2022版高考人教版化学一轮复习学案：第六章 第二讲 原电池化学电源

第二讲原电池化学电源

I.能分析、解释原电池的工作原理,能设计

考点一原电池1.变化观念与平衡思想：认识原电池反应的本质

简单的原电池:

的工作原理及应是自发的氧化还原反应；能多角度动态地分析原

2.能列举常见的化学电源,并能利用相关信

电池中物质的变化及能1ft的转换

息分析化学电源的工作原理用

2.证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装

3.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量考点二常见的

变化来分析、解决实际问题,如新型电池的置,构建原电池工作原理的模型,并利用模型分

化学电源

开发等。析常见化学电源的工作原理

考点一原电池的工作原理及应用（命题指数★★★★★）

、必备知识-自我排查，

L原电池的概念、构成及反应本质：

⑴把化学能转化为电能的装置,其本质是发生了氧化还原反

应。

⑵构成条件。

①有两个活泼性不同的电极（常见为金属或石墨）O

②将电极插入电解质溶液或熔融电解质中。

③两电极间构成闭合回路（两电极接触或用导线连接）O

④能自发发生氧化还原反应。

2.原电池的工作原理（以铜锌原电池为例）:

Cu

/CuSO,溶液,（Hi盐桥十¥

、.-:二王Htvi」

Zn---Cu

ZnSO」溶液CuSOs溶液

n

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn-2e^~城+2或一Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由Zn片沿导线流向Cu片

盐桥中盐桥含饱和KC1溶液，

离子移向t移向正极,C「移向负极

3.原电池原理的应用：

⑴设计制作化学电源。

（拆分反应）―（将铜化还原反应分成两个电极画

近南画将还原剂（一般为比较活泼金属）作上五.'

物料J-［活泼性比负极赢的金屈或非金屈导体作其＜

、如果两个电极反应分别在两个容器中进行（中

—间连接盐桥）,则两个容器中的电解质溶液应

）［含有与电极材料相同的金M的阳离子

画出谀）佟吉合要求及反应特点,画出原电池袋置图.

置图J~［标出电极材料.称、正负极、电解质溶液等,

⑵加快化学反应速率。

一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率增

大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池,

反应速率增大。

（3）比较金属的活动性强弱。

原电池中，一般活动性强的金属作负极,而活动性弱的金属（或

非金属导体）作正极。

（4）用于金属的防护。

使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如:要保

护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一块锌块

相连，使锌作原电池的鱼极。

基本技能•小测\\\

1.判断下列说法是否正确,正确的打“J”，错误的打“X”。

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。（）

提示：J。氧化反应是失去电子的反应，因此在原电池中一定为

负极上的反应。

（2）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回

路，所以有电流产生。（）

提示：X。电子不经过电解质溶液。

（3）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离

子向正极移动。（）

提示：X。阳离子向正极移动，阴离子移向负极。

⑷某原电池反应为Cu+2AgN03=Cu（N03）2+2Ag,装置中的盐桥

内可以是含琼脂的KC1饱和溶液。（）

提示：X。琼脂中少量的C「会进入AgN03溶液和银离子反应。

⑸两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定

作负极。（）

提示：X。活泼金属不一定作负极，铝-NaOH溶液-镁电池中铝

作负极。

(6)把锌片和铜片用导线连起来,浸入食盐水也不能形成原电

池。

提示：X。发生了吸氧腐蚀形成原电池。

2.设计原电池装置证明Fe?•的氧化性比Ci?•强。

(1)写出能说明氧化性Fe，.大于C/+的离子方程

式：O

(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是

①负极：O

②正极：O

⑶在表中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：

①不含盐桥②含盐桥

(l)2Fe3++Cu—2Fe2++Cu2+

(2)①Cu-2e—C/+②2F/+2e—2Fe?+

(3)

①不含盐桥②含盐桥

Cu白C

CtftzPof

7:T17-1;：

-------

/~'c

CuCb溶液FcCh溶液

FeCh溶液

、关键能力-层级突破，

命题角度1：原电池的工作原理

【典例1】（2020•全国例卷）一种高性能的碱性硼化钗（VBM

空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反

应:VB2+I6OH-Hd—Voj+2B（OH）；+4H2。。该电池工作时，下列

说法错误的是

倒就

VB?电极I-匚二।一|夏合碳电板

KOH溶液尚子选择性腆

A.负载通过0.04mol电子时，有0.224L（标准状况）。2参与反

应

B.正极区溶液的pH降低,负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB2+1102+200H+6H2O—8B（OH）；+4V0j

D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳

电极

以图析题•培养关键能力

选Bo该电池中。2在正极发生的反应为02+2H20+4e=40H,所

以负载通过0.04mol电子时，有0.224L（标准状况）。2参与反

应,A正确;根据正负极电极反应式可知使用过程中负极区溶

液的pH降低、正极区溶液的pH升高，B错误；根据两极电极反

应式可知电池总反应为

4VB2+1102+200H+6H20=8B（OH）；+4V《：C正确;VB2电极才口复

合碳电极分别为电池的负极、正极，根据物理学知识可知电流

由复合碳电极经负载、VBz电极、KOH溶液回到复合碳电极,D

正确。

【思维升级•母题延伸】（1）（变化观念与平衡思想）分析电池

工作原理,判断装置中的离子交换膜是阳离子交换膜还是阴离

子交换膜？

提示：阴离子交换膜。该电池中复合碳电极发生的反应为

02+2乩0+4/—40H,产生0M,而VB2电极上发生的反应消耗0H\

因此离子交换膜应为阴离子交换膜。

（2）（宏观辨识与微观探析）有同学认为:本电池工作时电子从

VB2电极出发沿导线到达复合碳电极,再经KOH溶液回到VB2电

极，从而构成闭合回路的。此同学的认识是否正确?为什么？

提示：不正确。电子不能经过电解质溶液，在电解质溶液中是阴

阳离子的定向移动构成闭合回路的。

【备选例题】

下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的,下列有关叙述

错误的是（）

A.①中锌电极发生氧化反应

B.②中电子由a电极经导线流向b电极

C.③中外电路中电流由A电极流向B电极

D.④中LiC作负极

选C。在原电池中阴离子移向负极,所以③中A电极为负极，则

外电路中电流应由B电极流向A电极。

命题角度2:原电池的工作原理应用

【典例2】选择合适的图象，将序号填在相应横线上：

(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时

向a中加入少量的CuSO4溶液,产生上的体积V(L)与时间t(min)

的关系是

⑵将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a

中加入少量的CuSOi溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的

关系是O

(3)将⑴中的CuSO」溶液改成CH3COONa溶液,其他条件不变，

则图象是。

【以图析题•培养关键能力】

a比b的速率大.a比b的速率大.b比a的速率大.毗b的速率大.

b比a产生的比a与b产生的H、b与a产生的比a比b产生的日

多一样多一样多多

V

♦匕

o7d7d*d

ABCD

(1)当加入少量C11SO4溶液,Zn可以置换Cu,构成原电池，速率

加快，但由于部分Zn参与置换Cu的反应，出的量减少，故选

Ao

(2)Zn与C11SO4溶液反应置换Cu,Zn、Cu、H2sO4构成原电池，加

快反应速率，但由于Zn足量，n(M)不变，匕的量不变，故选Bo

++

(3)加入CH3C00Na,c(H)减少，但n(H)不变，故速率减慢，产生

H2的量一样多，故选C。

答案：(1)A(2)B(3)C

【备选例题】

（2021•淮安模拟）某校化学兴趣小组进行探究性活动:将氧化

还原反应2Fb+2I-2Fe"+l2设计成带盐桥的原电池。提供的

试剂:FeCL溶液、KI溶液;其他用品任选。回答下列问题：

（1）画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电

解质溶液

（2）发生氧化反应的电极反应式为o

⑶反应达到平衡时,外电路导线中（填“有”或

“无”）电流通过。

⑷平衡后向FeCL溶液中加入少量FeCb固体,当固体全部溶

解后，则此时该溶液中的电极变为（填“正”或

“负”）极。

（1）先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定电极材

料和正、负极区的电解质溶液。（2）发生氧化反应的电极是负

极，负极上「失电子变成L（3）反应达到平衡时，无电子移动,

故无电流产生。（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCb固体,

平衡逆向移动，此时Fe?♦失电子，该溶液中的电极变成负极。

答案：（1）如下图（答案合理即可）

-

(2)212e—12⑶无⑷负

技法总结•提能\\\

1.原电池的工作原理简图:

业e'

氧化£ilk还原

反应负答I|正极反应

阳离子一

—阴离子

—I电解质:溶液|~~

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若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜，阳

离子可通过交换膜移向正极。

2.判断原电池正、负极的五种方法:

T活泼金属I电极材料H部第翳

--（一化反应）—（电极反应）—（还原反应）--

判

判

断

断

为

为

负

正

极

极

、题组训练-技能通关，

命题点1：原电池的工作原理分析（基础性考点）

1.（2021•广州模拟）某小组为研究原电池原理,设计如图装置,

下列叙述正确的是（）

A.若X为Fe,Y为Cu,铁为正极

B.若X为Fe,Y为Cu,电子由铜片流向铁片

C.若X为Fe,Y为C,碳棒上有红色固体析出

D.若X为Cu,Y为Zn,锌片发生还原反应

选CoFe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu,故A、B错

误；若X为Fe,Y为C,电解质为硫酸铜，则正极C上析出Cu,故

C正确；Zn比Cu活泼,Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。

2.（2021•福州模拟）原电池的电极名称不仅与电极材料的性

质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是（）

空气

13.一

Mgr®lAIMgr^lAIFeKShCuFeJ@TCu

稀硫酸NaOH溶液浓硝酸NaCI溶液

①②③④

A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极

B.②中Mg作正极，电极反应式为6H20+6e=60H+3H2t

C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e=Fe2+

D.④中Cu作正极，电极反应式为2H42e—H2t

选B。①中Mg作负极;②中A1作负极;③中铜作负极;④是铁

的吸氧腐蚀,Cu作正极，电极反应式为02+2H20+4e—40Ho

命题点2:原电池原理的应用（综合性考点）

3.（2021•成都模拟）有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验

装置及部分实验现象如下：

babCCdad

实验

-------

丁二二二二二二二:

装置——u-

稀谦酸

CuSO,溶液稀硫酸稀敏酸

d极溶解;c

部分实a极质量减少;hh极有气体产生;电流从a极

极有气体

验现象极质量增加c极无变化流向d极

产生

由此可判断这四种金属的活动顺序是

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

选C。把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由

实验①可知，a作原电池负极,b作原电池正极,金属活动

性：a>b;由实验②可知,b极有气体产生,c极无变化，则活动

性：b〉c;由实验③可知,d极溶解，则d作原电池负极,c作正极,

活动性：d>c;由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原

电池负极,a极为原电池正极，活动性：d>a。综上所述可知活动

性：d>a>b>c。

命题点3:聚焦“盐桥”原电池(应用性考点)

4.将镉(Cd)浸在氯化钻(C0CI2)溶液中，发生反应的离子方程

式为Co2+(aq)+Cd(s)―Co(s)+Cd"(aq),如将该反应设计为如

图的原电池,则下列说法一定错误的是()

扁

甲乙

A.Cd作负极,Co作正极

B.原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极

C.根据阴阳相吸原理,盐桥中的阳离子向负极（甲池）移动

D.甲池中盛放的是CdCL溶液，乙池中盛放的是CoCk溶液

选C。将该反应设计为原电池时,Cd作负极，电极反应为

Cd-2e—Cd2+;Co作正极，电极反应为Co2++2e—Co,盐桥中的

阳离子向正极（乙池）移动。

【知识拓展】盐桥

1.制作方法:在烧杯中加入2g琼脂和60mL饱和KC1溶液，

使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解,然后趁热将此混合溶

液加入U形玻璃管中，静置待琼脂凝固后便可使用。

2.作用：盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回

路,盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保

持电中性,从而使原电池能相对持续、稳定产生电流。盐桥不

能用导线代替。

【加固训练一拔高】

1.根据下图,判断下列说法正确的是

NaCI溶液ZnSO」溶液FeSO«溶液NaCIfllHCI

的混合溶液

A,装置I和装置II中负极反应均是Fe-2e=Fe2+

B.装置I和装置II中正极反应均是02+2H20+4e—40H-

c.装置i和装置n中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D.放电过程中，装置I左侧烧杯和装置n右侧烧杯中溶液的

pH均增大

选D。装置I中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极,

电极反应式为Zn-2e-"Zn”;Fe作正极，电极反应式为

02+2H20+4e~—40H；由于正极有0出生成，因此溶液的pH增大。

装置H中，Fe作负极，电极反应式为Fe-2d—Fe〉Cu作正极，

电极反应式为2H++2e--H2t，正极由于不断消耗H1所以溶液

的pH逐渐增大，据此可知A、B均错误,D正确。在原电池的电

解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。

2.全钗电池以惰性材料作电极,在电解质溶液中发生的原电池

反应为V。1（黄色）+V2+（紫色）+2H'—V（f（蓝色）+压0+丫3+（绿

色）。

卜列说法正确的是

+-2+

A.正极反应为V0++2H+e—VO+H2O

B.负极附近的溶液由紫色逐渐变为蓝色

C.反应每生成1molH2时转移电子的物质的量为0.5mol

D.原电池使用过程中溶液的pH逐渐减小

选A。由电池总反应VO［（黄色）+V?•（紫色）+2H—V02+（蓝

色）+乩0+丫3+（绿色）可得,V。1为正极的活性物质，V"为负极的活

性物质，所以左室为正极室，右室为负极室。正极反应为

+2+23+

VO++2H+e'—V0+H20,A项正确;负极反应为V-e—V,所以

负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项错误；由电极

+2+

反应VO++2H+e=VO+H2O可知,反应每生成1molH20时转移

电子的物质的量为1mol,C项错误；由原电池总反应可知，反应

过程中H’被不断消耗，所以溶液的pH逐渐增大,D项错误。

3.根据下图，下列判断中正确的是（）

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

+

C.烧杯a中发生的反应为2H+2e=H2t

D.烧杯b中发生的反应为2Cr-2e=Cl2t

选B。由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向

Fe电极，则。2在Fe电极发生还原反应：。2+2乩0+43—40H:烧杯

a中c（OH）增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反

应:Zn-2e--Zn二

考点二常见的化学电源(命题指数★★★★★)

、必备知识-自我排查.

1.一次电池:只能使用一次,不能充电复原继续使用

⑴碱性锌锦电池。

碱性锌镐电池的负极是Zn,正极是Mn02,电解质是KOH,其电极

反应如下：

负极:Zn+20IT-2e--Zn(OH)2;

-

正极:2Mn02+2H20+2e—2MnO(OH)+20H;

总反应:Zn12Mn02i2II20—2MnO(Oil)1Zn(Oil)2。

⑵银锌电池。

银锌电池的负极是Zn,正极是Ag20,电解质是KOH,其电极反应

如下：

负极:Zn+20H--2e--Zn(0H)2;

正极：Ag20+H20+2e—2Ag+20H-;

总反应:Zn+Ag2O+H2O—Zn(OH)2+2Ago

⑶锂电池。

锂电池是用金属锂作负极,石墨作正极，电解质溶液由四氯化

铝锂(LiAlCL)溶解在亚硫酰氯(SOC1J中组成。其电极反应如

下：

负极:8Li-8e—8L/;

正极:3soeb+8e—6C1+SO：+2S;

总反应：8Li+3soe12—6LiCl+Li2soMS。

2.二次电池:放电后能充电复原继续使用

铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为

放电

Pb(s)+PbO2(s)+2H2soi(aq)赢

2PbS04(s)+2II20(l)

PbSO(s)+2e=Pb(s)+SO5(aq)

Pb(s)-2e+S0i(aq)=PbSO4(s)4

―d阴极反应)

(正极反血―-—。(阳极反应

PbO2(s)+4ir(aq)TO，(aq)+2ePbSOgZHWXI-2e=PbO；(sH

=PbSO£s)+2,O(l)4H(aql+S&Gq)-

3.燃料电池：

燃料电池中的常见燃料有氢气、煌(CH八C2HJ、烧的衍生物(甲

醇、乙醇)、CO等，燃料在电池中的负极发生反应。

以氢氧燃料电池为例

介质酸性碱性

+

负极反应式2H2-4e—4H2H2+40H-4e—4H20

+-

正极反应式02+4H+4e—2H2002+2H20+4e—40H

电池总反应

2H2+02—2H20

式

基本技能•小测二

1.判断下列说法是否正确,正确的打“J”，错误的打“X”。

⑴碱性锌镒电池是一次电池,其中MnOz是催化剂,可使锌镒干

电池的比能量高、可储存时间长。

提示：X。碱性锌镒电池Mn()2是氧化剂参与电极反应。

⑵二次电池充电时,充电器的正极连接二次电池的正极。

提示：Vo充电时正极连接电源的正极，作阳极发生氧化反应。

(3)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后将热能转化为电

能。

提示：X。燃料电池直接将化学能转化为电能。

⑷铅蓄电池放电时:正极与负极质量均增加。

提示：铅蓄电池放电时，负极铅、正极二氧化铅均转变为硫

酸铅，质量均增加。

(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H•从正极

区向负极区迁移。

提示：X。在原电池中阳离子在电解质溶液中移向正极。

2.电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池,其

电极分别为Ag20和Zn,电解液为K0H溶液。工作时电池总反应

为Ag20+Zn+H20—2Ag+Zn(OH)2

(1)工作时电流从极流向极(两空均选填

“Ag2。”或“Zn”)。

(2)负极的电极反应式为_。

⑶工作时电池正极区的pH(选填“增大”“减小”

或“不变”)o

(4)外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少

go

提示：(1)Ag2。Zn

-

(2)Zn+20H-2e=Zn(OH)2(3)增大(4)6.5

、关键能力-层级突破.

命题角度1:新型二次电池

【典例1】科学家近年发明了一种新型Zn-C02水介质电池。电

池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室

气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提

供了一种新途径。

双极隔胶

卜列说法错误的是

A.放电时，负极反应为Zn-2e+40H—Zn(0H)；

B.放电时,1molCO2转化为HCOOH,转移的电子数为2mol

C.充电时,电池总反应为2Zn(OH)2Zn+02t+40H+2H2O

D.充电时,正极溶液中OF浓度升高

选D。由题可知，放电时,CO2转化为HCOOH,即CO?发生还原反应,

故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极,Zn发生氧化反应

生成Zn(0H)；;充电时，右侧为阳极,乩0发生氧化反应生成

左侧为阴极,Zn(OH)；发生还原反应生成Zn。放电时，负极上

Zn发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e+40H—Zn(OH)故A

正确，不选；放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1

molC02转化为HCOOH叱转移电子数为2mol，故B正确，不选；

充电时，阳极上同0转化为。2,负极上Zn(OH)；转化为Zn,电池

总反应为2Zn(OH)2Zn+02t+40H+2H20,故C正确，不选；充

电时，正极即为阳极，电极反应式为2H20-43—4fT+()23溶液

+

中H俅度增大,溶液中c(H)•c(OH)=KW,温度不变时，工不变,

因此溶液中0出浓度降低，故D错误，符合题意。

同源异构•母题变式

在题干条件不变的情况下，下列说法正确的是

A.电解质溶液1和电解质溶液2可以同为KOH溶液

B.放电时,CO?在电极上的反应可能为CO2-2e+2H=HCOOH

C.充电时,Zn电极的电极反应式为Zn(OH)：+2e—Zn+40H

D.充电时，外接电源的负极接右侧电极

选C。从题目给出的图示中可知左侧电极生成Zn(OH)；,故电

解质溶液1应为碱溶液，而右侧电极上CO?生成的HCOOH为一

种酸，因此电解质溶液2不可能为碱性溶液，故A项错误；放电

时CO?在正极反应为得电子的反应，故B项错误;根据图示可以

判断充电时Zn电极的电极反应式为Zn(0H)；+2e—Zn+40H,

故C项正确；充电时，电池的正极要接外接电源的正极，负极接

外接电源的负极，故D项错误。

【讲台挥洒一刻】

命题角度2:新型燃料电池

【典例2]（2019•全国I卷）利用生物燃料电池原理研究室温

下氨的合成，电池工作时MV27MV+在电极与酶之间传递电子,示

意图如下所示。下列说法错误的是

交换膜

A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+—2HZ2MV+

C.正极区，固氮酶为催化剂,M发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

以图析题•培养关键能力

右端电极反应式为

左端电极反应式为

2++

MV*-e*=MV2*,MV+e*-MV,

是正极,在正极区

MV♦失电子发生较

得到电子生成「

化反应,应为负极N?NH

发生还原反应

选Bo相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和,

同时利用M『和MV?+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供

电能，故A正确；左室为负极区，MV'在负极失电子发生氧化反应

生成出匕电极反应式为=MV2；放电生成的MV2’在氢化酶

的作用下与乩反应生成中和MV+,反应的方程式为

乩+2卜产+速丝2H++2MV：故B错误；右室为正极区，MV?+在正极得

电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e-—MV+,放电

生成的与岫在固氮酶的作用下反应生成NHs和MV：故C正

确；电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移

动，故D正确。

思维升级•母题延伸

（1）（变化观念与平衡思想）分析电池工作原理,判断电池中间

的交换膜是何种类？

提示：质子交换膜或阳离子交换膜。因为在负极区也通过氢化

酶的作用生成心而在正极区N2通过固氮酶生成NH3需要H1因

此需要将负极区生成的M移动至正极区。

（2）（证据推理与模型认知）写出正极区在固氮酶作用下N发生

反应的电极方程式。

++2+

提示：N2+6H+6MV^^2NH3+6MVO

（3）（宏观辨识与微观探析）当电路中通过3mol电子时,可产生

氨气的体积（标准状况下）为L;正极区中n（H+）

（填“增加”“减少”或“不变”

提示：22.4；不变。负极区氢气在氨化酶作用下发生氧化反应，

反应式为H2+2MV?'里"2H++2MV1正极区得电子发生还原反应，

生成NH3,发生反应：N2+6HZ6MV+42=2NH3+6MV2根据反应可知

转移6mol电子时生成2molNH3,负极区产生6molM进入正

极区，同时正极区消耗6mol故正极区田总量不变，当电路

中通过3moi电子时，可产生氨气的体积（标准状况下）为22.4

L,正极区n（M）不变。

【备选例题】

某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反

应为LibQA+LiC—LiCo02+C6（x<l）。下列关于该电池的说法

不正确的是

A.放电时,LM在电解质中由负极向正极迁移

+

B.放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe=xLi+C6

C充电时，若转移1mol石墨（CJ电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCo02-xe=LiHXCo02+xLi*

选C。放电时，负极反应为LiC-xe—XL/+C6,正极反应为

Li!-xCo02+xe+xLi*—LiCo02,A、B正确；充电时，阴极反应为

+-

xLi+C6+xe~LixC6,转移1mol葭时,石墨Cs电极将增重7g,C

项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：

-+

LiCo02-xe~Lii-xCo02+xLi,D项正确。

技法总结•提能工、

1.二次电池的充电：

(1)充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力，

因此负极应与电源的负极相连以获得电子,可简记为负接负后

作阴极,正接正后作阳极。

(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与

放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放

电时pH的变化趋势也恰好相反。

2.燃料电池题目的一般分析思路：

3.化学电源中电极反应式书写的一般方法：

(1)明确两极的反应物。

(2)明确直接产物:根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接

产物。

(3)确定最终产物:根据介质环境和共存原则，找出参与的介质

粒子，确定最终产物。

⑷配平:根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意:①H'在碱性环境中不存在;②()2在水溶液中不存在，在酸

性环境中结合H；生成H20,在中性或碱性环境中结合H20,生成

0H;③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反

应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一

极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

、题组训练・技能通关，

命题点1：一次电池与二次电池的工作原理分析(基础性考点)

L纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，某种碱性纸电池采

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

镐。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MnOz流向Zn

-

C.正极反应:Mn02+e+H20—MnO(OH)+0If

D.电池总反应:Zn+2Mn02+2H20—Zn(OH)2+2MnO(OH)

选B。类似于碱性锌镒电池,MnOz在正极上得电子被还原生成

MnO(OH),则正极的电极反应式为MnO2+H2O+e=MnO(OH)+0H；C

正确；负极反应式为Zn+2OH-2e=Zn(OH)2,结合正、负极反应

式及得失电子守恒可知，该电池的总反应式为

Zn+2Mn02+2H20—Zn(OH)2+2MnO(OH),D正确。

2.银镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某

银镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进

放电

行:Cd+2Ni00H+2H2。嬴Cd(0H)2+2Ni(OH)%有关该电池的说法正

确的是

A.充电时阳极反应:Ni(OH)2+0H-e—Ni00H+H20

B.充电过程是化学能转化为电能的过程

C.放电时负极附近溶液的碱性不变

D.放电时电解质溶液中的0H一向正极移动

选A。放电时Cd的化合价升高，Cd作负极,Ni的化合价降

低,NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极,Ni(OH)2作阳极，阳

极电极反应式为Ni(OH)2+0H-e—NiOOH+LO,A项正确；充电过

程是电能转化为化学能的过程,B项错误；放电时负极电极反

应式为Cd+20H-2e—Cd(OH)2,Cd电极周围OFT的浓度减小,C

项错误；放电时OFT向负极移动，D项错误。

命题点2:各类燃料电池的工作原理分析(综合性考点)

3.(2021年湖北适应性测试)研究发现,在酸性乙醇燃料电池

中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所

zj\0

质子交换膜

下列说法错误的是

A.加入HNO3降低了正极反应的活化能

B.电池工作时正极区溶液的pH降低

C.1molCH3cH20H被完全氧化时有3molO2被还原

+

D.负极反应为CH3CH20H+3H20-12e—2C02+12H

选B。该电池的负极反应为

+

CH3CH20H+3H20-12e—2C02f+12H,H+向右移动通过质子交换膜,

+

正极反应为02+4e-+4H—2H20O硝酸作正极反应的催化剂，加入

催化剂可以降低正极反应的活化能，故A正确；正极反应虽然

消耗H；但负极区生成的H'移向正极区，负极区H'的物质的量

不变，由于生成了水，电池工作时正极区溶液的pH升高，故B

错误；根据正负极电极反应式可知，1molCH3cH2OH被完全氧化

时有3molO2被还原，故C正确；负极反应为

-+

CH3CH20H+3H20-12e-2C02t+12H,故D正确。

4.（2021•长沙模拟）中科院科学家设计出一套利用SO?和太阳

能综合制氢的方案,其基本工作原理如图所示。下列说法错误

的是

A.该电化学装置中,Pt电极的电势高于BiVOi电极的电势

B.该装置中的能量转化形式为光能一化学能一电能

C.电子流向:BiV。」电极f外电路一Pt电极

D.BiVO,电极上的反应式为S。；-2e+20H—$。；一+40

选B。该电化学装置中，Pt电极为正极,BiVOi为负极，故Pt电

势高于BiVO,电极的电势,A正确；该装置中的能量转化形式为

化学能一电能，B错误;据分析，电子流向：BiVOi电极f外电路

一Pt电极,C正确；BiVOi为负极，电极上发生氧化反应，则电极

反应式为SO：-2e+20H—$。；+乩0,D正确。

OJL

命题点3:原电池原理在实际生活中的应用（应用性考点）

5.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污

染防治比过去要求更高。二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池

实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。

下列说法正确的是

A.该电池放电时质子从电极b移向电极a

+

B.电极a附近发生的电极反应为S02+2H20-2e=H2S0,+2H

-

C.电极b附近发生的电极反应为02+4e+2H20=40H

D.相同条件下，放电过程中消耗的SO2和的体积比为2：1

选D。A项，放电时为原电池，质子向正极移动，电极a为负极,

则该电池放电时质子从电极a移向电极b,错误;B项，电极a

+

为负极，发生氧化反应，电极反应为S02+2H20-2e—S0^+4H,

硫酸应当拆为离子形式,错误;C项，酸性条件下，氧气得电子

与氢离子反应生成水，电极b附近发生的电极反应为

+

02+4e+4H—2H20,错误;D项，由总反应式

2so2+。2+2比0—25。：一+4^可知，放电过程中消耗的SO2和。2的体

积比为2：1,正确。

【加固训练一拔高】

L某新型可充电电池构造如图所示,工作时（需先引发铁和氯

酸钾的反应,从而使LiCl-KCl共晶盐熔化）某电极（记为X）的

+

反应式之一为xLi+xe+LiV308~Lii.xV308o下列说法正确的是

Li-Si合金

LiVjOg

LiCl-KCl才*

共从盐铁和飙酸钾

A.放电时，正极上的电极反应式为Li-e=~Li'

B.放电时，总反应式为xLi+LiV308—Li1+xV308

C.充电时,X电极与电源负极相连

D.充电时,X电极的质量增加

选B。由题干所给电极反应式可知X电极发生得电子的还原反

应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiVQ,则Li-Si合

金是负极，负极的电极反应式为Li-e—Li；结合X电极的电极

反应式可知放电时总反应式为xLi+LiV3O8—Lii-xV30fi,A项错

误,B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连,C项错误;充电

时,X电极的电极反应是放电时X电极的电极反应的逆过程，则

充电时X电极的质量减轻,D项错误。

2.环境监察局常用“定电位”NO,传感器来监测化工厂的氮氧

化物气体是否达到排放标准,其工作原理如图所示。下列说法

不正确的是

।工作警对电婀

多孔聚四_______

氟乙烯膜*

破酸

NO、、溶液

NO」

A.对电极是负极

B.工作电极上发生的电极反应为NO2+2e-+2H=NO+H2O

C.对电极的材料可能为锌

D.传感器工作时H’由工作电极移向对电极

选D。A.由NO?—NO知，工作电极发生还原反应，作正极，则对

电极是负极,正确；B.工作电极是正极，电极反应式为

+

N02+2e+2H—N0+H20,正

确;C.对电极是负极,发生氧化反应,则对电极的材料可能为活

泼金属锌,正确;D.阳离子向正极移动,所以传感器工作时I「由

对电极移向工作电极,错误。

3.车用尿素的学名是柴油机尾气处理液,是一种无色、透明、

清澈的液体，用于还原氮氧化合物。目前使用的车用尿素溶液

一般由32.5%高纯尿素和67.5%的去离子水组成。某学习小组

利用图示装置探究车用尿素对尾气中氮的氧化物的转化,下列

说法正确的是

!--------------®--------------1

A.a极为电源的正极

B.电子从a极经固体电解质流向b极

C.该装置工作时,NO?在b电极上的电极反应式为

2-

2N02+8e—40+N2

D.若反应中转移1mol电子,则生成5.6L（标准状况）N2

选C。电池a极发生氧化反应，b极发生还原反应，则a为负极,b

为正极，故A错误；电子从负极经导线流向正极,故B错误；根据

图中信息得出NO?在b电极变为氮气，其电极反应式为

2

2N02+8e-—40~+N2,故C正确；反应中转移1mol电子时，若全

2-

为NO2参与电极反应，根据2N02+8e'—40+N2^P,生成心的体积

为2.8L（标准状况），若全为NO参与电极反应，则生成g的体

积为5.6L（标准状况），故D错误。

z真题演栋.索柔通关M

1.（2020•天津等级考）熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用

■电〜

前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na+xS碗Na2sx（x=53,

难溶于熔融硫）。下列说法错误的是

密封

不锈钢容器

Na-p-AI◎固体

熔融钠

熔融破(含碳粉)

A.Na2s4的电子式为Na1：S：S：S：S：］2-Na+

B.放电时正极反应为xS+2Na+2e=Na2Sx

C.Na和Na2sx分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na-B-AI2O3为隔膜的二次电池

选C。Na2s4为离子化合物，构成离子为Na，S：,电子式为

Nai：S：S：S：S:广Na：A项正确；根据电池总反应,

放电时正极上S发生还原反应，且Na，向正极移动参与反应，电

极反应为xS+2Na+2e—Na2Sx,B项正确；Na为电池的负极,S为

电池的正极,C项错误；根据电池总反应及示意图，可知该电池

是以Na-B-AI2O3为隔膜的二次电池，D项正确。

2.(2019•全国III卷)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近

期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，

设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图

所示。电池反应为

放电

Zn(s)+2NiOOH(s)+H20(1)嬴ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)o

尼龙保护层

导电缆圈

—4-NiOOH

>一隔膜

胤l—3D.Zn

下列说法错误的是)

A.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

B.充电时阳极反应为

Ni(OH)2(s)+0H(aq)-e—NiOOH(s)+H20(l)

-

C.放电时负极反应为Zn(s)+20H(aq)-2e=ZnO(s)+H20(1)

D.放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区

选DoZn作负极被氧化生成ZnO,三维多孔海绵状Zn具有较高

的表面积，沉积的ZnO分散度高，A正确。充电时阳极发生氧化

反应，根据电池反应的充电过程可知，阳极反应为

Ni(OH)2(s)+0H(