第六章　第3講　原電池的工作原理及常見電池-2025年高中化學(xué)高考備考

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3講原電池的工作原理及常見電池課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。2.體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。3.學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能原電池的工作原理及其應(yīng)用2023廣東，T6；2023海南，T8；2022全國甲，T10；2021山東，T10；2021廣東，T9；2021重慶，T13；2021上海，T18；2020山東，T10；2020海南，T11；2019江蘇，T11證據(jù)推理與模型認(rèn)知：理解原電池的構(gòu)造及工作原理；能建立氧化還原反應(yīng)與原電池的關(guān)聯(lián)；能建立電化學(xué)原理與裝置間的關(guān)聯(lián)；能解釋實(shí)際電池的工作原理；能判斷裝置是否產(chǎn)生電流；能判斷電流方向和離子移動(dòng)方向，預(yù)測(cè)電極反應(yīng)及現(xiàn)象，書寫陌生電極反應(yīng)式常見化學(xué)電源2019年4月浙江，T12命題分析預(yù)測(cè)1.近年高考關(guān)于原電池的考查一直是?？汲Ｐ拢O(shè)題背景新、設(shè)問角度新。常以選擇題的形式考查原電池的工作原理及其應(yīng)用，非選擇題中常結(jié)合元素化合物等知識(shí)考查電極反應(yīng)式的書寫以及利用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.預(yù)計(jì)2025年高考仍會(huì)考查原電池的工作原理及其應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷、溶液中離子的遷移方向及濃度變化、二次電池的充放電過程分析等1.宏觀與微觀結(jié)合視角物質(zhì)變化能量變化宏觀氧化還原反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換微觀電子得失離子（或電子）克服（或依靠）電場(chǎng)力做功2.跨學(xué)科（融合）視角3.思維觀點(diǎn)守恒觀（1）得失電子守恒；（2）能量轉(zhuǎn)換守恒變化觀（1）物質(zhì)變化過程中伴隨著能量變化。（2）物質(zhì)變化是能量變化的基礎(chǔ)，決定著能量變化的大小和形式。[說明：同樣的一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，若是直接在燒杯中進(jìn)行，則化學(xué)能不可能轉(zhuǎn)化為電能；若是在“不可逆”的原電池裝置（實(shí)際情形）中進(jìn)行，化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為電能；若是在“可逆”的原電池裝置（理想情形）中進(jìn)行，則化學(xué)能可完全轉(zhuǎn)化為電能]注：這里的“可逆”并不是指充電、放電那種含義，而是物理化學(xué)中的名詞。考點(diǎn)1原電池的工作原理及其應(yīng)用1.原電池（1）定義：將[1]化學(xué)能轉(zhuǎn)化為[2]電能的裝置。（2）原電池的構(gòu)成條件①能自發(fā)進(jìn)行的[3]氧化還原反應(yīng)。②一般有兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極（燃料電池的兩個(gè)電極可以相同）。③形成[4]閉合回路，需滿足三個(gè)條件：a.存在離子導(dǎo)體（電解質(zhì)）；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入離子導(dǎo)體中。注意離子導(dǎo)體既可以是電解質(zhì)的水溶液，也可以是能傳導(dǎo)離子的固體電解質(zhì)或熔融電解質(zhì)，還可以是有機(jī)電解質(zhì)溶液等。2.原電池的工作原理（以Zn－Cu原電池為例）甲（單液電池）乙（雙液電池）電極名稱負(fù)極正極電極材料ZnCu電極反應(yīng)[5]Zn－2e－Zn2＋[6]Cu2＋＋2e－Cu反應(yīng)類型[7]氧化反應(yīng)[8]還原反應(yīng)電子、電流方向電子流動(dòng)方向：負(fù)極→導(dǎo)線→正極；（電子不下水，離子不上岸）電流方向：正極→導(dǎo)線→負(fù)極問題乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)若為KNO3，則K＋移向[9]右池（填“左”或“右”，下同），NO3－移向[10]乙裝置的鹽橋中的電解質(zhì)能為Na2S和BaCl2嗎？為什么？[11]不能。因?yàn)镾2－與Zn2＋、Cu2＋形成沉淀，Ba2＋與SO41.易錯(cuò)辨析。（1）在原電池中，電極反應(yīng)為氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。（√）（2）在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。（?）（3）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負(fù)極。（?）（4）某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含KCl飽和溶液的瓊脂。（?（5）使用鹽橋可以提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率。（√）2.（1）左側(cè)甲裝置與乙裝置相比，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是避免Zn與CuSO4直接反應(yīng)而產(chǎn)生能量損耗。（2）請(qǐng)簡(jiǎn)述左側(cè)乙裝置中鹽橋的作用：①構(gòu)成閉合回路；②鹽橋中的離子定向移動(dòng)保持左、右兩池正、負(fù)電荷平衡。3.某科學(xué)探究小組用如下裝置設(shè)計(jì)原電池，其中不能形成原電池的是①④（填標(biāo)號(hào)），原因是①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路。命題點(diǎn)1原電池正、負(fù)極的判斷1.有下圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問題：（1）圖①中，Mg作負(fù)極。（2）圖②中，Mg作正極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，正極反應(yīng)式：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，總反應(yīng)的離子方程式：2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2（3）圖③中，F(xiàn)e作正極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：Cu－2e－Cu2＋，正極反應(yīng)式：2NO3－＋4H＋＋2e－2NO2↑＋2H2O，總反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3（濃）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋（4）圖④裝置能否構(gòu)成原電池？能（填“能”或“否”），若能構(gòu)成原電池，正極為Cu，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－2.[浙江高考]銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是（DA.Zn電極是負(fù)極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變解析根據(jù)電池總反應(yīng)Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag可知，Zn從0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)升高，失去電子，則Zn電極為負(fù)極，在堿性條件下，Zn2＋與OH－結(jié)合生成Zn（OH）2，故Zn電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，A、C項(xiàng)正確；Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；根據(jù)總反應(yīng)知，放電過程中不斷消耗水，故放電后電解質(zhì)溶液的pH增大，技巧點(diǎn)撥判斷原電池正、負(fù)極的方法判斷方法負(fù)極正極電極材料活潑金屬較不活潑金屬或非金屬通入物質(zhì)通入還原劑的電極通入氧化劑的電極電極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極電子流向（或電流方向）電子流出的電極（或電流流入的電極）電子流入的電極（或電流流出的電極）離子移向陰離子移向的電極陽離子移向的電極電極現(xiàn)象電極不斷溶解，質(zhì)量減少電極增重或質(zhì)量不變注意電池在工作過程中，負(fù)極質(zhì)量不一定減少，如常見的鉛酸蓄電池（總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O命題點(diǎn)2原電池的設(shè)計(jì)3.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用Fe3＋與I－發(fā)生的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)回答相關(guān)問題：（1）畫出簡(jiǎn)單的示意圖，并標(biāo)明所使用的用品。要求：右池中電極上發(fā)生氧化反應(yīng)。供選擇的實(shí)驗(yàn)用品：KCl溶液，F(xiàn)eCl3溶液，F(xiàn)eCl2溶液，KI溶液，銅片，鋅片，鐵片，石墨，燒杯，鹽橋，導(dǎo)線，靈敏電流計(jì)。（2）利用（1）中設(shè)計(jì)好的裝置，控制適合的條件對(duì)反應(yīng)2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：①反應(yīng)開始時(shí)，右池電極反應(yīng)式為2I－－2e－I2，鹽橋中的陰（填“陽”或“陰”②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，在左池中加入FeCl2固體，右池的電極作正（填“正”或“負(fù)”）極。解析（2）①由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，左池石墨電極上Fe3＋得電子變成Fe2＋，被還原，電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－Fe2＋，右池石墨電極上I－失去電子變成I2，被氧化，電極反應(yīng)式為2I－－2e－I2。鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。②電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，在左池中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被還原為I技巧點(diǎn)撥原電池的設(shè)計(jì)1.拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。2.選擇電極材料：將還原劑（一般為較活潑金屬）作負(fù)極，活動(dòng)性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。3.構(gòu)成閉合回路：用導(dǎo)線將確定好的正負(fù)極連接，插入離子導(dǎo)體（電解質(zhì)溶液等）中形成閉合回路。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行，中間連接鹽橋。4.畫出裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料的名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。命題點(diǎn)3原電池原理的應(yīng)用4.[比較不同金屬的活動(dòng)性]有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是（C）A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c解析把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①②③④，則由實(shí)驗(yàn)①現(xiàn)象可知，a為負(fù)極，b為正極，金屬活動(dòng)性a＞b；由實(shí)驗(yàn)②現(xiàn)象可知，b可與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，c不與稀硫酸反應(yīng)，則金屬活動(dòng)性b＞c；由實(shí)驗(yàn)③現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，c為正極，則金屬活動(dòng)性d＞c；由實(shí)驗(yàn)④現(xiàn)象可知，d為負(fù)極，a為正極，則金屬活動(dòng)性d＞a。綜上所述可知金屬活動(dòng)性d＞a＞b＞c。技巧點(diǎn)撥原電池原理的應(yīng)用1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。2.加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。例如在鋅與稀硫酸制H2的溶液中，滴加少量硫酸銅溶液，發(fā)生置換反應(yīng)Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，構(gòu)成Zn－Cu－稀H2SO43.用于金屬的防護(hù)：金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù)。考點(diǎn)2常見化學(xué)電源1.常見化學(xué)電源類型類型裝置工作原理一次電池堿性鋅錳電池負(fù)極反應(yīng)：[1]Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2正極反應(yīng)：MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－電池反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）銀鋅（紐扣）電池負(fù)極反應(yīng)：[2]Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O正極反應(yīng)：Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－電池反應(yīng)：Zn＋Ag2OZnO＋二次電池鉛酸蓄電池放電時(shí)：負(fù)極反應(yīng)為Pb－2e－＋SO42－正極反應(yīng)為PbO2＋2e－＋SO42－＋4H＋PbSO4＋電池反應(yīng)為[3]Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O2.燃料電池類型裝置工作原理氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)：[4]H2－2e－2H＋。正極反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋2H2電池反應(yīng)：2H2＋O22H2負(fù)極反應(yīng)：[5]H2－2e－＋2OH－2H2O正極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O4OH－電池反應(yīng)：2H2＋O22H2氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)：[6]H2－2e－＋O2－H2O。正極反應(yīng)：O2＋4e－2O2－。電池反應(yīng)：2H2＋O22H2甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)：[7]CH4－8e－＋10OH－CO32－＋7H正極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O4OH－電池反應(yīng)：CH4＋2OH－＋2O2CO32－1.易錯(cuò)辨析。（1）堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使堿性鋅錳電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。（?）（2）鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。（√）（3）燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，熱能轉(zhuǎn)化為電能。（?）2.（1）鉛酸蓄電池在放電過程中溶液的pH逐漸增大（填“增大”或“減小”），充電時(shí)陽極反應(yīng)為PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋SO42－＋4H＋，陰極反應(yīng)為PbSO4＋2e－Pb＋SO42－，總反應(yīng)為2PbSO4＋2H2OPb＋（2）你能發(fā)現(xiàn)二次電池放電時(shí)的電極反應(yīng)與充電時(shí)的電極反應(yīng)之間的關(guān)系嗎？二次電池充電時(shí)的陰極反應(yīng)是放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”；充電時(shí)的陽極反應(yīng)是放電時(shí)正極反應(yīng)的“逆反應(yīng)”。3.北京冬奧會(huì)期間使用氫燃料清潔能源汽車，其氫氧燃料電池工作示意圖如圖所示。（1）電極a為電池的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極。（2）電極b表面的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－（3）電池工作過程中OH－向電極a（填“a”或“b”）移動(dòng)。4.甲烷作燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物時(shí)，其電極反應(yīng)式在不同的介質(zhì)中有不同的寫法。（1）強(qiáng)酸作介質(zhì)CH4－8e－＋2H2OCO2＋8H＋（2）導(dǎo)O2－固體作介質(zhì)CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O（3）熔融碳酸鹽作介質(zhì)CH4－8e－＋4CO32－5CO2＋命題點(diǎn)1原電池電極反應(yīng)式的書寫1.[運(yùn)用“公式法”書寫]全釩電池以惰性材料作電極，電解質(zhì)溶液顯酸性，電池總反應(yīng)為VO2＋（黃色）＋V2＋（紫色）＋2H＋VO2＋（藍(lán)色）＋H2O＋V3＋（綠色）。下列說法錯(cuò)誤的是（A.正極反應(yīng)為VO2＋＋2H＋＋e－VO2＋＋B.負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色C.每生成1molH2O轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5molD.放電過程中溶液的pH逐漸增大解析由題圖和電池總反應(yīng)VO2＋＋V2＋＋2H＋VO2＋＋H2O＋V3＋可知，正極反應(yīng)為VO2＋＋2H＋＋e－VO2＋＋H2O，負(fù)極反應(yīng)為V2＋－e－V3＋，所以負(fù)極附近溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榫G色，A、B項(xiàng)正確。由電極反應(yīng)VO2＋＋2H＋＋e－VO2＋＋H2O可知，反應(yīng)每生成1molH2O轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol2.[運(yùn)用“加減法”書寫][2022全國乙]Li－O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。近年來，科學(xué)家研究了一種光照充電Li－O2電池（如圖所示）。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子（e－）和空穴（h＋），驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)（Li＋＋e－Li）和陽極反應(yīng)（Li2O2＋2h＋2Li＋＋O2）對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是（CA.充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O22Li＋OB.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.放電時(shí)，Li＋從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－Li2O解析由題圖可知，該裝置為二次電池，題干中給出充電時(shí)的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，則根據(jù)“加減法”得放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式與充電時(shí)陰極反應(yīng)式互為逆過程，則負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－Li＋，放電時(shí)總反應(yīng)與充電時(shí)總反應(yīng)互為逆過程，則放電時(shí)總反應(yīng)式為2Li＋O2Li2O2，則根據(jù)“加減法由上述分析可知，A、D項(xiàng)正確。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子（e－）和空穴（h＋），電子通過外電路轉(zhuǎn)移到鋰電極參與陰極反應(yīng)，空穴參與陽極反應(yīng)，因此充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B項(xiàng)正確。放電時(shí)，金屬鋰電極作負(fù)極，光催化電極作正極，則Li＋從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移參與反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。技巧點(diǎn)撥原電池電極反應(yīng)式的書寫模型1.“公式法”書寫原電池電極反應(yīng)式2.“加減法”書寫原電池電極反應(yīng)式命題點(diǎn)2燃料電池3.[海南高考改編]某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是（C）A.電池可用于乙醛的制備B.b電極為負(fù)極C.電池工作時(shí)，a電極附近pH降低D.a電極的反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋2H2解析結(jié)合圖示裝置可知該燃料電池工作時(shí)，乙烯在b電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙醛，則O2在a電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)如下：電極電極反應(yīng)負(fù)極（b電極）2CH2CH2＋2H2O－4e－2CH3CHO＋正極（a電極）O2＋4e－＋4H＋2H2該燃料電池能將CH2CH2轉(zhuǎn)化為CH3CHO，可用于CH3CHO的制備，A項(xiàng)正確；結(jié)合上述分析可知，B、D項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，a電極上O2發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)消耗H＋生成H2O，即a電極附近溶液pH升高，C4.[2021山東]以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH－O2、N2H4－O2、（CH3）2NNH2－O2清潔燃料電池，下列說法正確的是（C）A.放電過程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B.放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C.消耗等質(zhì)量燃料，（CH3）2NNH2－O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4－O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L解析燃料電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，則K＋向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；N2H4－O2燃料電池的總反應(yīng)為N2H4＋O2N2＋2H2O，因此放電過程中，KOH的物質(zhì)的量不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)CH3OH→CO32－失6e－、N2H4→N2失4e－、（CH3）2NNH2→2CO32－＋N2失16e－，知消耗1g燃料時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量分別為132×6mol、132×4mol、160×16mol，顯然（CH3）2NNH2轉(zhuǎn)移電子最多，放電量最大，C項(xiàng)正確；根據(jù)N2H4＋O2N2＋2H2O，知消耗1molO2，理論上N2H4－O1.[鋁－海水電池][2023海南]利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說法正確的是（A）A.b電極為電池正極B.電池工作時(shí)，海水中的Na＋向a電極移動(dòng)C.電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性D.每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量解析由裝置圖可知該裝置為原電池，其中鋁為活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則石墨為正極。電極電極反應(yīng)正極（石墨）O2＋4e－＋2H2O4OH負(fù)極（Al）Al－3e－Al3由上述分析知，b電極為原電池正極，A正確。在原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，故海水中的Na＋向b電極移動(dòng)，B錯(cuò)誤。電池工作時(shí)，a電極生成鋁離子，鋁離子水解使溶液顯酸性：Al3＋＋3H2O?Al（OH）3＋3H＋，C錯(cuò)誤。電池工作時(shí)，Al由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，則每消耗1kgAl，即100027molAl，電池最多向外提供100027mol×32.[固體電解質(zhì)傳導(dǎo)][2021重慶]CO2電化學(xué)傳感器是將環(huán)境中CO2濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，工作原理如圖所示，其中YSZ是固體電解質(zhì)。當(dāng)傳感器在一定溫度下工作時(shí)，在熔融Li2CO3和YSZ之間的界面X會(huì)生成固體Li2O。下列說法錯(cuò)誤的是（B）A.CO32－遷移方向?yàn)榻缑鍮.電極a上消耗的O2和電極b上產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶1C.電極b為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2CO32－－4e－O2↑D.電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2CO3Li2O＋CO2解析根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，知電極a上消耗的O2和電極b上產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶2，B項(xiàng)錯(cuò)誤。3.[電極反應(yīng)式的書寫][2021河北]我國科學(xué)家研究Li－CO2電池，取得了重大科研成果?；卮鹣铝袉栴}：（1）Li－CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在正（填“正”或“負(fù)”）極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個(gè)步驟進(jìn)行，寫出步驟Ⅲ的離子方程式。Ⅰ.2CO2＋2e－C2Ⅱ.C2O42－Ⅲ.C2O42－＋CO22－2CO32－＋CⅣ.CO32－＋2Li＋（2）研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應(yīng)方程式為3CO2＋18e－＋13H2OCH3CH2CH2OH＋18OH－解析（1）Li－CO2電池中，Li為負(fù)極，則CO2在正極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)題給電池反應(yīng)產(chǎn)物知正極反應(yīng)為3CO2＋4Li＋＋4e－2Li2CO3＋C，結(jié)合第Ⅰ步、第Ⅱ步、第Ⅳ步反應(yīng)，知第Ⅲ步反應(yīng)為C2O42－＋CO22－2CO32－＋C或CO2＋2CO22－2CO32－＋C。（2）CO2轉(zhuǎn)化為CH3CH2CH2OH，碳元素的化合價(jià)由＋4降低為－2，根據(jù)電荷守恒和原子守恒，配平的電極反應(yīng)式為3CO1.[2024福建龍巖考試]海洋電池大規(guī)模用于燈塔等海邊或島嶼上的小規(guī)模用電，海洋電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3，該電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。下列說法錯(cuò)誤的是（CA.該電池只需更換鋁板就可繼續(xù)使用B.以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積C.電池工作時(shí)，電子由鉑電極沿導(dǎo)線流向鋁電極D.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－＋3OH－Al（OH）解析在海洋電池中鋁板為負(fù)極，發(fā)生Al失去電子的氧化反應(yīng)，鉑網(wǎng)為正極，在正極上O2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，海水為電解質(zhì)溶液，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，海洋電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3。海洋電池中負(fù)極Al會(huì)不斷失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)Al－3e－＋3OH－Al（OH）3，故負(fù)極會(huì)不斷消耗，而正極鉑網(wǎng)不消耗，因此該電池只需更換鋁板就可繼續(xù)使用，A、D正確；以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積，提高正極與負(fù)極的電勢(shì)差，使電流強(qiáng)度增大，B正確；電池工作時(shí)，電子由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極，電流由鉑電極沿導(dǎo)線流向鋁電極，2.[浙江高考]化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是（A）A.甲：Zn2＋向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液中H＋濃度增加B.乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OHC.丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄D.丁：使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降解析Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，Cu作正極，負(fù)極上Zn失電子生成Zn2＋，原電池中陽離子向正極遷移，正極上H＋得電子生成H2，因而Cu電極附近溶液中c（H＋）減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極為Zn粉，正極反應(yīng)物為Ag2O，堿性環(huán)境下正極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，B項(xiàng)正確；Zn筒作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋，會(huì)變薄，C項(xiàng)正確；鉛酸蓄電池的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O3.[2024長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡梅溪湖中學(xué)考試改編]酸性甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是（D）A.Pt（b）為正極B.工作時(shí)，H＋由a極室向b極室遷移C.Pt（a）的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6HD.工作時(shí)，電子從Pt（a）經(jīng)負(fù)載流向Pt（b），再經(jīng)電解質(zhì)溶液流回Pt（a）解析4.[2024武漢部分學(xué)校調(diào)研]我國科技工作者設(shè)計(jì)了一種CO2轉(zhuǎn)化的多功能光電化學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了CO生產(chǎn)與塑料到化學(xué)品的協(xié)同轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（D）A.光催化電極的電勢(shì)：a＞bB.電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的pH減小C.正極區(qū)的電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2HCO3－CO＋2COD.當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí)，正極區(qū)溶液質(zhì)量增大39g解析根據(jù)光催化電極a上CO2轉(zhuǎn)化為CO，發(fā)生還原反應(yīng)，知a為正極，則b為負(fù)極，光催化電極的電勢(shì)：a＞b，A項(xiàng)正確；負(fù)極上降解為和HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HOCH2COO－，電極反應(yīng)式為HOCH2CH2OH－4e－＋5OH－HOCH2COO－＋4H2O，負(fù)極區(qū)消耗OH－，溶液的pH減小，B項(xiàng)正確；正極區(qū)CO2轉(zhuǎn)化為CO，電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2HCO3－CO＋2CO32－＋H2O，C項(xiàng)正確；由正、負(fù)極的電極反應(yīng)及電解液保持電中性知，當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí)，正極區(qū)溶液增加0.5molO，同時(shí)1molK＋通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，溶液質(zhì)量增大8g＋5.[2023寧夏石嘴山模擬]我國研發(fā)了一種治理污水有機(jī)物的技術(shù)，通過膜電池除去廢水中的乙酸鈉和對(duì)氯苯酚，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是（C）A.B極為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)B.微生物膜的作用主要是提高B極的導(dǎo)電性C.A極電極反應(yīng)式為＋H＋＋2e－Cl－＋D.當(dāng)除去0.1molCH3COO－時(shí)，有0.4molH＋通過質(zhì)子交換膜從A極向B極移動(dòng)解析根據(jù)元素化合價(jià)的變化判斷電極，CH3COO－→HCO3－，C的化合價(jià)升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B極作負(fù)極，A錯(cuò)誤。微生物膜主要作催化劑，催化反應(yīng)的進(jìn)行，B錯(cuò)誤。A極電極反應(yīng)式為＋H＋＋2e－Cl－＋，C正確。由B極電極反應(yīng)式CH3COO－－8e－＋4H2O2HCO3－＋9H＋可知，除去0.1molCH3COO－時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8mol，故有0.8molH＋通過質(zhì)子交換膜從B極移向6.[2024惠州調(diào)研]我國科學(xué)家研發(fā)了一種Na－CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是（DA.放電時(shí)，ClO4B.充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－2CO3D.充電時(shí)，陽極反應(yīng)為Na＋＋e－解析由電池總反應(yīng)知放電時(shí)，Na作負(fù)極，電極反應(yīng)為2Na－2e－＋CO32－Na2CO3，放電時(shí)是原電池，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即ClO4－向Na電極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；根據(jù)電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C知，放電時(shí)吸收CO2，充電時(shí)生成CO2，B項(xiàng)正確；放電時(shí)正極上二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，電極反應(yīng)為3CO2＋4e－2CO32－＋C，C項(xiàng)正確；充電時(shí)，電池內(nèi)發(fā)生的是原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，故陽極反應(yīng)為2CO7.[微生物電池][2024四川模擬改編]據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，一種新型的微生物脫鹽電池的裝置如圖所示，下列關(guān)于該電池裝置的說法正確的是（C）A.Y為陰離子選擇性交換膜B.左室溶液堿性增強(qiáng)C.負(fù)極反應(yīng)是CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7HD.轉(zhuǎn)移2mol電子，海水脫去氯化鈉的質(zhì)量是58.5g解析原電池中陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，從而達(dá)到脫鹽的目的，因此Y為陽離子交換膜，X為陰離子交換膜，A錯(cuò)誤；由題圖可知，負(fù)極CH3COO－失電子生成二氧化碳，負(fù)極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，生成了H＋，溶液堿性減弱，B錯(cuò)誤，C正確；轉(zhuǎn)移2mol電子，有2mol鈉離子和2mol氯離子分別通過陽、陰離子交換膜，可除去2mol氯化鈉，質(zhì)量為2mol×58.5g/mol＝117g，D8.[全國Ⅲ高考]為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn（3D－Zn）可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D－Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn（s）＋2