易错专题13 化学电池（原卷版）-2024-2025学年高二化学易错题典例精讲与习题精练（人教版2019选择性必修1）

易错专题13化学电池聚焦易错点：►易错点一化学电池►易错点二电极反应式的书写典例精讲易错点一化学电池【易错典例】例1（2023上·安徽芜湖·高二安徽师范大学附属中学校考阶段练习）金属(M)­空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M＋nO2＋2nH2O=4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较Mg、Al、Zn三种金属­空气电池，Al­空气电池的理论比能量最高C．M­空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－=4M(OH)nD．在Mg­空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜【解题必备】1.化学电池（1）定义：化学电池是将化学能变成电能的装置。（2）分类：化学电池是一类应用范围广、实用性强的电源，分为一次电池、二次电池(充电电池)、燃料电池(连续电池)。种类特点(分类依据)实例一次电池放完电以后不能再使用普通锌锰电池、碱性锌锰电池二次电池充电、放电可循环进行铅蓄电池、镍氢电池燃料电池可通过不断充入燃料、氧化剂，连续使用氢氧燃料电池、CH4燃料电池（3）化学电池的优点有：能量转换效率高，供能稳定可靠；可以制成各种形状和大小，不同容量和电压的电池和电池组，使用方便；易维护，可在各种环境下工作。2.常见的化学电池（1）一次电池：①碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液。负极反应式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，正极反应式：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－，总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。②锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点。试根据总反应式Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag判断：负极是Zn，其依据是在总反应式中锌元素化合价升高，失去电子，锌为负极。正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，反应类型是还原反应。（2）二次电池：铅蓄电池是常见的二次电池，其负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。放电过程中，电解质溶液的pH变化是变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c(H＋)减小，pH增大。总反应方程式Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)放电电极反应式负极：Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)充电电极反应式阴极：PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)（3）燃料电池①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2=2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应：介质负极反应式正极反应式酸性2H2－4e－=4H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性2H2－4e－=4H＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－碱性2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－②燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其产物最终是H2O、COeq\o\al(2－,3)，负极反应式是2CH3OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O；正极反应式是3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。【变式突破】1．（2023·贵州·清华中学高二阶段练习）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-=2H2OC.电池工作时,CO3D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-=2CO易错点二电极反应式书写【易错典例】例2（2023·福建·上杭县才溪中学高二阶段练习）甲醛超标会危害人体健康，因此需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图所示。下列反应式中能正确表示正极的电极反应式的是A．HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+B．O2+4H++4e-=2H2OC．2H++2e-=H2↑D．O2+2H2O+4e-=4OH-【解题必备】化学电池中的电极反应式书写(1)正确判断出化学电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否能与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，无论该离子是强电解质提供的，还是弱电解质提供的，一律写离子符号。(4)书写二次电池的电极反应时，要注意判断充电方向与放电方向。放电时的电极反应式倒过来即为充电时的电极反应式(注意电子的得失)。【变式突破】2．（2023·山东枣庄·高二期中）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习题精练1．（2023上·福建福州·高二福建省福州高级中学校考期中）以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是A．外电路通过0.2mol电子时，负极质量变化为1.2gB．充电时，Mo箔接电源的正极C．充电时，通过离子交换膜从左室移向右室D．放电时，正极反应式为2．（2023上·江苏苏州·高二江苏省苏州第一中学校阶段练习）新华网报道，我国高温固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫原理如图所示，下列说法正确的是A．电极b为电池负极B．电极a上的电极反应为：2H2S+2O2-_4e-=S2+2H2OC．该电池消耗1molH2S转化成的电能理论上等于其燃烧热值D．电路中每通过4mol电子，正极消耗448LH2S3．（2023上·浙江杭州·高二杭十四中校考期中）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应。，，2Na+++2(1-)e－=Na2S，下列叙述错误的是A．放电时Na+从硫电极向钠电极迁移B．放电时外电路电子流动的方向是a→bC．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2SD．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能4．（2023上·湖南·高二嘉禾县第一中学校联考期中）一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是A．Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势B．燃料电池总反应为C．Pt1电极附近发生的反应为NO+2H2O+3e-=+4H+D．该电池放电时H+从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动5．（2023上·河南郑州·高二河南省实验中学校考期中）热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能，该电池总反应为：PbSO4 + 2LiCl + Ca = CaCl2 + Li2SO4 + Pb，关于该电池的下列说法中正确的是A．负极为钙电极，发生还原反应B．放电过程中，Li+向钙电极移动C．常温时，在正负极之间连上检流计，指针不偏转D．正极反应物为LiCl6．（2023上·河北保定·高二统考期中）银铝电池具有能量密度高的优点，其工作原理如图所示，电池放电时的反应为2Al+3Ag2O+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]+3Ag。下列说法错误的是A．Al为电源负极 B．正极反应为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-C．放电时负极区pH增大 D．放电时Na+通过交换膜向右侧移动7．（2023上·山东·高二校联考期中）青岛大学化学化工学院的刘晓敏、唐啸团队通过合理的设计，使得体系中的“碘”和“溴”发生反应，构建了高性能的锌-双卤素电池如图所示。下列叙述错误的是A．放电时，卤素离子向b极迁移B．放电时，完全反应时转移电子C．充电时，a极反应式为D．充电时，电能转化成化学能8．（2023上·江苏苏州·高二苏州中学阶段练习）有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是A．图Ⅰ所示电池中，的作用是做催化剂B．图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式：C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式：D．图Ⅳ所示电池中，是还原剂，电池工作过程中被氧化为9．（2023上·江苏苏州·高二苏州中学阶段练习）氨气是一种重要的化工原料，工业合成氨反应为：，将上述合成氨反应设计成燃料电池，工作原理如图所示，其中用电器的稀的A溶液为电解质溶液，下列说法错误的是A．a电极为正极，发生还原反应B．A溶液中所含溶质为，可用蒸发结晶的方法分离出AC．a电极发生的反应为：D．导线中电流方向为a→b10．（2023上·福建福州·高二福州高新区第一中学（闽侯县第三中学）校联考期中）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是A．该电池的介质可以选择溶液B．金属Na作负极，发生氧化反应C．正极反应式：D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极11．（2023上·江苏苏州·高二统考期中）下列有关原电池的说法不正确的是A．图甲所示装置中，盐桥中的向盛有溶液的烧杯中移动B．图乙所示装置中，正极的电极反应式为C．图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄D．图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降12．（2023上·江苏苏州·高二统考期中）微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法不正确的是A．M极是电池的负极B．在电极上发生氧化反应C．N电极附近溶液的pH增大D．若参加反应，则有从交换膜右侧向左侧迁移13．（2023上·辽宁铁岭·高二铁岭市清河高级中学校考阶段练习）某钠离子电池结构如图所示，充电时Na+得电子成为Na嵌入硬碳中，下列说法错误的是A．电池放电时，电子由电极B经电解质溶液流入电极AB．放电时，外电路通过0.1mol电子时，电极B损失2.3gNa+C．理论上，该电池在充、放电过程中，溶液中的钠离子浓度不变D．放电时，电极A上发生的电极反应为Na1－xTMO2+xNa++xe－=NaTMO214．（2023上·辽宁沈阳·高二沈阳市第一二〇中学校考阶段练习）某高温熔融盐“热电池”，采用LiAl、LiSi等合金作电极，具有比纯锂电池更高的安全性，其工作原理如图所示。放电时，完全反应转移电子。下列说法错误的是A．若转化为，则消耗B．负极质量减少时理论上有阴离子向负极迁移C．正极的电极反应式为D．该电池工作时电流方向为：极用电器极15．（2023上·山东济南·高二山东师范大学附中校考阶段练习）标准电极常用于测定其他电极的电势，测知电极的电势高于电极的电势。以下说法正确的是（

）

A．溶液可用代替B．电极反应为C．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用D．若把体系换作体系，电压表的示数变大16．（2023上·山东泰安·高二泰安一中校考阶段练习）一种以液态肼()为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是A．b电极是正极B．a电极的电极反应式：C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极D．电池工作时，从正极移向负极17．（2023上·山东泰安·高二泰安一中校考阶段练习）下图是“海水河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为复合电极，b的电极反应式为。下列说法正确的是A．a的电极反应式为B．内电路中，由b极区向a极区迁移C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小D．电路中转移时，理论上a极区模拟海水的质量减少58.5g18．（2023上·河南开封·高二统考期中）原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中。(1)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如下。①在空气中，微生物将垃圾渗透液硝化，该反应的离子方程式为。②Y电极的电极反应式为。③盐桥中移向(填“X或Y”)极；当转移0.15mol电子时，生成标准状况下的体积为L。(2)用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示。①电极X是该电池的(填“正”或“负”)极，电池总反应式为。②电池工作时，质子通过交换膜(填“从左向右”或“从右向左”)迁移。19．（2022上·辽宁葫芦岛·高二校联考期中）现代生活离不开化学电源，各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的，学会设计原电池有重要的意义。请回答下列问题：I．某化学兴趣小组根据反应设计原电池，装置如图所示。(1)负极的电极材料为，正极的电极材料可采用。(2)X溶液为，电池工作时，向(填“正极”或“负极”)移动。II．燃料电池能抵转换效率高、对环境污染小，是一种很有前途的能源利用方式。根据反应设计的甲烷燃料电池如图所示。(3)M极为