2022届新高考化学一轮复习原电池 化学电源学案

原电池化学电源

qweft?力

111

1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

简通的原电池C

的工作原理及应是自发的辄化还原反应；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量的转换：

息分析化学电源的工作原理C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：

（1）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。

（2）阂成条件。

①有两个活泼性不同的电极（常见为金属或石墨）。

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）。

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）：

z

/CuSO,溶液

芥::三:—Cu

5st溶液CuSO4

容液

In

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn-2e—Zr?+Cu2+2e^~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K'移向正极,C1移向负极

3.原电池原理的应用：

(1)设计制作化学电源。

(2)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,使锌作原电池的负极。

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：Vo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。

(4)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AgNO3溶液和银离子反应。

(5)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，浸入食盐水中，不能形成原电池。()

提示：X。发生了吸氧腐蚀形成原电池。

3♦的氧化性比Cu*强。

(1)写出能说明氧化性Fe"大于C/♦的离子方程式：。

⑵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

(3)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

答案:(l)2Fe3++Cu~-2Fe2++Cu2+

(2)©Cu-2e_Cu2>(2)2Fe34+2e~2Fe2+

⑶

①不含盐桥②含盐桥

「白。I—®——I

cu|LrT°n

:eh4^p:

四卜・广.

FeCh溶液CuCh溶液FcCh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11（2020•全国HI卷）一种高性能的碱性硼化钢（VBJ-空气电池如图所示，

其中在VB2电极发生反应:VB2+16OHTle^~V。？/+2B（OH）7+4H2O。该电池工作

时,下列说法错误的是（）

夕谶

VB：电极I~~匚二•一|宏合碳电恢

KOH溶液离子选择性原

A.负载通过0.04mol电子时,有0.224L（标准状况）02参与反应

B.正极区溶液的pH降低,负极区溶液的pH升高

3

2+1102+200H+6H20—8B（OH）4HV04

D.电流由复合碳电极经负载、电极、KOH溶液回到复合碳电极

以图析题•培养关键能力

由题目给出的VB?电极此电极通入空气，空气为氧化

上的反应式可以判断此剂,则此电极为正极,电极反

电极为负极,消耗OH-应式为O2+4e』2H2O=4OH;产

导致溶液pH降低生OH•导致溶液pH升高

KOH溶液离子选择性膜

【解析】选B。该电池中。2在正极发生的反应为02+2H20+4e^~40万，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（Oil）4+4VO?",C正确；VB2电极和复合碳电极分别

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、VB2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+2H20+4e-=40K,产

生OK,而VB?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

()

④

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LixCe作负极

【解析】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

CuSOi溶液,产生乩的体积V(L)与时间t(min)的关系是

(2)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CuSO.

溶液,产生乩的体积V(L)与时间t(min)的关系是o

(3)将(1)中的CuSOi溶液改成CH3C00Na溶液,其他条件不变,则图象是

【以图析题・培养关键能力】

【解析】(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,比的量减少，故选A。

(2)Zn与CuS04溶液反应置换Cu,Zn、Cu、H2s0,构成原电池，加快反应速率，但由

+

于Zn足量，n(H)不变，H2的量不变，故选B。

+

⑶加入CH3C00Na,c(H)减少，但n(M)不变，故速率减慢，产生丛的量一样多，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

2Fe»+2I-2Fe2++l2设计成带盐桥的原电池。提供的试剂:FeCk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

（3）反应达到平衡时,外电路导线中（填“有”或“无”）电流通过。

（4）平衡后向FeCL溶液中加入少量FeCk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。

【解析】（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I失电子变成12。

（3）反应达到平衡时，无电子移动，故无电流产生。（4）平衡后向FeCL溶液中加入

少量FeCk固体，平衡逆向移动，此时FC?+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）

灵敏电流计

（2）2r-2e—12⑶无⑷负

技法总结•提能\\\

L原电池的工作原理简图：

_/

~

懿哗］里部

阳离子一

—阴离子

---1电解—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：

--（活泼金属较不活泼金

属或非金属

判

判

断

"—（电了•流出）—（电子流向）—（电子•流入）-----断

为

为

负

正

极

不断溶解或电极增收或极

质量或小行气泡产生

〕

、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.（双选）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,铜离子发生还原反应

【解析】选C、DoFe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,Cu

作正极,Cu*发生还原反应，故D正确。

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

Mg/S^AIMgKShAICuFeJ@ICu

稀加酸Na温容液嬴晟Na；京液

①

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+3H,t

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2H+2e—H2t

【解析】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^~40H\

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:

实验

装置

CuSO,溶液

部分实a极质量减少;b极质b极有气体产生;d极溶解;c极电流从a极流

验现象量增加c极无变化有气体产生向d极

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

【解析】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.（双选）将镉（Cd）浸在氯化钻（CoCi，溶液中，发生反应的离子方程式为

Co气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（）

甲乙

A.Cd作负极,Co作正极

B.原电池工作时，电子从正极沿导线流向负极

C.根据阴阳相吸原理,盐桥中的阳离子向负极（甲池）移动

2溶液，乙池中盛放的是CoCb溶液

【解析】选B、Co将该反应设计为原电池时,Cd作负极，电极反应为

Cd-2d-CdJCo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（）

A.装置I和装置H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H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

【解析】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--Zn2+;Fe作正极，电极反应式为Oz+ZHzO+de"_40H；由于正极有0H-

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-2e--Fe2+;Cu

作正极，电极反应式为2H*+2e—H2t,正极由于不断消耗H',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.全机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。寺（黄

色）-V2+（紫色）+2H—V02+（蓝色）+40+厂（绿色）。

下列说法正确的是()

+-2+

0t+2H+e_VO+H2O

C.反应每生成1mol比0时转移电子的物质的量为0.5mol

【解析】选A。由电池总反应VO^（黄色）+丫2+（紫色）+2H+一V（f（蓝色）+H2O+V”（绿

色）可得,V。古为正极的活性物质，V?一为负极的活性物质，所以左室为正极室，右

室为负极室。正极反应为VO|W+e-_V（T+H20,A项正确；负极反应为

V2+-e~V3+,所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项错误；由电极反

+-2+

应V。2+2H+e~V0+H20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FT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()

+2e-H2t

_2e—Cl2t

【解析】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：02+2H20+4e~~40H；烧杯a中c（OFT）增大，溶液的

pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn-2e^~Zn”。

考点二常见的化学电源（命题指数★★★★★）学生用书P138

、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碱性锌镒电池。

碱性锌锦电池的负极是Zn,正极是Mn02,电解质是KOH,其电极反应如下：

负极:Zn+20H=2b—Zn(OH)2;

-

正极:2Mn02+2H20+2e-2MnO(OH)+20H;

总反应:Zn+2Mn02+2H20~2MnO(OH)+Zn(OH)2。

⑵银锌电池。

银锌电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极反应如下：

负极:Zn+20『2e--Zn(OH)2;

正极:Ag20+H20+2e--2Ag+2OFT;

总反应:Zn+Ag20+H20—Zn(OH)2+2Ago

(3)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(SOCL)中组成。其电极反应如下：

负极：8Li-8e^~8Li+;

-2

正极:3S0Cl2+8e-6Cr+SO3+2S;

总反应:8Li+3S0Cb-6LiCl+Li2so3+2S。

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)+2H2S0I(aq)先施

2PbS0,(s)+2H20(l)

Pb(s)-2e+S0i(aq)=PbSO4(s)PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO5(aq)

【负珞反一M~Q~a(阴极.围

(正.反应)一池一1阳极♦血

PbO2(s)+4H.(aq)+SO)(aq)+2e+PbSO«s)+2H2p(>2c=PbO2(sH

=PbSO4(s)+2H2O(l)4H(aq)+SO4(aq)

3.燃料电池：

燃料电池中的常见燃料有氢气、烧（CH」、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-4H'2H2+40H-4e~——4H20

f

正极反应式02+4H+4e-2H2002+2H20+4e~40H

电池总反应式2H2+O2-2乩0

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）碱性锌镒电池是一次电池,其中MnOz是催化齐！J,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MM）?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。

（4）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。

⑸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Ag2O

和Zu,电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为Ag20+Zn+H20_2Ag+Zn（0H）2

⑴工作时电流从极流向极(两空均选填“Ag.zO”或

“Zn”)o

(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”)。

(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(0H)2

、关键能力-层级突破，

命题角度1：新型二次电池

【其例1】科学家近年发明了一种新型Zn-CA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。

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn-2e+40H--Zn(OH)

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(0H)24—2Zn+02f+40H+2HQ

D.充电时,正极溶液中0出浓度升高

【解析】选D。由题可知，放电时,C()2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(OH)^4；充电时，

2

右侧为阳极,上0发生氧化反应生成02,左侧为阴极,Zn(OH)4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+4OK_Zn(0H)24，

故A正确，不选；放电时,C02转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1molCO2转化

为HCOOH时,转移电子数为2mol,故B正确,不选；充电时，阳极上H20转化为02,

负极上Zn(0H)24转化为Zn,电池总反应为2Zn(0H)24——2Zn+O2t+40H+2H2O,

-

故C正确，不选；充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H20-4e~4H^+02f,溶液

中H浓度增大，溶液中c(H)•c(OH)=(,温度不变时,(不变，因此溶液中OFT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()

4

B.放电时,CO?在电极上的反应可能为C02-2e+2H—HCOOH

C.充电时,Zn电极的电极反应式为Zn(OH)2「+2e—Zn+40H「

D.充电时，外接电源的负极接右侧电极

【解析】选C。从题目给出的图示中可知左侧电极生成Zn(OH)2「，故电解质溶

液1应为碱溶液，而右侧电极上C02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(OH)24+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.在电极与醐之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是（）

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

2++

B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV—2H+2MV

C.正极区，固氮酶为催化剂,凡发生还原反应生成NH3

以图析题•培养关键能力

交换膜

右端电极反应式为

左端电极反应式为

2

MV*-e-=MV2*,MV3-MV*.

是正极,在正极区

MV♦失电子发生乳

海到电子生成

化反应.应为负极NNH.3.

发生还原反应

【解析】选B。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MV+和M\"+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MV：电极反应式为MV-e--MV：放电

生成的MV'2+在氢化酶的作用下与乩反应生成H+和M『，反应的方程式为

2f+

H2+2MV^^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M『与W在固氮酶的作用下反应

生成N4和出匕故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。因为在负极区从通过氯化酶的作用生成

而在正极区N2通过固氮酶生成N%需要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M发生反应的电极方程

式。

提示：N2+6M+6MV+出生2NH3+6MV：

（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（4）（填“增加”“减少”或“不

变”）。

提示：22.4;不变。负极区氢气在氢化酶作用下发生氧化反应，反应式为

H2+2MV"坐S=2H++2MV,正极区得电子发生还原反应，生成NH3,发生反

应：N2+6H++6MV+里迪=2NH3+6MVV根据反应可知转移6moi电子时生成2moiNH3,

负极区产生6molH，进入正极区，同时正极区消耗6moiH*,故正极区M总量不

变，当电路中通过3mol电子时，可产生氨气的体积（标准状况下）为22.4L,正极

区n（H*）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

Lii-xCo02+LixC6—LiCo02+C6(x<l)。下列关于该电池的说法不正确的是()

A.放电时,Li'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LixC6xe—xLi^Ce

C.充电时，若转移1mole,石墨C)电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应式为LiQA-xe—Li卜xCcA+xLi'

【解析】选C。放电时，负极反应为LiC-xe^—xL1+C6,正极反应为

+-

Li.-xCoOz+xe+xLi^—LiCo02,A>B正确；充电时，阴极反应为xLi+C6+xe-LixC6,

转移1mold时，石墨Ce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：

-

LiCo02xe—LijCoOz+xLi；D项正确。

技法总结•提能\\\

L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。

⑵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:

⑴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。

(4)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在水溶液中不存在,在酸性环境中结合H+,

生成比0,在中性或碱性环境中结合10,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锌。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:MiA+e+FbO-Mn0(0H)+0FT

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

【解析】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Mn02+H20+e-MnO(OH)+0H；C正确；负极反应式为

Zn+20H-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.(双选)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

放电

电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2。嬴Cd(0H)2+

2Ni(OHM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_NiOOH+H2O

一向负极移动

【解析】选A、Do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(0H)2作阴极,Ni(0H)2作阳极，阳极电极反应式为Ni(0H)2+

-

OH-e-Ni00H+H20,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+2OH-2e_Cd(OH)2,Cd电极周围OH的浓度减小，C项

错误；放电时0H向负极移动，D项正确。

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示。

质子交换膜

下列说法错误的是()

3降低了正极反应的活化能

C.1molCH3cH20H被完全氧化时有3molO2被还原

-

3CH20H+3H20-12e-2C02+12H*

+

【解析】选Bo该电池的负极反应为CH3CH20H+3H20-12e'——2C021+12H,H响右移

+

动通过质子交换膜，正极反应为02+4e+4H—2H2。。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，1molCH3cH20H被完全

氧化时有3molO2被还原，故C正确；负极反应为

-

CH3CH20H+3H20-12e-2co2t+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（）

——@---萨皿

A.该电化学装置中,Pt电极的电势高于Bi\Q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：BiVOi电极f外电路fPt电极

22

1电极上的反应式为SOf-2e>20H—SO4+H20

【解析】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BiVOi

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：BiVO」电极-外电路fPt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SO2]-2e+20H—SO24+40,。正确。

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（）

-

2+2H20-2e-H2soi+2H+

-

2+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

【解析】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

-2

反应为S02+2H20-2e-S04+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—2H2。,错误;D项，由总反应式2so2+。2+2乩（1-2s。21+4H'可知，放电

过程中消耗的SO2和的体积比为2：1,正确。

【加固训练一拔高】

1.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+xV308<,下列说法正确的是（）

共船盐一铁而狐酸伴

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+LiVA—LiI+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

【解析】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LiV3（k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-LiV308—Li1+xV308,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

多孔聚四

氟乙烯膜、

NO*

Z

NO2

2+2e+2H*~NO+H2O

+由工作电极移向对电极

【解析】2-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H.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()

C.该装置工作时,NO?在b电极上的电极反应式为2N（V8e—4CT+N2

D.若反应中转移1mol电子,则生成5.6L（标准状况）N2

【解析】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2N02+8e~4。2-+即故C正确；反应中转移1mol

电子时，若全为NO?参与电极反应，根据2N02+8e^~4（产+凡知，生成总的体积为2.8

L（标准状况），若全为NO参与电极反应，则生成M的体积为5.6L（标准状况），故

D错误。

N真题演炼.索禾通关.

1.（2020•天津等级考）熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。

放电

如图中的电池反应为2Na+xS获NaS（x=5〜3,难溶于熔融硫）。下列说法错误的是

)

不锈钢容器

Na-p-AIQ：固体

熔融钠

熔融放(含碳粉)

2s4的电子式为Nai：sSSS]2-Na

B.放电时正极反应为xS+2Na+2e—Na2Sx

2sx分别为电池的负极和正极

2。3为隔膜的二次电池

【解析】选C。Na2s4为离子化合物，构成离子为Na：S?],电子式为

••••

Na'[：SSSS/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N3向正极移动参与反应，电极反应为xS+2Na+2e-——NES”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-P-A12O3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)+2Ni00H(s)+H2O(1)嬴ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

NiOOH

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(D

C.放电时负极反应为Zn(s)+20ir(aq)-2e—Zn0(s)+H2。⑴

D.放电过程中06通过隔膜从负极区移向正极区

【解析】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(0H)2(S)+0H(aq)-e~NiOOH(s)+HQ(l),B正确。放电时

负极发生氧化反应，根据电池反应的放电过程可知，负极反应为

-

Zn(s)+20H(aq)-2e~ZnO(s)+H20(l),C正确。放电时，电池内部阳离子由负极移

向正极，阴离子由正极移向负极,D错误。

【加固训练一拔高】

1.(2019•天津高考)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘澳液流电池，

其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列

叙述不氐聊的是()

泵泵

A.放电时,