第14讲 化学反应与能量变化-2023年高考化学一轮复习精讲精练宝典（新高考专用）（解析版）

第14讲化学反应与能量变化

课标要求

1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。

2.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧

化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。

3.体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。

知识网络

化学反应的分类

化学反应与能量变化化学反应与电能原电池的构成条件

原电池实战

知识详解

【化学反应过程中存在热量变化】

1.实验探究

实验操作实验现象结论

①看到有气泡产生

,温度计J-i②用手触摸反应后的试管，

该反应产生气体，放出

温热

2mL一铿热量

-2mobL-1j「条③用温度计测得反应后温度

厂盐酸敏小

升高

(1)

20gBa(OH)*8H,O

2①混合物呈糊状

+10gNH4CI

②闻到刺激性气味

-该反应产生NH和

③用手触摸杯壁下部，冰凉，3

滴TT水滴HO,吸收热量

1的木片用手拿起烧杯，木片与烧杯2

(2)闻到气味后迅速用玻璃粘在一起

片盖上烧杯

结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。

特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。

2.吸热反应和放热反应

(1)概念

①把释放热量的化学反应称为放热反应。

②把吸收热量的化学反应称为吸热反应。

(2)常见的放热反应和吸热反应

放热反应吸热反应

①大多数分解反应

①所有燃烧反应

②C+CO2(以C、H2为还原剂的

②酸碱中和反应

氧化还原反应)

③大多数化合反应

@Ba(OH)2-8H2O+NH4C1(固态

④活泼金属跟水或酸的反应

镂盐与碱的反应)

⑤物质的缓慢氧化

④NaHCCh与盐酸的反应

【化学反应中能量变化的原因】

1.化学反应中能量变化的原因

（1）化学反应过程

廊研也学铺断社府新化一还百丽

（2）化学反应中能量变化的原因

化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

吸收能量（£；）

1

反应物旧化学键断巩

新化学键形成土戊物

I

释放能最（£1

Ei>Ei，反应吸收能量（吸热反应）；

E\<Ei，反应放出能量（放热反应）。

2.化学反应中能量的决定因素

化学反应中能量变化决定于反应物的总能量和生成物总能量的相对大小。

放热反应吸热反应

反应物的总能量高生成物的总能最高

化学反闵一恐簿T

弋7择放能量化学反/C广）耀址

生成物的总能最低反应物的总能量低

化学能转化为热能热能转化为化学能被生成物“储存”

【放热反应与吸热反应比较】

放热反应吸热反应

比

定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应

形成反应物具有的总能量大于生成物具反应物具有的总能量小于生成物具

原因有的总能量有的总能量

与化学键生成物分子成键时释放的总能量大生成物分子成键时释放的总能量小

的关系于反应物分子断键时吸收的总能量于反应物分子断键时吸收的总能量

［能量

图示反fa反应口…」

生成J—

°反应过程°反应过程

【化学能与热能相互转化的应用】

1.现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料（煤、石油和天然气）。

2.化石燃料获取能量面临的问题

(1)储量有限，短期内不可再生。

(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NO、、CO等是大气污染物的主要来源。

3.节能减排的措施

(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。

(2)能量利用阶段提高能源的利用率。

(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。

【火力发电——化学能间接转化为电能】

1.我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电。

2.火力发电的原理

首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机

发电。

3.能量转换过程

入净“燃料燃烧执心蒸汽轮机用塌、3发电机由如

化学弱----->热肥-----►机械肥----->电门匕

【实验活动化学能转化成电能】

实验FI的

1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。

2.认识原电池的构成要素及其作用。

实验用品

烧杯、导线、电流表。

锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。

实验步骤

电极材料的实验

(1)按下图用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转;

用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。

七U(或石墨棒)

电流表指针是

电极材料解释

否发生偏转

锌片、铜片否没有电解质溶液，不能

锌片、石墨棒否发生原电池反应

(2)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。

实验装置实验现象解释

Zi锌的还原性比H强，溶液中

11锌片溶解，表面产生无2

的H+直接得到Zn失去的电子

色气泡

嬴代生成H2

铜的还原性比中弱，不能置

Zi3£•u①锌片溶解，表面产生换H2，电子不能在溶液中移

无色气泡动，锌的电子不能转移到铜

才

点话受②铜片表面无明显变化片，H十只能在锌片表面被还原

成H2

①锌片溶解，表面产生石墨为惰性材料，不能置换

Zin孑墨

H无色气泡

H2,电子不能通过溶液转移到

②石墨棒表面无明显变石墨棒，H+只能在碎片表面被

攵

化还原成H2

(3)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。

实验材料实验现象解释

①锌片溶解锌失去的电子通过导线转移

②铜片不溶解，表面产生至铜片表面产生电流，溶液

Zn、Cu、H2so4

无色气泡中的H+在铜片表面获得Zn

③电流表指针偏转

失去的电子生成H2

①锌片溶解锌失去的电子通过导线转移

②石墨棒表面产生无色至石墨棒表面产生电流，溶

Zn、石墨、H2so4

气泡液中的H卜在石墨棒表面获得

③电流表指针偏转Zn失去的电子生成

铜片不溶解，电流表指针铜的还原性比H2弱,不能发

Cu、石墨、H2s04

不偏转生氧化还原反应，没有电子

转移，因而不能产生电流

［原电池一化学能直接转化为电能］

1.实验探究

实验操作实验现象原因解释

反应的离子方程式：Zn+2H+

IZnIICu

i=Zi?++H2T

Zn片：锌片溶解，表

Cu片表面无明显变化的原因：

面产生无色气泡

铜排在金属活动性顺序表氢的

稀H2SOtCu片：无变化

后面，不能从酸溶液中置换出

(1)

氢气

电流表指针偏转说明：导线中

fl

:uZn片是否溶解：溶解有电流

IIICu片上是否有气泡：Cu片上有气泡说明：溶液中的

有气泡氢离子在铜片表面获得电子发

稀HSO

24电流表A指针偏转生还原反应产生氢气，从铜片

(2)

上放出

2.原电池的概念

原电池是把化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。

3.原电池的工作原理

(1)分析下图并填空

诲G瑞

电极名称：M「电极名称：正极

电极反应类型:电极反应类型：还原反应

策化反应

电极反应式：

电极反应式：

.2H.+2e-=HJ

Zn-2e=Zn?./

，2+

原电池总反应式：Zn+2H=Zn4-H2To

(2)能量转化：化学能转变为电能。

4.原电池的构成条件

理论上，放热的氧化还原反应均可构成原电池。

装置条件：(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。

(2)溶液：两电极均插入电解质溶液中。

(3)导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。

【设计原电池】

1.依据：己知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，•般还原剂为负极材料（或在负极上被氧

化），氧化剂（电解质溶液中的阳离子）在正极上被还原。

2.实例

以Zn+H2sO4=ZnSCh+H2T为例

,----------（负极反应：Zn-2e=Zn"

电极反应I〒加田77-；7.

1---------------1［正极反应:2H*+2e-=H2|

a负极：Zn

电极日料及b.iE极:Cu或C（比Zn的活动性

电解必溶液弱的金属或导电的非金属）

c.电解质溶液：桐硫酸

|装悭图|

稀酸酸

（用双线桥法书写电极反应式的步骤J

3.水果简易电池的制作

⑴探究制作水果电池对电极材料的要求（按如图连接）

（已知电流表的指针偏向电子流入的电极）

电极材料水果电流表偏转方向电极名称

铁：负极

铁片、铜片苹果偏向铜片

铜：正极

铁：正极

铁片、镁条荤果偏向铁片

镁：负极

铁：负极

铁片、碳棒柠檬偏向碳棒

碳棒：正极

铁片、铁片柠檬不偏转

铜片、碳棒柠檬几乎不偏转

问题讨论：水果的作用是作：电解质溶液。

实验结论：构成原电池的要素有：

①自发的氧化还原反应。

②两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路。

③根据电极材料判断电极：较活泼金属作负极，不活泼的金属或惰性电极作正极。

⑵探究影响电流效果的因素

【实验1】探究电极材料对电流效果的影响

电流表41A,偏转角度

电极材料电极间距/cm水果

(填“大”或“小”)

铁、铜1苹果小

镁、铜1苹果大

实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。

【实验2】探究不同水果对电流效果的影响

电极材料电极间距/cm水果电流表〃A,偏转角度

锌、铜1苹果小

锌、铜1柠檬大

实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果不同。

【实验3】探究电极间距对电流效果的影响

电极材料电极间距/cm水果电流表41A,偏转角度

锌、铜1柠檬大

锌、铜2柠檬小

实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果越好。

【化学电源】

1.一次电池

(1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌钵干电池属于一次电池。

(2)锌铢干电池的构造如图所示：

①锌筒为负极，电极反应是Zn—2e-^Zi?+。

②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化镐。

③NMCl糊的作用电解质溶液。

2.二次电池(充电电池)

(1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。

放电

⑵能量转化：化学能充电电能

(3)常见的充电电池：铅酸电池、银氢电池、锂离子电池。

3.燃料电池

⑴特点：①反应物储存在电池外部，②能量转换效率高、清洁、安全，③供电量易于调节。

(2)燃料电池常用的燃料有：氢气、甲烷、乙醇等。

常用氧化剂：氧气。

【电极反应式的书写】

1.书写电极反应式的原则

电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得

电池息化学(或离子)方程式。

2.书写电极反应式的基本类型

(1)类型一题目给定原电池的装置图，未给总反应式

①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。

②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。

③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。(注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如

铅蓄电池的负极铅失电子变为Pb2+,但Pb2+与硫酸溶液中的SOM不共存，伏而负极电极反应式为Pb-2e-

+SOj==PbSO4)

④将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。

(2)类型一题目中给出原电池的总反应式

①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应

即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。

②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。

③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式

即得到另一电极反应式。

【燃料电池电极反应式的书写】

(1)写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合

后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2Oo

(2)写出电池的正极反应式。

无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CW、CHQH、C4H10、C2H5OH……),正极一般都是02发生还原反

应，在碱性条件下，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH，若在酸性条件下，则正极反应式为O2+4H,

+4e=2H2Oo

（3）写出负极反应式：负极反应式=总反应式一正极反应式。

典例分析能量的相互转化

（2022•河北唐山•三模）下列说法中正确的是（）

A.吸热反应一定需要加热才能反应，而放热反应在常温下一定能进行

B.水银和生铁都属于纯金属

C.用钳丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na，

D,某硫酸钺肥料中只含一种杂质，氮元素的质量分数为20%,可能混有硝酸镀

【答案】C

【解析】A.氢氧化钢晶体和氯化镂固体混合反应是吸热反应、在室温下就能进行，碳和氧气的反应是放热

反应、在室温下不能进行、需要加热才可发生，则吸热反应不一定需要加热才能反应，而放热反应在常温

下不一定能进行，A错误；B.生铁是铁碳合金，B错误；C.钠元素的焰色反应呈黄色。用的丝蘸取某

碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na+，C正确；D.硫酸铉中氮元素的含量为21.2%>20%、

硝酸氨中氮元素的含量为35%>20%,某硫酸铁肥料中只含一种杂质，氮元素的质量分数为20%,则不可

能混有硝酸钱，D错误；答案选C.

举一反三

1.（2022•广东广东•二模）明代宋应星所著的《天工开物》中，对黑火药有如下记载：“硝性至阴，硫性至

阳，阴阳两神物相遇于无隙可容之中。”共反应为：2KNO3+S+3C=K2S+N2?+3CO21o下列有关说法饵送

的是

A.黑火药爆炸将化学能转化为热能和光能等B.在黑火药发生爆炸的反应中，S作还原剂

C.黑火药的成分既有单质又有化合物D.黑火药至今仍用于烟花爆竹中

【答案】B

【解析】A.黑火药爆炸将化学能转化为热能和光能、动能等，故A正确；B.在黑火药发生爆炸的反应

中，S元素化合价降低，作氧化剂，故B错误；C.黑火药的成分既有单质C和S,又有化合物KNO3,

故C正确；D.黑火药至今仍用于烟花爆竹中，主要应用其瞬间产生大量气体，同时释放大量热，在有限

的空间发生爆炸，故D正确：故选B。

2.（2022•河北•石家庄二中模拟）化学与人类社会、生活休戚相关。下列生活现象或事实以及解释均正确

的是1）

选项现象或事实解释

AC1O2可用于饮用水消毒剂有漂白性，能杀死细菌病毒

B硅胶、生石灰、铁粉可作食品干燥剂在一定条件下均能吸收水分或与水反应

C铝、镁等金属电池是燃料电池的发展方向二者具有耐腐蚀性，可长久使用

太阳能光催化环境技术将二氧化碳转化为二氧化碳为一次能源，由其转化所得能

D

的燃料属于二次能源源属于二次能源

【答案】D

【解析】A.C1O2可用于饮用水的消毒，是因为其具有强氧化性，能杀死细函病毒，选项A错误；B.铁

粉具有还原性是作抗氧剂，不是干燥剂，选项B错误；C.铝、镁金属电池，利用其还原性，选项C错误；

D.空气中含有二氧化碳，其属于一次能源，由其转化而得的能源属于二次能源，选项D正确：答案选D。

3.（2022•福建厦门•二模）利用化学链将高炉废气中COz转化为CO的示意图如下。下列说法不正确的是

（）

A.Fe3O4和CaO可循环利用

B.反应④为吸热反应

催化剂八

C.该化学链的总反应是CO2+H2-CO+H2O

△

D.该方法可降低分离CO和N2所需的能耗

【答案】B

【解析】A.反应中，先将Fe3O4和CaO转化为Fe和CaCOa,后将Fe和CaCOa转化为Fe?O4和CaO,所

以Fe3（力和CaO可循环利用，A正确：B,反应②是CaO发生化合反应生成CaCCh,该过程放出热量，则

…高温…高温

反应①民3。4+4cO=3Fe+4c02是吸热反应，所以反应④3Fe+4c。2=F/OLICO为放热反应，B不正确;

需温高温C

C.该化学链中发生的反应为Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O.Fe3（）4+4CO=3Fe+4cCh（相对于反应④是少量的）、

鬲海催化剂J5温

3Fe+4cCh二Fe3O4+4CO（反应④），所以总反应是叫+%------CO+H2O,C正确；D.反应①Fe3Ch+4CO二

A

3Fe+4CO2,可将CO与N2分离，大大降低分离CO和Nz所需的能耗，D正确；故选：B。

典例分析原电池正负极的判断

（2022•湖北•房县第一中学三模）用如图所示装置进行相应实验，能达到实验目的的是（）

选

ABCD

项M

L_KMn«1

一T

装

K1

4网

置稀破酸由--1

铁粉£■潞

11CuSOZnSO

444A

测定Na2c2O4溶

目将Zn+C『+=Cu+Z«2+设计成

制取Fe（OH）?沉淀

分离苯和硝基苯液的物质的量浓

的原电池装置

度

【答案】D

【解析】A.试管A中导管未伸入液面以下，硫酸亚铁无法进入试管B中，不能制取Fc（OH）2沉淀，选项

A错误；B.左侧烧杯中与Zn电极接触的电解质溶液应为硫酸锌溶液，右侧烧杯中与Cu电极接触的溶液

应为硫酸铜溶液，选项B错误；C.苯和徜基苯是互溶的、存在着沸点差异的液体，能用蒸储的方法分离，

但冷凝水应从下口进入，上口流出，选项C错误；D.KMnO'可氧化C?。：，发生氧化还原反应，旦KMnO,

本身可做指示剂，故能用滴定法测定Na2c2。/容液的物质的量浓度，使用酸式滴定管盛装KMnO,溶液，选

项D正确；答案选D。

举一反三

1.（2022•辽宁辽阳•二模）某二次锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，下列说法错误的

是（）

LiSK

A.放电时电子由Li经导线用电器、导线到正极

+

B.放电时正极反应可能为Li2Ss+14Li+14e=8Li2S

C.充电时，该电池的总反应为8Li2s=16Li+S8

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗1.4g锂时，铅酸蓄电池消耗1.8g水

【答案】D

【解析】A.放电时电子由负极Li经导线用电器、导线到正极，选项A正确：B.据分析可知正极可发生

+

反应：Li2S8+14Li+14e=8Li2S,选项B正确；C.根据分析，充电时Li2s反应最终生成Li、S8,故电池总

反应为8Li2s=16Li+S8,选项C正确；D.负极反应为：Li-e=Li+,用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗1.4g

锂时，消耗的锂为0.02moL外电路流过0.02mol电子时，铅酸蓄电池反应2PbSO4+2H2。=Pb+PbCh+2H2s

消耗水0.02molxi8g/mo|=0.36g,选项D错误；答案选D。

2.（2022•广东•模拟）工业固氮原理是利用氢气与氮气合成氨气。理论上该二作原理可设计成原电池，在

固氮同时提供电能，下列说法不正确的是

A.氢气在负极上发生氧化反应

B.氮气在正极上得电子

C.放电过程中，介质中的阳离子向正极移动

D.该装置既提供了电能，又增加了化学能

【答案】D

【解析】A.氢气在负极上失电子产生氢离子，发生氧化反应，选项A正确；B.氮气在正极上得电子产生

氨气，选项B正确；C.放电过程中，介质中的阳离子由负极移向正极，选项C正确；D.该装置是将化学

能转化为电能，体系化学能降低，选项D错误；答案选D。

3.(2022•江苏•模拟)镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型一次离子电池。其工作

原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：VS2^LixVS2o下列有关说法不正确的是

A.充电或放电时，b极电势均高于a极

B.放电过程中正极质量减少，负极质量增加

+

C.充电时阳极的电极反应式为LixVS2-xe=VS2+xLi

D.该电池工作时，负极质量变化mg,理论上通过电路转移的电子数为三mol

【答案】B

【解析】A.Mg为负极，VS2为正极，所以充电或放电时，b极电势均高于a极，选项A正确；B.放电过

程中正极质量增加I,负极质量减少，选项B错误；C.充电时，阳极的电极反应式为LixVS2-xe=VS2+xLi*,

选项C正确；D.该电池负极为Mg电极，变化mg时，转移电子数为三mol,选项D正确；答案选B。

典例分析原电池电极反应式的书写

(2022•湖南•长郡中学模拟)微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废水处理并提

供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示：

好氧上部A极

H*

厌氧下部CH.COO-C02H，

下列有关叙述正确的是（

A.MFC-CW系统中电子由A极流向B极

B.若A极处溶解5不足.则电路中无电流通过

C.若电路中转移0.2mole-,则A极消耗O2LI2L

D.B极反应式为CH3coeT-8e-+2HQ=2CO2T+7H+

【答案】D

【解析】A.在原电池中，电子由负极（B电极）经导线流向正极（A电极），A错误；B.若A极处（即好氧上

部）。2不充足，可发生H+得电子的反应，生成H2,也可构成原电池，有微弱电流通过，B错误；C.没有

说明是标准状况，没办法计算，C错误；D.根据分析可知，B电极的电极反应式为

+

CH3COO-8e+2H2O=2CO2T+7H.D正确;故选D。

举一反三

1.（2022•山西•怀仁市第一中学校模拟）我国化学工作者提出一种有机电极（PTO/HQ）和无机电极（MnO,石

墨毡）在酸性环境中的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示。

\

有

机

电

里

MnO,

电源或负载PTO结构

下列说法不正确的是（)

A.放电时，无机电极为正极，发生还原反应

B.充电时，有机电极和外接电源的负极相连

C.放电时，无机电极附近溶液的pH增大

D.充电时，有机电极的电极反应式为PTO+4&+4H2O=HQ+4OH-

【答案】D

【解析】A.放电时，MnOz得电子发生还原反应，无机电极为正极，选项A正确；B.充电时，PTO得电

子发生还原反应，有机电极为阴极，阴极与外接电源的负极相连，电极反应式为PTO+4e+4H+=HQ,选

项B正确；C.无机电极反应式为MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O,该电极附近溶液pH增大，选项C正确；

D.电极反应式为PTO+4e+4H'=HQ,选项D错误；答案选D。

2.（2022•辽宁•抚顺市第二中学模拟）热激活电池主要用于导弹、火箭以及应急电子仪器供电，是一种电

解质受热熔融即可开始工作的电池。一种热激活电池的结构如图1所示。

已知：①放电后的两极产物分别为Li7Si3和LiMmCh

②LiQ和KC1混合物的熔点与KC1物质的量分数的关系如图2所示。

下列说法错误的是（）

A.放电时，Li+的移动方向：a极区—b极区

+

B.放电时，a极的电极反应:3Lii3Si4-lle=4Li7Si3+llLi

C.调节混合物中KC1的物质的量分数可改变电池的启动温度

D.若放电前两电极质量相等，转移O.lmol电子后两电极质量相差0.7g

【答案】D

【解析】A.放电时，Li+的移动方向：由负极流向正极，即a极区-b极区，A正确；B.根据分析，放电

时的电极反应正确，B正确：C.根据图2可知，KC1质量分数不同，熔融温度不同，该电池是一种电解质

受热熔融即可开始工作的电池，故调节混合物中KC1的物质的量分数可改变电池的启动温度，C正确；D.若

放电前两电极质量相等，转移O.lmol电子，负极有O.lmolLi失去电子生成LF,负极质量减少0.7g；O.lmol

Li+迁移到正极，正极质量增加0.7g,后两电极质量相差1.4g,D错误；故选D。

3.（2022•山东青岛•模拟）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构如图所示。下列关于该电池的叙述正

确的是

用电器

co2

微

I

c6Hl2。6

质子交换膜

A.该装置属于电解池

B.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移

C.电池负极的电极反应式为C6HIA,+6HQ-24c=6CO2T+24H+

D.在电池反应中，每消耗Imol氧气，理论上能生成U.2L（标准状况）CO2

【答案】C

【解析】A.该装置是微生物燃料电池，属于原电池，A不正确；B.原电池在放电过程中，阳离子向正极

移动，则H+从负极区向正极区迁移，B不正确；C.在电池负极，C6Hl2。6失电子产物与HzO反应，生成

CO2气体和H+,电极反应式为C6Hl2。6+6凡0-24/=6（：02T+24H+,C正确：D.在电池反应中，每消耗Imol

氧气，得到4moi依据电极反应式，理论上能生成22.4L（标准状况）CO2,D不正确：故选C。

典例分析燃料电池与新型电池

（2022•福建省龙岩第一中学一模）2021年7月29日消息，宁德时代正式推出钠离子电池。我国科学家研

究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，该电池主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，电

ONa

I

C-ONa

（其中-Ri代

C-ONa

I

ONa

表没参与反应的-COONa,-R?代表没参与反应的-ONa）,下列有关说法不正确的是（)

A.充电时，阴极发生反应为

B.放电时，a极为负极，发生氧化反应

C.钠离子电池相比于锂离子电池，具有原料储量丰富，价格低廉的优点

D.充电时，当电路中转移0.3mol电子时，P极质量增重6.9g

【答案】A

OONa

III

C-ONaC-ONa

【解析】A.由分析可知充电时阴极反应式;为选项A不

C—ONaC—ONa

III

OONa

正确：B.结合分析可知电池反应可推断出实线表示放电过程，根据物质的变化可判断a极为负极，发生氧

化反应，选项B正确；C.钠以盐的形式广泛存在于海水、矿物中，因此钠离子电池相比于锂离子电池，具

有原料储量丰富，价格低廉的优点，选项C正确；D.充电时Na+从Q极转移到P极，且2e~2Na+,故

当转移0.3mol电子时P极增加0.3molNa-,即增重质量为0.3molx23g/mol=6.9g,选项D正确；答案选A。

举一反三

1.（2022•青海西宁•二模）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，对大气污染防治比过去要求更高。硫化

氢一空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2s（g）+O2（g）=S2（s）+2H2O⑴

AH=-632kJ/mol,下列说法正确的是

A.电子从电极b流出，经负载流向电极a

B.当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能

C.电极b上发生的电极反应为O2+4H++化=2比0

D.标准状况下，每11.2LH2s参与反应，有lmolH+经固体电解质膜进入负极区

【答窠】C

【解析】A.a为负极，b为正极，电子从电极a流出，经负载流向电极b,选项A错误；B.当电极a的

质量增加64g时，即生成ImoS(s),反应中化学能主要转化为电能，则电池内部释放的热能远小于632kJ,

选项B错误：C.该电池是质子固体做电解质，所以电极b反应式为。2+4小+4©-=2%0,选项C正确；D.由

11?£

电极反应式2H2s-4e=4H++S2可知，标准状况下，每11.2LH2s物质的量二不7^一-=0.5mol,H2s参与反

22.4L/mol

应，有ImolH，经固体电解质膜进入正极区，选项D错误；答案选C。

2.(2021•江苏省如皋中学三模)某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含CnO；的酸性废

水，设计如图所示装置(X、Y、Z为气体)。

已知：除去CnO；相关反应：①6Fe2++Cr2O；+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

②CV和Fe3+最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。

下列说法正确的是()

A.气体X为空气，气体Y为甲烷

B.燃料电池负极反应式为CHi-8e+2H2O=CO2t+8H*

C.Z气体的循环利用可使熔融碳酸盐中CO；的物质的量基本不变

D.除去1molCr2O；理论上消耗16.8L曰烷（标准状况）

【答案】C

【解析】A.气体X为甲烷，气体Y为空气，A错误：B.正极反应方程式为O2+CO2+4e=2CO；,总反应

式为：CH4+2O2=CO2+2H2O：燃料电池负极反应式为