为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，a极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。A．电池工作时，a极为正极，O2得到电子，发生还原反应，故A正确；B．b极为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故B正确；C．燃料电池是将化学能转变为电能的装置，但仍有部分化学能转化为热能，不可能完全转化为电能，故C错误；D．电池工作时，阳离子(Na+)向正极(a极)移动，故D正确；故选：C。一、单选题1．（2023春·河北唐山·高一校联考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是A．图甲：锌铜原电池工作时，电子由锌经电解质溶液流向铜B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移1mol电子消耗锌32.5gD．图丁：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为【答案】C【解析】A．图1为锌铜原电池，锌为负极，铜为正极，电子通过导线流向铜，故A错误；B．图2为纽扣式银锌电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故B错误；C．图3为锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，极反应式：Zn-2e-=Zn2+，所以外电路中每转移1mol电子，消耗锌0.5mol，质量为0.5×65g/mol=32.5g，故C正确；D．图4为铅蓄电池为二次电池，总反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，放电时铅为负极，发生氧化反应，其负极的电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，故D错误；故选C。2．（2022秋·河南驻马店·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是A．海水起电解质溶液的作用B．锂为负极，发生的电极反应：C．锂电极应与海水直接接触D．正极反应式：【答案】C【解析】A．海水中含有多种盐，起电解质溶液的作用，故A正确；B．Li是活泼金属易失电子发生氧化反应，锂为负极，发生的电极反应：，故B正确；C．锂活泼金属能与水反应，锂电极不应与海水直接接触，故C错误；D．正极得电子发生还原反应，正极反应式：，故D正确；选C。3．（2022春·安徽亳州）以铝-空气-海水为能源的电池为我国首创，该电池用于航海标志灯，只要把灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。电极材料为Al与石墨。该电池工作时，下列说法正确的是A．铝电极是该电池的正极 B．海水中Cl-向石墨电极移动C．石墨电极的反应:O2+2H2O+4e-=4OH- D．该新型电池属于二次电池【答案】C【解析】以铝-空气-海水为能源的电池，电极材料为Al与石墨，Al作负极，发生氧化反应，电极反应为：Al-3e-=Al3+；石墨为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应为4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，据此分析解答。A．根据分析，铝电极是该电池的负极，故A错误；B．原电池中，阴离子向负极移动，铝电极是该电池的负极，海水中Cl-向铝电极移动，故B错误；C．根据分析，石墨电极的反应:O2+2H2O+4e-=4OH-，故C正确；

D．该新型电池又叫做海洋电池，放电时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20-50倍。电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常更换电池的麻烦，不能放电时，需要更换铝电极，因此属于一次电池，故D错误；答案选C。4．（2022秋·江苏宿迁·高二校考开学考试）新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为：。下列关于该电池的说法正确的是A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极D．该电池的负极反应为：【答案】D【解析】由图可知，银锌电池中，锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—。A．由分析可知，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，故A错误；B．由分析可知，电池放电时锌为电池的负极，氧化银为正极，则溶液中钾离子向氧化银电极移动，故B错误；C．由分析可知，电池放电时锌为电池的负极，氧化银为正极，则电流从氧化银电极经导线流向锌电极，故C错误；D．由分析可知，锌为电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2，故D正确；故选D。5．（2023春·广东汕头·高二统考期末）含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图是利用电化学原理处理的原理，下列有关叙述错误的是

A．直流电源为铅蓄电池时，极连接Y电极B．Y电极发生还原反应C．当产生时，有跨膜而过D．阳极电极反应方程式为：【答案】C【解析】A．铅蓄电池中Pb电极为负极，PbO2电极为正极。Y极为阴极，与直流电源负极相连，故A正确；B．Y是阴极，发生还原反应，故B正确；C．由于不能确定参与电极反应的中氮元素的具体化合价，所以转移电子数无法确定，H+迁移数量无法确定，故C错误；D．阳极区电解质为硫酸溶液，故电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故D正确；故答案选C。6．（2023·全国·高三统考专题练习）蓄电池在放电时起原电池的作用。以下是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。下列有关爱迪生电池的说法不正确的是A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C．充电时，Fe电极上的电极反应式为Fe(OH)2＋2e-=Fe＋2OH-D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动【答案】B【解析】放电时，Fe被氧化生成Fe(OH)2，作负极，电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，正极NiO2得电子被还原生成Ni(OH)2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-，充电时，阳极、阴极与正负极反应正好相反。A．放电时，Fe是负极，发生氧化反应，NiO2是正极，发生还原反应，故A正确；B．放电时能生成Fe(OH)2、Ni(OH)2，这两种物质能溶于酸，不能溶于碱，所以电解质溶液应该呈碱性，故B错误；C．充电时，阴极上电极反应式与负极反应式正好相反，所以电极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，故C正确；D．放电时，为原电池，电解质溶液中阴离子向负极移动，故D正确；答案选B。7．（2023·湖南·校联考模拟预测）一种新型可充电电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是

A．充电时，M应与电源的正极相连接B．充电时，通过钠离子交换膜向N极移动C．放电时，N极电极反应为D．放电时，每生成，转移电子数为【答案】D【解析】从图示装置可看出，可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧电极作正极在放电时，转化为，发生还原反应。由分析可知，M极为原电池的负极，故充电时，M应与电源的负极相连接，从图示装置可看出，可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧电极作正极在放电时，转化为，发生还原反应。A．由分析可知，M极为原电池的负极，故充电时，M应与电源的负极相连接，A错误；B．充电为放电的逆过程，所以充电时，通过钠离子交换膜向阴极(M极)移动，B错误；C．放电时，N极转化为，发生还原反应，其电极反应为，C错误；D．根据电子守恒可知，放电时，每生成，转移电子数为，D正确；故选：D。8．（2023春·浙江杭州·高一校联考期中）下列有关燃料电池的说法正确的是A．燃料电池清洁、高效，能量转化率可达到B．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被氧化C．燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供D．燃料电池主要是将电能转化成化学能【答案】C【解析】A．燃料电池放电时，只有一部分能量转化为电能，所以能量转化率不是100%，故A错误；B．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原，氢气在负极被氧化，故B错误；C．燃料电池的电极本身不包含活性物质，燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，故C正确；D．燃料电池是将化学能转变为电能的装置，故D错误；故选C。9．（2022秋·云南昆明·高二校考期中）将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是A．上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=2CO2↑＋3H2OD．以KOH溶液作电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应O2＋2H2O＋4e-=4OH-【答案】C【解析】A．燃料电池中，燃料做负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，A正确；B、航天飞行器中氢氧燃料电池的总反应为O2+2H2=2H2O，反应产物是水，经过处理之后可供宇航员使用，B正确；C、乙醇燃料电池的电解质用KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极发生反应C2H5OH-12e-+16OH-=2+11H2O，C错误；D、燃料电池中正极上氧气得电子，碱性环境下，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；故答案为：C。10．（2023春·河南·高二校联考期末）某传统锌—空气二次电池的充放电原理如图所示：

下列说法正确的是A．放电时，CO2作氧化剂，被还原为K2CO3B．放电时，负极区发生的反应有C．放电时，多孔Cu网极的电势高于Zn极D．充电时，电子从Zn电极流出经电解液向多孔铜电极移动【答案】C【解析】某传统锌—空气二次电池的充放电原理如图，左图为原电池，Zn为负极发生失电子的氧化反应，生成的锌离子结合氢氧根结合为电极反应：；右端氧气发生得电子还原反应生成氢氧根离子，电极反应；右图为电解池，Zn为电解池阴极端，发生得电子还原反应生成Zn，多孔Cu网为阳极端发生失电子的氧化反应生成O2；A．放电时，多孔Cu网作正极，氧气为氧化剂发生得电子的还原反应，电极反应：，故A错误；B．放电时装置为原电池，负极反应为Zn失电子被氧化为锌离子，结合氢氧根离子，电极反应：，故B错误；C．放电时，装置为原电池，多孔Cu网极为原电池正极端，电势高于负极端Zn极，故C正确；D．充电时，电子从多孔铜电极流出经导线向直流电源正极，从直流电源负极流出经导线向Zn电极移动，故D错误；答案选C。11．（2023春·浙江绍兴·高一绍兴一中校考期末）一种新型镁硫电池工作时的原理如图所示。下列说法正确的是

A．a极为负极，发生还原反应B．离子交换膜应为阴离子交换膜C．当石墨烯中的S均转化为MgS8时，电路中转移的电子数达到最大值D．若电路中转移1mol电子，则正极质量增加12g【答案】D【解析】由图可知，活泼金属Mg是负极，电极反应式为：Mg-2e-=Mg2+，S为正极，电极反应依次是8S+Mg2++2e-=MgS8，MgS8+3Mg2++6e-=4MgS2，MgS2+Mg2++2e-=2MgS。A．a是负极，发生氧化反应，故A错误；B．离子交换膜是阳离子交换膜，通过的是Mg2+离子，故B错误；C．当石墨烯中的S均转化为MgS时，转移电子数达到最大，故C错误；D．电路中转移1mol电子，有0.5molMg失去电子形成Mg2+，0.5molMg2+通过阳离子交换膜与硫作用，阳极端增加了0.5molMg即12g，故D正确；答案选D。12．（2023春·四川成都·高二校联考期末）爱迪生发明的镍铁碱性电池的寿命是铅蓄电池的数倍，为了纪念爱迪生的付出，这种电池也叫“爱迪生蓄电池”，其反应原理为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，用爱迪生蓄电池制取少量Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是A．装置图中爱迪生蓄电池的负极是bB．该电池工作一段时间充电时，生成NiO2的反应是还原反应C．电解质溶液中OH-透过阴离子交换膜从右池移到左池D．Fe电极上的反应为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O【答案】D【解析】A.根据“爱迪生蓄电池”反应原理：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2用爱迪生蓄电池制取少量Na2FeO4说明Fe电极作阳极，应接电源正极，A错误；B．生成NiO2的反应是氧化反应，B错误；C．电解质溶液中OH-透过阴离子交换膜从左池移到右池，C错误；D．Fe电极上的反应为：Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O，D正确；故选D。二、填空题13．（2022秋·广东茂名）化学电池广泛应用在通讯、交通等方面。(1)常用的酸性锌锰干电池(构造如图所示)中的电解质糊状物由ZnCl2，和NH4Cl混合而成。该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向(填“正极”或“负极”)。若ZnCl2和NH2Cl混合糊状物中含有杂质Cu2+，会加速某电极的反应，其主要原因是。

(2)铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为H2SO4溶液。电池的总反应为，放电时，电解质溶液中的阴离子移向(填“Pb”或“”)，正极附近溶液的酸性(填“增强”、“减弱”或“不变”)，负极反应式为。(3)某品牌电动车采用了一种高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应为：。①该电池放电时，负极反应式为。②放电时每转移电子，正极有被还原。【答案】(1)Zn(或锌)正极Zn与反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率；(2)Pb减弱(3)(或)1【解析】（1）原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn－2e－=Zn2＋；电池工作时，电子从负极流向正极；Zn与Cu2＋发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀；（2）铅蓄电池工作时，硫酸参加反应生成硫酸铅同时生成水，导致硫酸浓度降低、酸性减弱，原电池放电时阴离子向负极移动；放电时，铅为负极，失去电子被氧化，电极反应为：Pb-2e-+SO42－=PbSO4；（3）①该电池放电时，负极为Zn失去电子生成Zn(OH)2，电极反应式为；②根据总反应式，2参与反应，转移6mol电子，所以每转移电子，则有1被还原。14．（2022秋·江苏无锡·高二校联考期中）铅酸蓄电池(图1)是一种电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用的化学电源，广泛应用于国防、交通、生产和生活中。(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，负极电极反应式为