市得銜學(xué)校高考化學(xué) 元素及其化合物6

售停州偏假市得銜學(xué)校專題6.2原電池化學(xué)電源

1.(2022課標(biāo)H)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO二次電池。將NaClO溶于有機(jī)溶劑

24

作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的銀網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3C0+4Na2NaCO+C。下

223

列說法錯(cuò)誤的是

A.放電時(shí)，C10-向負(fù)極挪移

4

B.充電時(shí)釋放CO,放電時(shí)吸收CO

22

C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3C0+4e-=2C02-+C

23

D.充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na+e-=Na

【答案】D

2.(2022課標(biāo)比)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，0與Li，在多孔碳材料電極處生成Li0

222-x

(x=0或者1)。下列說法正確的是

A.放電時(shí)，多孔碳材料電極其負(fù)極

B.放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li，向多孔碳材料區(qū)遷移

D.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li0=2Li+(1-)0

22-i2

【答案】D

3.(2022江蘇)下列說法正確的是

A.氫氧燃料電池放電時(shí)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能

B.反應(yīng)4Fe(s)+3O(g)2Fe0(s)常溫下可自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

223

C.3molII與1molN混合反應(yīng)生成Nil,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6X6.02X10*

223

D.在酶催化淀粉水解反應(yīng)中，溫度越高淀粉水解速率越快

【解析】分析：A項(xiàng)，氫氧燃料電池放電時(shí)化學(xué)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能，理論上能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)85%~90%

B項(xiàng)，反應(yīng)4Fe(s)+30(g)=2Fe0(s)的AS0,該反應(yīng)常溫下可自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；C

223

項(xiàng)，N與H的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，3molH與ImolN混合反應(yīng)生成NH,轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于6mol；D項(xiàng)，酶是?一類

22223

具有催化作用的蛋白質(zhì)，酶的催化作用具有的特點(diǎn)是：條件溫和、不需加熱，具有高度的專一性、高效催

化作用，溫度越高酶會(huì)發(fā)生變性，催化活性降低。

詳解：A項(xiàng)，氫氧燃料電池放電時(shí)化學(xué)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能，理論上能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)859r90%,A項(xiàng)錯(cuò)誤：

B項(xiàng)，反應(yīng)4Fe(s)+30(g)=2Fe0(s)的AS0,該反應(yīng)常溫下可自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B

223

項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，N與H的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，3molH與ImolN混合反應(yīng)生成NH,轉(zhuǎn)移電子數(shù)小于6mol,轉(zhuǎn)移

22223

電子數(shù)小于66.0210",C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，酶是一類具有催化作用的蛋白質(zhì)，酶的催化作用具有的特點(diǎn)

是：條件溫和、不需加熱，具有高度的專一性、高效催化作用，溫度越高酶會(huì)發(fā)生變性，催化活性降低，

淀粉水解速率減慢，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選C。

4.(2022天津)下列能量轉(zhuǎn)化過程與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是

A.硅太陽能電池工作時(shí)，光能轉(zhuǎn)化成電能

B.鋰離子電池放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能

C.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能

D.葡萄糖為人類生命活動(dòng)提供能量時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能

【答案】A

5.(2022新課標(biāo)m)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石

墨烯的S材料，電池反應(yīng)為：16Li+xS=8LiS(2WxW8)。下列說法錯(cuò)誤的是

8B2x

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng):2LiS+2Li-+2e=3LiS

2624

B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時(shí)間越長，電池中的LiS量越多

22

【答案】D

考綱解讀

考點(diǎn)內(nèi)容說明

原電池原理在高考中是

理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫

必考內(nèi)容之一，常在選

原電池電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源

擇題和填空題中考

的種類及其工作原理。

查。

考點(diǎn)精講

考點(diǎn)一原電池

1.原電池

(1)概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

(2)實(shí)質(zhì)：自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

2.原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)

t1

皂

r

裝置示意圖

????Zu*,,工匕

VJ

3).府修OMI席場(chǎng)

現(xiàn)象鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出，質(zhì)量增加，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

電極Zn電極Cu電極

電極名稱負(fù)極正極

電子流向流出流入

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電極反應(yīng)式Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu

總反應(yīng)式Zn+Cu2+===Cu+Zn2+

3.原電池形成的條件

(1)兩個(gè)活潑性不同的電極。

（2）電解質(zhì)溶液或者熔融電解質(zhì)，形成閉合回路（或者兩極直接接觸）。

（3）能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

4.電子流向

負(fù)極一正極（電子不能通過溶液）

5.電極反應(yīng)

負(fù)極：普通是活潑性較強(qiáng)的金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)。

正極：普通是活潑性較弱的金屬（或者導(dǎo)電非金屬），發(fā)生還原反應(yīng)。

6.鹽橋的組成和作用

（1）鹽橋中裝有飽和的KC1、KNO等溶液和瓊膠制成的膠凍。

3

⑵鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

典例1（2022課標(biāo)II）Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e=Mg2-

B.正極反應(yīng)式為Ag+e=Ag

C.電池放電時(shí)Cl由正極向負(fù)極遷移

D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2HO=Mg（OH）+Ht

222

【答案】B

典例2（2022四川）某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池的總反應(yīng)為：LiCoO+

l-x2

LiC=LiCoO+C（x<l）o下列關(guān)于該電池的說法不正確的是（）

x626

A.放電時(shí)，Li.在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LiC-xe=xLi+C

X66

C.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole,石墨C電極將增重7xg

6

D.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO-xe=LiCoO+Li

【答案】C

【總結(jié)提升】

1.工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例)

2.原電池電極的判斷

3.原電池的負(fù)極

普通，在原電池反應(yīng)中活潑金屬作負(fù)極包含兩層含義：

(1)“活潑”是指相對(duì)活潑而不是絕對(duì)活潑。

(2)在大部份原電池反應(yīng)中，金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的一極作負(fù)極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，

例如：

①冷的濃硝酸作電解質(zhì)溶液，金屬鐵或者鋁與金屬銅作電極時(shí)，鐵或者鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動(dòng)

性弱

的銅與濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極。

②NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時(shí)，因鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，作負(fù)極，而金屬活動(dòng)性

強(qiáng)的鎂只能作正極。

4.原電池的設(shè)計(jì)

從理論上講，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì))：

⑵正極是活動(dòng)性較差的金屬或者能導(dǎo)電的非金屬；

(3)電解質(zhì)溶液：兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。

考點(diǎn)一精練：

1.(普通高中高三單科質(zhì)量檢查)鋰空氣電池是?種新型的二次電池，其放電時(shí)的工作原理如下圖所示。

下列說法正確的是

A.電解液中，Li+由多孔電極遷移向鋰電極

B.該電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了還原反應(yīng)

C.充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為Li0=2Li.+0t+2e-

222

D.電池中的電解液可以是有機(jī)電解液或者稀鹽酸等

【答案】C

【解析】A.鋰電極作負(fù)極，多孔電極作正極，電解液中，陽離子移向陰極，所以Li.由鋰電極遷移向多孔

電極，故A錯(cuò)誤；B.該電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤：C.充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為

Li0=2Li，+0t+2e,故C正確；D.金屬鉀與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)，所以電池中的電解液不可以是稀鹽酸，故D

222

錯(cuò)誤。故選a

2.(貴州省遵義市高三上學(xué)期第二次聯(lián)考)某充電電池以KEeO和Zn為電極材料,電解質(zhì)是KOH,放電時(shí)

24

Zn轉(zhuǎn)化為Zn(OH)、FeO2-轉(zhuǎn)化為Fe(OH),下列說法正確的是

2I3

A.正極反應(yīng)式為FeOz+4HO+3e=Fe(OH)+50H

423

B.Zn為電池的負(fù)極，電子經(jīng)KOH溶液流入正極

C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液的pH減小

D.電池充電時(shí)0H-向Zn電極遷移

【答案】A

3.(高三第一次摹擬考試)可充電氟鎂動(dòng)力電池比鋰電池具有更高的能量密度和安全性，在充電和放電時(shí)，

其電池反應(yīng)為Mg+2MnF2MnF+MgF。下列說法不正確的是()

322

A.放電時(shí)，鎂為負(fù)極材料

B.放電時(shí)，電子從鎂極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極

C.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為：MnF+F-e-=MnF

23

D.充電時(shí)，外加直流電源負(fù)極應(yīng)與原電池的Mg極相連

【答案】B

【解析】放電時(shí)，裝置為原電池，鎂做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；放電時(shí)，電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線進(jìn)

入正極，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，為電解池，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，鎰元素由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，C正確；原電池的負(fù)

極發(fā)生氧化，電解池的陰極發(fā)生還原，外加直流電源負(fù)極應(yīng)與原電池的Mg極相連，這樣才干進(jìn)行充電過程。

B正確；正確選項(xiàng)B。

4.（高三第一學(xué)期二模）斯坦福大學(xué)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，

充放電時(shí)A1C1-和AlC1-兩種離子在A1電極上相互轉(zhuǎn)化，其它離子不參預(yù)電極反應(yīng)，其放電工作原理如

?27

右圖所示。下列說法正確的是

A.放電時(shí)，有機(jī)陽離子向鋁電極方向挪移

B.充電時(shí)，外加電源時(shí)鋁連正極、石墨連負(fù)極

Al.CiTA1CI；

C.放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為：4'=A1—3e-+7*

依A

Aicr、、cr

D.該電池的工作原理為：A1+4"4+3CA1C1,'祥3C+421

【答案】D

【解析】A、放電時(shí)，活潑的金屬鋁是負(fù)極，不活潑石器為正極，放電時(shí)，有機(jī)陽寓于向正極石墨電極方向

移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B、充電B寸，鋁電極是陰極連接外加電源的負(fù)極，石里電極是陽極連接外加電源的正極，

故B錯(cuò)誤jC、放電時(shí)，活潑的金J1鋁是負(fù)極，電極反應(yīng)為：A1-”-；A1CL-4AJ：a-,故C錯(cuò)誤jD、放

電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧弊雎成鋁罔子，鋁同子“CL結(jié)直甄2￡1上所以電極反呻"AMe+7川口

—4A1Cl正極上電極反應(yīng)式為：CnAlCl+e--Cn+AlCl兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)：XnAlCl+A1+4A1C1

27414I

-4A1Cl-+3Cn,故D正確；故選D。

27

5.（高三?模檢測(cè)）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是（）

A.反應(yīng)CH+H03H+C0,每消耗ImolCH轉(zhuǎn)移8mol電子

A2I

B.電極A上H參預(yù)的電極反應(yīng)為：H+C0：＞-2e=H0+C0

C.電池工作時(shí)，CO2-向電極B挪移

D.用電器上每通過4moi電子，電極B上參加反應(yīng)的0為22.4L

【答案】B

6.（烏魯木齊地區(qū)高三第一次診斷測(cè)試）一種鋰銅可充電電池，工作原理如圖。在該電池中，非水系電解

液和水系電解液被鋰離子固體電解質(zhì)陶瓷片（LISICON）隔開。卜.列說法不正確的是

A.陶瓷片允許Li.通過，不允許水份子通過

B.放電時(shí)，N為電池的正極

C.充電時(shí)，陰極反應(yīng)為：Li.+e二Li

D.充電時(shí)，接線柱A應(yīng)與外接電源的正極相連

【答案】D

【解析】A,根據(jù)圖示，陶瓷片允許Li?通過，Li能與水反應(yīng)生成LiOH和H,Li電極不能與水接觸，陶瓷

2

片不允許水份子通過，A項(xiàng)正確；B,放電時(shí)LL由M電極向N電極遷移，M為負(fù)極，N為電池的正極，B項(xiàng)

正確；C,放電時(shí)M為負(fù)極，M極電極反應(yīng)式為Li-e-Li.,充電時(shí)M為陰極，電極反應(yīng)式為LL+e=Li,C項(xiàng)

正確；D,充電時(shí)M為陰極，接線柱A應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。

7.（高三1月高考適應(yīng)性調(diào)研考試）近年來AIST報(bào)告正在研制一種“高容量、低成本”鋰銅空氣燃料電

池，該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生電力，整個(gè)反應(yīng)過程中，銅相當(dāng)于催化劑，裝置如圖所示。下

列說法不正確的是

A.放電時(shí)，Li.透過固體電解質(zhì)向Cu極挪移

B.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為0+4e+2H0=40H

22

C.空氣的作用是把銅表面氧化為Cu0

2

D.鋰電極減輕1.4g時(shí)，至少需通入空氣約5.6L（狀況下）

【答案】B

考點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用

1.加快氧化還原反應(yīng)的速率

例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO溶液，能使產(chǎn)生H的速率加快。

2.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

3.設(shè)計(jì)化學(xué)電池

例如：以Fe+CuCl===FeCl+Cu為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。

22

（1）將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式。

負(fù)極：Fe—2e-=Fe2+,

正極：Cu2，+2e=Cu。

（2）確定電極材料

若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若發(fā)生氧化反應(yīng)的為氣體（如H）或者溶液中

的

2

還原性離子，可用惰性電極（如Pt、碳棒）作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料普通不如負(fù)極材料活潑。

本例中可用Fe作負(fù)極，用的絲或者碳棒作正極。

（3）確定電解質(zhì)溶液

普通選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用CuCl溶液作電解液。

2

（4）構(gòu)成閉合回路：將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。

4.電化學(xué)防護(hù)：犧牲陽極的陰極保護(hù)法一一利用原電池原理

①負(fù)極（陽極）是作保護(hù)材料的金屬；

②正極（陰極）是被保護(hù)的金屬設(shè)備。

典例1（福州第三中學(xué)高三下學(xué)期第一次校摹擬考試）某化學(xué)小組擬設(shè)計(jì)微生物燃料電池將污水中的乙二

胺［HN（CH）NH］氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，工作原理如圖所示（a、b均為石墨電極）。下列分析正確的是）

2222

A.電子流動(dòng)方向?yàn)閷?dǎo)線b

B.經(jīng)質(zhì)子交換膜由右向左挪移

C.放電一段時(shí)間b極附近pH不變

D.a電極發(fā)生反應(yīng)：HN（CH）NH+16e+4HO=2C0t+Nt+16H-

【答案】A

典例2（高三第一次摹擬考試）報(bào)告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對(duì)大氣污染防治比過去要求更

高。二氧化硫一空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下

列說法正確的是

A.該電池放電時(shí)質(zhì)子從P12電極經(jīng)過內(nèi)電路流到Ptl電極

B.Ptl電極附近發(fā)生的反應(yīng)為：SO+2H0-2e-=HSO+2H=

2224

C.Pt2電極附近發(fā)生的反應(yīng)為0+4e-+2H0=40H-

22

D.相同條件下，放電過程中消耗的SO和0的體積比為2：1

22

【答案】D

【解析】放電時(shí)為原電池，質(zhì)子向正極挪移，Ptl電極其負(fù)極，則該電池放電時(shí)質(zhì)子從Ptl電極移向Pt2

電極，A錯(cuò)誤；Ptl電極其負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，SO被氧化為硫酸，極反應(yīng)為SO+2H0-2e-=SM+4H+,

2224

硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，B錯(cuò)誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水，C錯(cuò)誤；相同條件下，放電過程中：負(fù)

極發(fā)生氧化反應(yīng)：2so+4H0-4e-=2S6-+8H+,正極發(fā)生還原反應(yīng)：0+4e+4H+=2H0,根據(jù)轉(zhuǎn)移電

22422

子數(shù)相等規(guī)律可知：放電過程中消耗的S0和0的體積比為2：1,D正確；正確選項(xiàng)D。

22

考點(diǎn)二精練：

1.（高三第一次摹擬考試）氨硼烷（NH?BH）電池可在常溫下工作，裝置如圖所示。該電池工作時(shí)的總反應(yīng)

33

為：NH?BH+3H0=NHBO+4H0。下列說法正確的是

3322422

A.正極附近溶液的pH減小

B.電池工作時(shí)，H.通過質(zhì)子交換膜向負(fù)極挪移

C.消耗3.1g氨硼烷，理論上通過內(nèi)電路的電子為0.6ml

D.負(fù)極電極反應(yīng)為：NH-BH+2H0-6e-=NH-+B0+6出

33242

【答案】D

2.（高三二模）鎂一空氣電池的工作原理如圖所示，電池反應(yīng)方程式為：2悔+0+2H0=2Mg（0H）,有關(guān)該電

池的說法不正確的是

A.通入氧氣的電極其正極

B.放電時(shí)，溶液中的0H由正極移向負(fù)極

C.負(fù)極的電極反應(yīng)為Mg-2e+20H=Mg(OH)

2

I).當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.04mol電子時(shí)，參加反應(yīng)的0為0.02mol

2

【答案】c

【解析】A.鎂一空氣電池中，鎂為負(fù)極，氧氣為正極，A正確；B.原電池中陽離子移向正極，陰離子移

向負(fù)極，所以溶液中的0H由正極移向負(fù)極，B正確：C.鎂為負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)為Mg-2R3,C錯(cuò)誤;

I).氧氣為正極，電極反應(yīng)為0+2H0+4e=40H,根據(jù)電極反應(yīng)可知：當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.04mol電子時(shí)，參

22

加反應(yīng)的0為0.Olmol,D錯(cuò)誤。答案選C.

2

3.(高三下學(xué)期一模考試)一種新型可逆電池的工作原理如下圖所示。放電時(shí)總反應(yīng)

為:A1+3c(A1C1)+4AlCl4A1Cl+3C(Cn表示石墨)。

ntI27n

下列說法正確的是

A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：2Al-6e+7Cl-=AlCl

27

B.放電時(shí)A1C1-移向正極

C.充電時(shí)陽極反應(yīng)為：A1C1-e+c=C(A1C1)

4nn4

D.電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多有ImolC(A1C1)被還原

n4

【答案】c

4.(中原名校(即豫南九校)高三下學(xué)期第一次聯(lián)考)現(xiàn)有的氮合成氣，液休燃料合成氣制各工藝復(fù)雜且

能耗高，中科院大連化學(xué)物理研究所提出在混合導(dǎo)體透氧膜反應(yīng)器中一步同時(shí)制備復(fù)合成氣和液體燃料合

成氣的概念，并取得研究發(fā)展。其工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是

A.0和H0均發(fā)生還原反應(yīng)

B.膜I側(cè)相當(dāng)于原電池的正極

C.膜I【側(cè)發(fā)生的反應(yīng)為：CH+02-2e-=2H+C0

I2

D.膜n側(cè)消耗CH4與膜I側(cè)生成H的物質(zhì)的量之比為12

【答案】D

【解析】A.反應(yīng)中0中氧的化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，發(fā)生還原反應(yīng)；H0中氫元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?,

22

發(fā)生還原反應(yīng)；選項(xiàng)A正確；B.膜I側(cè)氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，相當(dāng)于原電池的正極，選項(xiàng)B正確；C.

膜I【側(cè)為電池負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為：CH+02--2e=2H+C0,選項(xiàng)C正確：D.根據(jù)電子得失守恒，膜II側(cè)消

42

耗CH與膜【側(cè)生成H的物質(zhì)的量之比為1：1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選D。

42

5.（等三省十校高三下學(xué)期聯(lián)考）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極

a常用摻有石墨烯的S8材料，8電池反2X應(yīng)為：16Li+xS=8LiSy（2WxW8）。下列說法正確的是

A.電池工作時(shí)，負(fù)極可發(fā)生反應(yīng)：2LiS+2Li-+2e-=3LiS

2624

B.電池充電時(shí)間越長，電池中的LiS量越多

22

C.電解質(zhì)中加入硫酸能增強(qiáng)導(dǎo)電性

D.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

【答案】D

6.（華南師范大學(xué)附屬中學(xué)高三綜合測(cè)試三）某化學(xué)小組構(gòu)想將汽車尾氣（NO、N0）轉(zhuǎn)化為重要的化工原料

HNO,其原理如右圖所示，其中A、B為多孔材料.下列說法正確的是

3

A.該電池工作時(shí)，電子的流向：外電路由B到A

B.電極B附近的HNO濃度增大

3

C.A電極的反應(yīng)為：NO-e+H0=N0-+2H-,NO-3e+2H0=NO+4H.

22323

D.該電池工作時(shí)，除去含ImolNO和NO的混合尾氣，需消耗11.210（狀況下）

22

【答案】C

7.（貴州省黔東南州高三第一次摹擬考試）二甲醛（CHOCH）燃料電池的工作原理如右圖，有關(guān)敘述正確

的是

A.該裝置能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能100%轉(zhuǎn)化為電能

B.電子挪移方向?yàn)椋篴極fb極一質(zhì)子交換膜一a極

C.a電極的電極反應(yīng)式為：CHOCII+3H0=2C0+12e+12H.

3322

D.當(dāng)b電極消耗22.4L0時(shí),質(zhì)子交換膜有4mom通過

2

【答案】c

【解析】燃料電池中通入燃料的一極其負(fù)極，負(fù)極上二甲醛失電子生成二氧化碳和氫離子，則負(fù)極的電極

反應(yīng)式為：CHOCH+3H0-12e—2C0+12H.,通入氧氣的一極其正極，即B電極其正極；溶液中陽離子向正

3322

極挪移，即H-從A移向B；

A、能量的轉(zhuǎn)化率很難達(dá)到100%,該裝置不能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能100娥化為電能，故A錯(cuò)誤：B、電子不在溶液中

挪移，故B錯(cuò)誤：C、燃料電池中通入燃料的一極其負(fù)極，負(fù)極上二甲醛失電子生成二氧化碳和氫離子，則

負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CHOCH+3H0-12e-2C0+1211-,故C正確：D、當(dāng)b電極消耗22.4L0時(shí)，沒有強(qiáng)調(diào)

33222

氣體為狀況，故D錯(cuò)誤；故選C。

8.（豫南九校高三下學(xué)期第一次聯(lián)考）12月，華為宣布：利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量

穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開辟出石墨烯電池，電池反應(yīng)式為LixC6+Lil-xCo0jq+LiCoOj其工作原理如圖

所示。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是

A.該電池若用隔膜可選用質(zhì)子交換膜

B.石墨烯電池的優(yōu)點(diǎn)是提高電池的儲(chǔ)鋰容量進(jìn)而提高能量密度

C.充電時(shí)，LiCoO極發(fā)生的電極反應(yīng)為：LiCoO-xe-=LiCo0+xLi-

221r2

D.廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”讓LL從石墨烯中脫出而有利于回收

【答案】A

考點(diǎn)三化學(xué)電源

幾種常見的電池

1.一次電池：放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。

堿性鋅鎰電池

構(gòu)成：負(fù)極是鋅，正極是MnO,電解質(zhì)是KOH

負(fù)極：Zn+20H-2e=Zn(OH):

2

正極：2MnO+2HO+2e-=2MnOOH+2OH-

總反應(yīng)式：Zn+2MnO+2HO=2MnOOH+Zn(OH)

222

特點(diǎn)：比能量較高，儲(chǔ)存時(shí)間較長，可合用于大電流和連續(xù)放電。

2.二次電池

(1)鉛蓄電池

放電電極反應(yīng)：

負(fù)極：Pb(s)+SO2-(aq)—2e-=PbSO(s)；

放電、

正極：PbO(s)+4H-(aq)+S02-(aq)+2e-=PbSO(s)+2H0(1)

2<I2

充電

總反應(yīng)式：Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)=2PbS0(s)+2H0(1)

22442

充電電極反應(yīng)：

陽極：PbSO(s)+2HO(l)-2e--PbO(s)+4H-(aq)+S02-(aq)：

4224

陰極：PbSO(s)+2e-=Pb(s)+S02-(aq)

■14

總反應(yīng)：2PbS0(s)+2HO(l)=Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)

4222<

總反應(yīng)方程式：Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)2PbS0(s)+2H0(1)

說明：電池充電時(shí)，正負(fù)極分別和電源的正負(fù)極相連。

⑵銀-鎘堿性蓄電池

負(fù)極：Cd+20H--2e-=Cd(0H)；

正極：2NiO(OH)+2H0+2e-=2Ni(0H)+20H-

22

總反應(yīng)式：Cd+2NiO(OH)+2H02Ni(OH)+Cd(OH)

222

3.燃料電池

電池電極反應(yīng)酸性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)

2H-4e-=4H，2H+40H--4e-=4H0

氫氧燃負(fù)極222

正極0+4H++4e-=2H00+2H0+4e-=40H-

料電池2222

總反應(yīng)2H-K)=2H02H+0=2H0

222222

負(fù)極CH+2H0-8e-=C0+8H+CH+100H-8e-=C02-+7H0

■122?132

甲烷燃

正極20+8H++8e-=4H020+4H0+8e-=80H-

22陵2

料電池

總反應(yīng)CH+20=CO+2H0CII+20+2K0H=KCO+3H0

422242232

負(fù)極2CHOH+2H0-12e-=2C0+12H-2CHOH+160H--12e-=2C02-+12H0

甲醇燃

正極30+12H++12e-=6H030+6H0+12e-=120H-

2222

料電池

總反應(yīng)2CHOH+30=2C0+4H02CH0H+30+4K0H=2KCO+6H0

322232232

除氫氣外，燒、腫、甲醇、氨、煤氣等液體或者氣體，均可作燃料電池的燃料；除純氧氣外，空氣中

的氧氣也可作氧化劑。

燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高于80%,遠(yuǎn)高于燃燒過程（僅30%擺布），有利于節(jié)約能源。燃料電池有廣

闊的發(fā)展前途。

典例1（華大新高考聯(lián)盟高三1月教學(xué)質(zhì)量測(cè)評(píng)）我國科學(xué)家研制出“可充室溫Na-C0電池”（Rechargeable

2

Room-TemperatureNa-COBatter-ies）現(xiàn)已取得突破性發(fā)展，其有望取代即將“枯竭”的鋰電池，該電池

2

結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.電池工作時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)：4Na-+3CO+4e-==2NaCO+C

223

B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.46g

C.多壁碳納米管的作用主要是導(dǎo)電及吸附C0

2

D.電池中四甘醇二甲醛可用飽和食鹽水代替實(shí)現(xiàn)Na，傳導(dǎo)

【答案】D

典例2（高三第?次綜合質(zhì)量檢查）有人設(shè)想以K和H為反應(yīng)物，以溶有X的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，創(chuàng)造

22

出新型燃料電池，裝置如圖所示。下列說法正確的是

A.放電時(shí)H,向左挪移，生成的物質(zhì)X是NHC1

B.通入H的?極其正極

C.通入N的電極反應(yīng)為：N+6H-6e-2NH

223

D.放電過程右邊區(qū)域溶液pH逐漸增大

【答案】A

典例3(第三中學(xué)校高三一?？荚?鋰-碘電池應(yīng)用于心臟起搏器，使用壽命超過10年，負(fù)極是鋰，正極

是聚2-乙烯毗(PVP)和I復(fù)合物，工作原理2Li+PVP?nl=2LiI+PVP?(n-l)I,下列敘述錯(cuò)誤的是

222222

A.該電池是電解質(zhì)為非水體系的二次電池

B.工作時(shí)LL向正極挪移

C.正極反應(yīng)式為PVP?nl+2Li+2e=2LiI+PVP?(n-1)I

2222

D.該電池具有全時(shí)間工作、體積小、質(zhì)量小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)

【答案】A

【解析】金屬鋰能夠與水反應(yīng)，所以該電池是電解質(zhì)為非水體系的一次電池，使用壽命超過10年，A錯(cuò)誤；

原電池工作時(shí)，陽離子(Li，)向正極挪移，B正確；原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，PVP-nl在正極得電子，C

22

正確：鋰-碘電池應(yīng)用于心臟起搏器，使用壽命超過10年，該電池具有全時(shí)間工作、體積小、質(zhì)量小、壽

命長等優(yōu)點(diǎn)，D正確；正確選項(xiàng)A。

【總結(jié)提升】

電極反應(yīng)式的書寫

總的原則同化學(xué)方程式的書寫：先寫反應(yīng)物，再寫生成物，根據(jù)化合價(jià)標(biāo)出得失電子數(shù)，再根據(jù)電荷

守恒和物料守恒配平，同時(shí)注意溶液的酸堿性。

1.先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。

2.注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰

離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是0,且電解質(zhì)溶液為中性或者堿性，則水必須寫入正極反

應(yīng)

2

式中，且o生成on,若電解質(zhì)溶液為酸性，則n必須寫入正極反應(yīng)式中，o生成水。

22

3.正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的

一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難

寫出的另一極的電極反應(yīng)式。

4.燃料電池電極反應(yīng)中，酸性溶液中不能浮現(xiàn)0H-,堿性溶液中不能浮現(xiàn)H+,水溶液中不能浮現(xiàn)

02-,而熔融電解質(zhì)中0被還原為02-o

考點(diǎn)三精練：

1.（高三下學(xué)期第一次質(zhì)量檢查）某高性能電池的工作原理如圖。其電池反應(yīng)為

我電

電電?

。下列說法不正確的是

A.放電時(shí),b為正極

B.充電時(shí)，陰極反應(yīng)為Sn+Na++e-=NaSn

C.放電時(shí),負(fù)極材料Sn在很大程度上被腐蝕

D.充電時(shí),PF向右遷移并嵌入石墨烯中

6

【答案】C

2.（甘肅省蘭州市高三第一次診斷性考試）科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜HS燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用HS廢氣資源回

22

收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜HS燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法不正確的是

2

A.電極a為電池的負(fù)極

B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為：0+4H.+4e==2H0

22

C.電路中每流過4mol電子，在正極消耗44.8LHS

2

D.每17gHs參預(yù)反應(yīng)，有1molH，經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)

2

【答案】c

3.（廣西桂林、賀州、崇左三市高三第二次聯(lián)合調(diào)研考試），研究小組開辟出一種以糖為能源，可循環(huán)使用

的環(huán)保電池裝置。其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.葡萄糖在電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)

B.裝置所示原理可以在強(qiáng)堿性條件下進(jìn)行

C.裝置正極電極反應(yīng)式為：0+4e+4H.=2H0

22

D.裝置工作時(shí)，每消耗180g葡萄糖，將有2mol質(zhì)子通過交換膜

【答案】B

【解析】A、該電池的總反應(yīng)可以描述為：葡萄糖+0-葡萄糖酸內(nèi)酯+H0,因此反應(yīng)過程中葡萄糖被氧化，

22

在原電池的負(fù)極參加反應(yīng)，A正確。B、葡萄糖轉(zhuǎn)變成葡萄糖酸內(nèi)酯的過程需要“附帶酶的電極介質(zhì)”，而

酶在強(qiáng)堿條件下會(huì)發(fā)生變性而失去活性，所以不宜在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等條件下進(jìn)行，B錯(cuò)誤。C、電池正負(fù)極間

以質(zhì)子交換膜分隔開，所以兩極反應(yīng)與質(zhì)子（H?）有關(guān)，因此正極0反應(yīng)生成H0的反應(yīng)原理為：

22

HOCHyy3

HCMOH

0+4e-+4H-=2H0,C正確。D、前萄糖酸內(nèi)酯結(jié)構(gòu)是,負(fù)極反應(yīng)為：CH0-2e=CH0+2H-,

2261266106

180c

-------------Lnu>l

180g葡萄糖為"‘勾EV',則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol,D正確。所以錯(cuò)誤答案選B。

4.（甘肅省蘭州市高三一診）下圖為“甲醇燃料電池”的工作原理示意圖，下列有關(guān)說法正確的是

A.該燃料電池工作過程中電流方向從a極流向b極

B.該燃料電池工作時(shí)電路中通過Imol電子，消耗的0的體積為5.6L

2

C.Pt（a）電極的反應(yīng)式為CHOH-6e-+HO=COt+6H-

322

D.該燃料電池工作時(shí)H.由b極室向a極室挪移，電解質(zhì)溶液的PH增大

【答案】C

5.（高三第一次摹擬考試）鋰碘電池的正極材料是聚2-乙烯毗咤（簡寫為PVP）和I的復(fù)合物，電解質(zhì)是

22

熔融薄膜狀的碘化鋰，正極的電極反應(yīng)式為PVP-nl+2e+2Li,=PVP?（n-1）1+2LiI。下列說法正確的是

2222

A.該