1、第二讲 原电池 化学电源1理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。原电池及其工作原理知识梳理1定义原电池是把化学能转化为电能的装置。2工作原理以锌铜原电池为例：电极名称 负极 正极电极材料 Zn Cu电极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu反应类型 氧化反应 还原反应电子流向 由负极沿导线流向正极离子移向(内电路)阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；盐桥含饱和 KCl溶液，K 移向正极，Cl 移向负极装置区别装置：还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2 直接接触，易造成能量损耗，装置效率很低。装置：还原剂在负极区，而氧化剂在正极区
2、，能避免能量损耗3.构成条件电极两极为导体，且存在活动性差异，一般活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或非金属导体作正极溶液 两极插入电解质溶液中回路 形成闭合回路或两极直接接触本质 自发地发生氧化还原反应构成条件可概括为“两极一液一线一反应” 。4盐桥原电池的组成和作用(1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的 KCl、KNO 3 等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)盐桥的作用连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。5三个方向电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极电流方向 从正极沿导线流
3、向负极离子迁移方向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移自我检测1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”) 。(1)活泼性强的金属一定为负极。( )(2)电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。( )(3)由 Fe、Cu 、FeCl 3 溶液组成的原电池中，负极反应式为 Cu2e =Cu2 。( )(4)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。( )(5)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。( )(6)反应 CaO H2O=Ca(OH)2 可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能。( )(7)在内电
4、路中，电子由正极流向负极。( )(8)某原电池反应为 Cu2AgNO 3=Cu(NO3)22Ag ，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的 KCl 饱和溶液。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)2(教材改编题)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是 ( )A若金属片 A 是正极，则该金属片上会产生 H2B水果电池的化学能转化为电能C此水果发电的原理是电磁感应D金属片 A、B 可以一个是铜片，另一个是铁片答案：C规避原电池基础中的五个失分点(1)原电池电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成一个完整的闭合回路，电子由负极沿导线
5、移向正极，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相接触也是一种闭合。(2)盐桥使两半电池相连接，构成闭合回路，但不能用导线替换。(3)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，把化学能转化成电能。(4)无论在原电池还是电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(5)两个电极即使都是石墨，也可构成原电池，如一些燃料电池。(2015高考天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )减小24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别
6、通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析 ACu 作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO 不24参加电极反应，故甲池的 c(SO )基本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为24Zn2e =Zn2 ，乙池反应为 Cu2 2e =Cu，甲池中 Zn2 会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有 64 g Cu 析出，则进入乙池的 Zn2 为 65 g，溶液总质量略有增加，正确； D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。答案 C某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4 溶液 )。下列说法正确的是(
7、 )A该原电池的正极反应式为 Cu2 2e =CuB甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C盐桥中的 SO 移向甲烧杯24D若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转解析：选 B。A 项，正极 Fe3 得电子，发生还原反应，电极反应式为Fe3 e =Fe2 ，故 A 错； B 项，左边烧杯中发生 Fe3 e =Fe2 ，则左边烧杯中溶液的红色逐渐变浅，故 B 正确； C 项，阴离子向负极移动，故 C 错；D 项，若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，可氧化 Cu，Cu 为负极，电流表指针偏转方向不变，故 D 错。1.图解原电池工作原理2.原电池中正、负极的判断判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应
8、进行分析，如图：注意) 原电池的正负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式活泼金属一定是负极。如 Al、Mg 和 NaOH 溶液构成的原电池中，Al 为负极，Mg 为正极。 题组一 原电池及其工作原理1在如图所示的 8 个装置中，属于原电池的是_。解析：中缺 1 个电极，且无闭合回路；不能形成闭合回路；酒精为非电解质；电极相同，且不能形成闭合回路。答案：2.如图，在盛有稀 H2SO4 的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y ，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )A外电路的电流方向为 X外电路YB若两电极分别为铁和碳棒，则 X 为碳棒，Y 为铁CX 极
9、上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为 XY解析：选 D。外电路电子流向为 X外电路Y，电流方向与其相反，X 极失电子，作负极，发生氧化反应，Y 极得电子，作正极，发生还原反应。若两电极分别为铁和碳棒，则 Y 为碳棒，X 为铁。题组二 带盐桥的原电池3(2018广东粤西四校联考) 锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )A一段时间后，铜棒上有红色物质析出B正极反应为 Zn2e =Zn2C在外电路中，电流从负极流向正极D盐桥中的 K 移向 ZnSO4 溶液解析：选 A。Cu 为正极，电极反应为 Cu2 2e =Cu，铜棒上有红色物质析出，A项
10、正确，B 项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，C 项错误；CuSO 4 溶液中 c(Cu2 )降低，正电荷减少，故盐桥中的 K 移向 CuSO4 溶液，D 项错误。4控制合适的条件，将反应 Fe3 Ag Fe2 Ag 设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂 硝酸钾溶液；灵敏电流计的 0 刻度居中，左右均有刻度) 。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是( )A盐桥中的 K 移向乙烧杯B一段时间后，电流计指针反向偏转，越过 0 刻度，向左偏转C在外电路中，电子从石墨电极流向银电极D电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转解析：选 D。该原电池中，Ag 失
11、电子作负极，石墨作正极，盐桥中 K 移向正极(甲烧杯)；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向 0；原电池外电路电子由负极流向正极，所以电子从银电极流向石墨电极；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，由 2Fe3 Fe= =3Fe2 ，c(Fe 3 )降低，c(Fe 2 )增大，该平衡向左移动，故电流计指针向左偏转。(1)盐桥中的离子不断移动到两个池中，逐渐失去导电作用，需定期更换盐桥。(2)要明确盐桥中离子的移动方向；明确原电池中电流与可逆反应平衡移动方向的关系，当 v 正 v 逆 时可逆反应达平衡，此时电流表读数为零。(3)带盐桥的原电池中有关电极的判断：同一般原电池电极的判断
12、一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。对于活泼金属和不活泼金属，则是活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。 原电池原理的应用知识梳理1加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如：Zn 与稀硫酸反应时，加入少量的 CuSO4 溶液能使产生氢气的速率加快。2比较金属活动性强弱金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的强。3金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如：保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使 Zn
13、作原电池的负极。4设计制作化学电源自我检测1M、N、P、E 四种金属，已知：MN 2 =NM 2 ；M、P 用导线连接放入NaHSO4 溶液中，M 表面有大量气泡逸出；N 、E 用导线连接放入 E 的硫酸盐溶液中，电极反应为 E2 2e =E，N2e =N2 。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )APM N E BEN MPCP NME DEPMN解析：选 A。金属的活动性越强，其还原性越强。由 知，金属活动性：MN； M、P 用导线连接放入 NaHSO4 溶液中，M 表面有大量气泡逸出，说明 M 作原电池的正极，故金属活动性：PM；N、E 构成的原电池中，N 作负极，故金属活动性：NE
14、 ，故金属的还原性：PMNE。2(2018衡水模拟)一个原电池的总反应的离子方程式是 ZnCu 2 =Zn2 Cu ，该原电池的合理组成是( )正极 负极 电解质溶液A Zn Cu CuCl2B Cu Zn H2SO4C Cu Zn CuSO4D Zn Fe CuCl2解析：选 C。原电池中，相对活泼的金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。所以根据原电池的总反应的离子方程式 ZnCu 2 =Zn2 Cu 知，该原电池中，锌为负极，活泼性比 Zn 弱的金属或非金属导体为正极，铜盐溶液作电解质溶液，则选项 C 正确。(2018阳泉模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原
15、反应2Fe3 2I 2Fe2 I 2 设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl 3 溶液，KI 溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请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 FeCl3 溶液中加入少量 FeCl2 固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_(填“正” 或“负”) 极。解析 (1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I 失电子变成 I2。(3)反应达到平衡时，
16、无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向 FeCl3 溶液中加入少量 FeCl2 固体，平衡逆向移动，此时 Fe2 失电子，电极变成负极。答案 (1)如下图(2)2I 2e =I2 (3)无 (4)负上述例题中：(1)外电路电流为零时，反应是否停止？_( 填“是”或“否”)。(2)该盐桥原电池反应达到平衡时，若向两个半电池中加入淀粉溶液，_( 填“正极区”或“负极区”)溶液变蓝。解析：(1)反应达到平衡时，电流为零，该平衡是动态平衡，反应仍在进行。(2)2I 2e =I2，碘在负极区生成，负极区溶液变蓝。答案：(1)否 (2) 负极区原电池装置图常见失分点(1)没有注明电极材料名称或元素符号。
17、(2)没有画出电解质溶液或画出但不标注。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。 题组一 利用原电池原理比较金属的活动性1(2018晋城模拟)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 1：a极 质 量 减 小 ；b极 质 量 增 加 实 验 2：b极 有 气 体 产 生 ；c极 无 变 化实 验 3：d极 溶 解 ；c极有 气 体 产 生 实 验 4：电 流 从 a极流 向 d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析：选 C。由实验 1 可知， a 极为负极，b 极为正极，活动性 ab；由实验 2 可知
18、活动性 bc；由实验 3 可知 d 极为负极，c 极为正极，活动性 dc；实验 4，由电流方向可知a 为正极，d 为负极，活动性 da，综上所述，活动性顺序为 dabc。2四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A BC D解析：选 B。电流方向与电子流向相反， 相连时，电流由流向，则金属活动性 ； 相连时，为正极，则金属活动性；相连时，上有气泡逸出，则金属活动性 ；相连时，的质量减少，则金属活动性。综上分析，可得金属活动性顺序为 。题组二 原电池原理对反应速
19、率的影响3(2015高考海南卷改编)10 mL 浓度为 1 molL1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率且氢气生成量减少的是( )AK 2SO4 BCH 3COONaCCuSO 4 DNa 2CO3解析：选 D。Zn 与盐酸反应，若减慢反应速率，则 c(H )减小，加入 K2SO4 溶液，相当于稀释，氢气生成量不变，A 错误；CH 3COONa 与 HCl 反应生成 CH3COOH，使溶液中c(H )减小，反应速率减慢，因发生 2CH3COOHZn= =(CH3COO)2ZnH 2，氢气生成量不变，B 错误；加入 CuSO4 溶液与 Zn 反应 CuSO4Zn= =
20、CuZnSO 4，生成的 Cu 与 Zn和盐酸构成原电池，加快反应速率，C 错误；加入 Na2CO3 溶液与盐酸反应消耗了HCl，c (H )减小，反应速率减慢，氢气生成量减少，D 正确。4选择合适的图像填空：(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 H2 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中，同时向 a 中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是_。(3)将(1)中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa 溶液，其他条
21、件不变，则图像是_。解析：(1)a 中加入 CuSO4，消耗一部分 Zn，Cu 、Zn 形成原电池，反应速率加快，所以 a 放出 H2 的量减少，但速率加快。(2)a 中加入 CuSO4 消耗 Zn，但不影响产生 H2 的量，速率也加快。(3)CH 3COONa 与 H2SO4 反应后生成弱酸 CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生 H2 的量不发生变化。答案：(1)A (2)B (3)C题组三 原电池的设计5理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。(1)根据氧化还原反应：Fe2Fe 3 =3Fe2 设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂 饱和 KNO3 溶液。请回答下列问题：电
22、解质溶液 X 是_；电解质溶液 Y 是_。写出两电极的电极反应式。铁电极：_；碳电极：_。外电路中的电子是从_电极流向_电极。(填“Fe”或“C”)盐桥中向 X 溶液中迁移的离子是 _(填字母)。AK BNO 3CAg DSO 24(2)请将氧化还原反应 3Cu8HNO 3(稀) =3Cu(NO3)22NO4H 2O 设计成原电池，在装置图中的横线上写出相应的电极材料及电解质溶液，并写出相应的电极反应式。正极：_；负极：_。解析：(1)根据反应，Fe 作负极，C 作正极，负极电解质溶液中应含有亚铁离子，正极反应为 Fe3 e =Fe2 ，因而 X 为含 Fe2 的溶液，Y 为含 Fe3 的溶液
23、。电极反应：负极 Fe2e =Fe2 ；正极 2Fe3 2e =2Fe2 。外电路电子由负极流向正极。Fe是负极，因而盐桥中向 X 溶液中迁移的是阴离子即为 NO 。 3(2)由反应可知，Cu 发生氧化反应，作负极，其电极反应式为 3Cu6e =3Cu2 ；正极应选用碳棒或其他惰性电极，其电极反应式为 2NO 6e 8H =2NO4H 2O，参 3照其装置图可知其正、负极的电解质分别为 HNO3、Cu(NO 3)2。答案：(1)FeCl 2(或 FeSO4) FeCl 3或 Fe2(SO4)3Fe2e =Fe2 2Fe 3 2e =2Fe2Fe C B(2) (答案合理即可)2NO 6e 8H
24、 =2NO4H 2O 33Cu6e =3Cu2(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。在原电池中还原性强的物质作为负极，氧化性强的物质作为正极，正极材料只起导电作用，一般用“万能电极”石墨。 (2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。(3)离子不上导线，电子不进溶液，即电子在导线中移动而不能在溶液中通过，自由离子在溶液中迁移而不能在导线中通过。化学电源及电极反应式的书写知识梳理一日常生活中的三种电池1碱性锌锰干电池一次电池正极反应：2MnO 22H 2O 2e =2MnO(
25、OH)2OH ；负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnO(OH)Zn(OH) 2。2锌银电池一次电池负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；正极反应：Ag 2OH 2O2e =2Ag2OH ；总反应：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag 。3二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H 2O(l)放 电 充 电二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。二、燃料电池1定义：将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。2正极反应式碱性电解质：O 24e 2H
26、 2O=4OH ；酸性电解质：O 24e 4H =2H2O；固体熔融电解质：O 24e =2O2 (固体电解质在熔融状态传导 O2 )；熔融碳酸盐：O 24e 2CO 2=2CO 。233负极反应式可将总反应式减去正极反应式后，再将两边相同的项删去，做适当调整即为负极反应式(正极反应式与上述不同介质的正极反应式相同，下面只写对应的负极反应式和总反应式) 。(1)氢氧燃料电池总反应：2H 2O 2=2H2O；碱性电解质：H 22e 2OH =2H2O；酸性电解质：H 22e =2H ； 固体熔融电解质：H 22e O 2 =H2O(固体电解质在熔融状态传导 O2 )；熔融碳酸盐：H 22e CO
27、 =CO2H 2O。23(2)甲醇、空气(含 CO2)、碳酸锂熔融盐燃料电池总反应：2CH 3OH3O 2=2CO24H 2O；负极：CH 3OH6e 3CO =4CO22H 2O。23(3)甲烷、空气、KOH 燃料电池总反应：CH 42O 22OH =CO 3H 2O；23负极：CH 48e 10OH =CO 7H 2O。23(4)丁烷、空气燃料电池，其电解质是掺杂氧化钇(Y 2O3)的氧化锆 (ZrO2)晶体，在熔融状态能传导 O2 。总反应：2C 4H1013O 2=8CO210H 2O；负极：C 4H1026e 13O 2 =4CO25H 2O。三、电极反应式书写步骤及原则1书写步骤首
28、先明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的物质拆分的规则。(1)先写出电极反应式的主要框架( 待配平)酸性电解质负极：还原剂xe 氧化产物H 正极：氧化剂xe H 还原产物非酸性电解质(包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物 )负极：还原剂xe 阴离子 氧化产物正极：氧化剂xe 阴离子还原产物(2)依据化合价变化分别标出氧化剂与电子的比例、还原剂与电子的比例，也就是配平氧化剂、还原剂和电子的系数。(3)根据电荷守恒配平离子，注意要把得电子看作负电荷，失电子看作正电荷处理。(4)最后根据元素守恒配平其余物质。2书写原则(1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不
29、同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中 CO2 不可能存在，也不可能有 H 参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有 OH 参加反应。(2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加 H2O(电解质为酸性时)或 OH (电解质为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加 H2O(电解质为碱性或中性时)或 H (电解质为酸性时)。(3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。自我检测1(教材改编题)镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行： Cd2NiO(OH)2H 2OCd(OH)22Ni(OH) 2，由此判断错误的是 ( )放 电 充
30、 电A放电时，Cd 作负极B放电时，NiO(OH)作负极C电解质溶液为碱性溶液D放电时，负极反应为 Cd2OH 2e =Cd(OH)2解析：选 B。放电时，NiO(OH)中的 Ni 化合价降低应作正极。2(2016高考全国卷，11，6 分)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )A负极反应式为 Mg2e =Mg2B正极反应式为 Ag e =AgC电池放电时 Cl 由正极向负极迁移D负极会发生副反应 Mg2H 2O=Mg(OH)2H 2解析：选 B。该电池中 Mg 作负极，失去电子发生氧化反应，生成 Mg2 ，A 项正确；正极反应为 AgCle =AgCl
31、，B 项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C 项正确；在负极，Mg 会发生副反应 Mg2H 2O=Mg(OH)2H 2，D 项正确。(2017高考全国卷，11，6 分) 全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8 材料，电池反应为 16Lix S8=8Li2Sx(2x8) 。下列说法错误的是( )A电池工作时，正极可发生反应： 2Li2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长，电池中 Li2S2 的量越多解析
32、原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：S8Li 2S8Li 2S6Li 2S4Li 2S2，其中可能有 2Li2S62Li 2e =3Li2S4，A 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02 mol Li(质量为 0.14 g)被氧化为 Li ，则负极质量减少 0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性，C 项正确；充电过程中，Li 2S2 的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中 Li2S2 的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中 Li2S2 的量越多，D 项错误。答案 D(2015高考江苏
33、卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )A反应 CH4H 2O 3H2CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol 电子= = = = =催 化 剂 B电极 A 上 H2 参与的电极反应为 H22OH 2e =2H2OC电池工作时，CO 向电极 B 移动23D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO 24e =2CO23解析：选 D。A 选项，甲烷中的 C 为4 价，一氧化碳中的 C 为2 价，每个碳原子失去 6 个电子，因此每消耗 1 mol 甲烷失去 6 mol 电子，所以错误；B 选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电
34、极反应式应为H2CO 2CO 4e =3CO2H 2O，所以错误；C 选项，碳酸根离子应向负极移动，23即向电极 A 移动，所以错误； D 选项，电极 B 上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子，所以正确。燃料电池电极反应式书写步骤题组一 燃料电池1(2018惠州模拟)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是( )A放电时，空气极为负极B放电时，电池反应为 4LiO 2=2Li2OC有机电解液可以是乙醇等无水有机物D在更换锂电极的同时，要更换水性电解液解析：选 D。A.放电时，Li 极为负
35、极，错误； B.放电时，电池反应为4Li O22H 2O=4LiOH，错误；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中有沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确。2(2016高考全国卷，11，6 分) 锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2ZnO 24OH 2H 2O=2Zn(OH) 。下列说法正确24的是( )A充电时，电解质溶液中 K 向阳极移动B充电时，电解质溶液中 c(OH )逐渐减小C放电时，负极反应为 Zn 4OH 2e =Zn(OH) 24D放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4
36、 L(标准状况)解析：选 C。K 带正电荷，充电时 K 应该向阴极移动，A 项错误。根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗 OH ，则充电时，OH 浓度应增大，B 项错误。放电时，Zn为负极，失去电子生成 Zn(OH) ，其电极反应为 Zn4OH 2e =Zn(OH) ，C 项24 24正确。消耗 1 mol O2 转移 4 mol 电子，故转移 2 mol 电子时消耗 0.5 mol O2，0.5 mol O2 在标准状况下的体积为 11.2 L，D 项错误。题组二 可充电电池3(2018石家庄模拟)快速充电电池的电解质溶液为 LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为4LiCl SSO 2
37、4Li2SOCl 2。下列说法正确的是( )充 电 放 电A该电池的电解质溶液可以为 LiCl 水溶液B该电池放电时，负极发生还原反应C充电时阳极反应式为 4Cl S SO 24e =2SOCl2D放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极解析：选 C。A 项，该电池的电解质溶液不能是 LiCl 水溶液，因为 Li 能和水发生反应，错误；B 项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D 项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。4(2016高考四川卷)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 Li1 xCoO2
38、LixC6=LiCoO2C 6(x1)。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 C 6C充电时，若转移 1 mol e ，石墨(C 6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2xe =Li1 xCoO2xLi 解析：选 C。电池放电时，阳离子由负极移向正极， A 项正确；由放电时的总反应看出，Li xC6 在负极发生失电子的氧化反应， B 项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO 2x e =xLi Li 1x CoO2，D 项正确；充电时，
39、阴极发生得电子的还原反应：C 6x e xLi =LixC6，当转移 1 mol 电子时，阴极(C 6 电极)增重 1 mol Li ，即 7 g，C 项错误。充电电池题目的解答方法(1)充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。在充电时电池的负极接电源的负极，即负极接负极后作阴极，正极接正极后作阳极。(2)充电电池的充、放电时的电极反应：阴极负极，反应相反；阳极 正极，反应相反。(3)阳极和负极都发生氧化反应，阴极和正极都发生还原反应。(4)充电电池放电时，电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极经导线流向正极；电池充电时，电解质溶液中的阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(5)p
40、H 变化：电极附近溶液的 pH 变化，根据电极反应式进行分析。 题组三 化学电源中电极反应式的书写5(1)2015高考全国卷，26(1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO 2、ZnCl 2 和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。(2)肼双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图所示。请写出电池正极的电极反应式：_，电池工作过程中，A 极区溶液的 pH_(填“增大” “减小”或“不变”)。解析：(1)酸性锌锰干电池中正
41、极上发生还原反应，该电池放电过程中产生 MnOOH，则正极反应式为 MnO2H e =MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成 Zn2 ，则负极反应式为 Zn2e =Zn2 ，结合得失电子守恒可得电池总反应式为2MnO2 2H Zn= =2MnOOHZn 2 。(2)燃料 N2H4 在负极放电，则 H2O2 在正极(B 极) 上发生还原反应：H2O22e =2OH 。电极 A 为负极，N 2H4 发生氧化反应：N2H44e 4OH =N24H 2O，A 极区 c(OH )减小，pH 减小。答案：(1)MnO 2H e =MnOOH 2MnO 2Zn2H =2MnOOHZn 2 注：式中 Zn
42、2 可写为 Zn(NH3) 、Zn(NH 3)2Cl2 等，H 可写为 NH 24 4(2)H2O22e =2OH 减小6(1)肼(N 2H4)空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为_。(2)铝电池性能优越，AlAg 2O 电池可用作水下动力电源，电解质溶液是 NaOH 和NaAlO2 混合液，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。解析：(1)肼空气燃料电池是一种碱性电池，O 2 在正极反应，故负极是肼发生反应：N2H44e 4OH =N24H 2O。(2)Al 作负极，Ag 2O/Ag 作正极，NaOH 和 NaAlO2 溶液是电解质溶液，所以生成物是 NaAlO
43、2、Ag、H 2O。答案：(1)N 2H44e 4OH =N24H 2O(2)2Al3Ag 2O2NaOH =2NaAlO26AgH 2O熟记“离子趋向” ，抓住“电荷守恒” ，熟练书写燃料电池电极反应式(1)阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如 H )；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成(如 OH 、O 2 、CO )。23(2)“ne ”相当正电荷， “ne ”相当负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。(3)电池总反应式正极反应式负极反应式。 课后达标训练一、选择题1(2018洛阳期末)下列有关电池的说法不正确的是 ( )A太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极C氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化D原电池中一定发生了氧化还原反应解析：选 A。太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅，A 项错误；铜锌原电池工作时，电子沿外电路由负极(锌 )流向正极(铜) ，B 项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失去电子被氧化，C 项正确；由原电池的工作原理可知原电池中一定发生了氧化还原反应，D 项正确。2(2016高考上海卷)图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中，x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y 轴表示( )A铜棒的质量 Bc(Zn 2 )Cc(H ) Dc
