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专题三 化学反应原理
第二单元 电化学基础
第1讲 原电池原理及其应用
一、课程标准要求
1．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。
2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。了解原电池及常见化学电源的工作原理，能正确书写原电池的正负极的电极反应式及电池反应方程式。
3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池，能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理，认识化学能转化为电能的实际意义。
二、在高中化学教材体系中的地位
从课程模块层面看，原电池原理及其应用在必修课程、选修课程均有涉及，是普通高中学生发展的共同基础；本节内容之前我们已经学习了化学反应中的能量变化，钠、镁、铝、铁等金属有关知识，以及电解质溶液的相关内容，这些都为本节课知识的学习作好了知识上的准备。本节内容的学习为后面学习金属的腐蚀与防护、电解电镀知识打下基础，本节课内容在知识体系中处于过渡阶段，发挥着承上启下的作用。
掌握原电池工作原理部分知识，对指导学生了解生活中的电池使用原理、金属的腐蚀与防护、研究探索发明新电池有着重要的意义，能培养的科学素养探究精神和人文精神。
三、思维导图
4、课时安排建议
1课时
原电池原理及其应用
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是 。
在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是______(填序号)，并指出原因________。
[归纳总结]
原电池的构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
问题2：根据下图，下列判断中正确的是 (　　)
A．烧杯a中的溶液pH升高
B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑
D．烧杯b中发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑
[归纳总结]盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：
a．连接内电路，形成闭合回路； b．平衡电荷，使原电池不断产生电流。
问题3：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)不变
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
[归纳总结]
注意：　
①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。
②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。
③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。
问题4：分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 (　　)
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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：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
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：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
[归纳总结]“异常”原电池原理的深度分析
(1)铝铜浓硝酸电池
初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应：
铜：Cu－2e－===Cu2＋；
钝化铝：2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O。
(2)镁铝烧碱溶液电池
镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应：
铝：2Al－6e－＋8OH－　===2AlO＋4H2O；
镁：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。
注意：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
问题5：镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是 (　　)
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
[归纳总结]
1．图解二次电池的充放电
2．二次电池的充放电规律
(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。
(2)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。
问题6：以甲烷燃料电池为例，分析不同的环境下电极反应式的书写。
(1)酸性介质(如H2SO4)
总反应式：____________________________________。
负极：________________________________________。
正极：________________________________________。
(2)碱性介质(如KOH)
总反应式：____________________________________。
负极：________________________________________。
正极：________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式：___________________________________。
负极：_______________________________________。
正极：_______________________________________。
[归纳总结]“高效、环境友好”的燃料电池
1．氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种 类 酸 性 碱 性
负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式 2H2＋O2===2H2O
备 注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
2．燃料电池常用的燃料
H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
3．燃料电池常用的电解质
①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；
③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。
4．燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步，写出电池总反应式。
燃料电池总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O　 ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　 ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
(1)酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
活动二：重难点突破
问题7：设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式： _____________________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极：_____________________________________。
②正极：_____________________________________。
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥 ②含盐桥
[答案](1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)①Cu－2e－===Cu2＋ ②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
①不含盐桥 ②含盐桥
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[归纳总结]设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
问题8： 某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．a为CH4，b为CO2
B．CO向正极移动
C．此电池在常温下也能工作
D．正极的电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO
[答案] D
[解析]电极反应式如下，负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO。根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。
[归纳总结]
1．解答燃料电池题目的思维模型
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2．解答燃料电池题目的几个关键点
(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
典例简析
[典型题例1] 一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是 (　　)
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为：4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
(典型题例1出处：2020·新课标Ⅲ。推荐理由：本题考查化学变化过程中能量的转化方式判断、原电池的工作原理、正负极的判断、电极反应式及总反应方程式的书写，理解原电池的工作原理是解答本题的关键，培养了学生灵活应用所学知识的能力。)
[解析]：根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成VO43-和B(OH)4-，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-，据此分析。当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-，C正确；电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH溶液→复合碳电极，D正确。
[小结]本题的情境是学术探索情境，以一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池为载体，在复杂、陌生的研究对象及问题情境下，体现对电化学知识的基础性、综合性、创新性和应用性的考查。考查了学科素养的四个方面：一是化学观念，主要体现在微粒观和变化观上，能够根据微粒的变化判断电极名称、电子转移的数目、离子浓度的变化等；二是思维方法，能够根据微粒的变化情况及原电池的工作原理，分析电解质溶液中离子浓度的变化、离子移动方向等；三是实践探索，能够根据原电池工作原理，对新型陌生电池装置进行深入分析；四是态度责任，能够通过化学在解决能源问题中的应用，树立可持续发展意识，赞赏化学对社会发展的重大贡献。
[典型题例2](2020·苏州期末调研)微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理示意如图所示。该电池工作时，下列说法不正确的是(　　)
A．M极是电池的负极
B．CH3OH在电极上发生氧化反应
C．N电极附近溶液的pH增大
D．若0.1 mol Cr2O参加反应，则有0.8 mol H＋从交换膜右侧向左侧迁移
(典型题例2出处：苏州期末调研。推荐理由：本题考查了学生的两个方面关键能力：一是理解与辨析能力，要求能够从题给电池装置中提取有效信息，辨析原电池的基本工作原理；二是分析与推测能力，要求根据原电池的工作原理，通过分析正负极反应及电极反应产物，利用电子守恒计算消耗的反应物及生成产物的物质的量。)
[解析]　CH3OH中C元素的化合价为－2价，而CO2中C元素化合价为＋4价，则工作时CH3OH在M电极上失电子被氧化，M为电池的负极，A、B正确；由图看出，在电池工作时，N极上消耗H＋，故N电极附近溶液pH增大，C正确；H＋从左侧向右侧转移，D错误。
[答案] D
[小结]本题的情境是学术探索情境，以一种高效、经济的微生物脱盐能源装置为载体，考查学生学科素养的四个方面：一是化学观念，主要体现在微粒观和变化观上，能够根据微粒的变化判断电极名称、书写电极反应式、能够根据微粒移动方向判断离子交换膜的类型等；二是思维方法，能够根据原电池的工作原理，分析电解质溶液中离子移动方向、计算消耗的反应物和生成产物的物质的量等；三是实践探索，能够根据原电池工作原理优化生产过程、降低能源消耗等；四是态度责任，能够通过化学在能源利用、自然资源的使用及“三废”处理中的作用，体会化学学科在改善人类生活条件、提高生活质量、解决环境污染等方面的重大作用。
活动三：巩固提升
1. 判断正误：
(1)原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 (　　)
(2)Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极 (　　)
(3)原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应
(　　)
(4)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳 (　　)
(5)铁铜原电池中，负极反应式为Fe—3e－===Fe3＋ (　　)
(6)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 (　　)
(7)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 (　　)
2．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 INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\851.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\851.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\新建文件夹 (2)\\852.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\852.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\852.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\852.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\米昕\\e\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\新建文件夹\\852.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\852.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\853.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\853.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\854.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\854.TIF" \* MERGEFORMATINET
部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 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 (　　)
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
3．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________(填化学式)。
(2)银电极为电池的____极，其电极反应式为____________________________________。
(3)盐桥中的NO移向________溶液。
4． Mg 空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\新建文件夹 (2)\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\word\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\米昕\\e\\米昕\\2020\\一轮\\化学 人教 江苏 新高考\\新建文件夹\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2020赵瑊\\一轮\\化学 苏教江苏（新高考）\\！！！！！！！\\K2-65.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．电池工作时电极B上会生成少量气体，该气体可能是H2
B．电池工作时，电子由电极A经外电路流向电极B
C．若采用阴离子交换膜，能防止负极区形成Mg(OH)2沉淀
D．电池工作时的主要反应为：2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
5．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 (　　)
A．a为CH4，b为空气
B．CO向正极移动
C．此电池在常温下也能工作
D．正极的电极反应式为：O2＋2CO2＋4e－===2CO
6． 科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A．电极a为电池的正极
B．电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44．8 L H2S
D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区
7． Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．该装置可以在高温下工作
B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜
C．负极反应为：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
D．该装置工作时，电能转化为化学能
8． Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是 (　　)
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A．Li为电池的负极
B．电池工作时，Li＋向负极移动
C．正极的电极反应式为：FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
9． 如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是 (　　)
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A．a、b极不能使用同种电极材料
B．工作时，a极的电势低于b极的电势
C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大
D．b极的电极反应式为：CH3COO-＋4H2O－8e-===2HCO3-＋9H＋
10． 下图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池的反应式为：2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为_______________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是____________________________________________。
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11．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)负极材料为________，电极反应为_____________________。
(2)正极的电极反应为___________________________________。
[参考答案]
1．× × × √ × × ×
2． C
解析：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。
3．(1)Cu　AgNO3　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　(3)Cu(NO3)2
4．C
解析：A项，电极A为Mg，失去电子，电子转移至电极B上，可能为溶液中的H＋得电子生成H2，正确；B项，电子由负极移向正极，正确；C项，电极B处，O2得电子，发生反应O2 ＋ 4e－ ＋ 2H2O ===4OH－，电极A处，发生Mg－2e－===Mg2＋，应用阳离子交换膜阻止OH－进入负极(Mg极)处，以防止生成Mg(OH)2沉淀，错误；D项，总反应为Mg与O2反应生成Mg(OH)2，正确。
5．AD
解析：电极反应式如下：负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O ；正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。
6．AC　
解析：根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，故A错误；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。
7．C
解析：高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；由图片可知，负极为有机废水CH3COO－的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，C正确；该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。
8．AC
解析：A项，由→发生氧化反应，可知Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子(Li＋)移向正极；D项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。
9．D　
解析：根据图示：工作时，b极上CH3COO－→HCO，碳原子从0价升至＋4价，b极是原电池的负极，则a极是电池的正极。a、b极上发生的反应为电解质溶液的变化，电极材料可同可异，A项错误；a极(正极)的电势高于b极(负极)的电势，B项错误；a极(正极)电极反应式为＋H＋＋2e－→＋Cl－，正极每得到2 mol电子时，为使溶液保持电中性，必有2 mol H＋通过质子交换膜进入a极溶液同时电极反应消耗1 mol H＋，故工作一段时间之后，a极区溶液中H＋浓度增大，pH减小，C项错误；据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒关系，b极反应为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO＋9H＋，D项正确。
10．xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)　导电和隔离钠与硫
11．(1)锂　8Li－8e－===8Li＋ ； (2)3SOCl2＋8e－===2S＋SO32-＋6Cl－
二、教学建议
1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，也不是让学生一味的做题，而是回归教材，以教材为重点。不论多么复杂陌生的情景，多么复杂新颖的装置，都离不开教材中原电池装置模型。把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。
2．拓宽学生利用氧化还原反应原理及物理学科知识理解和掌握原电池的工作原理，培养学生学会自主构建氧化还原反应、原电池工作原理的知识体系。
3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。
4．在对原电池原理的相关知识的复习时，要引导学生重视化学电源对社会可发展的重大贡献。
三、情境素材
1．干电池
1780年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。
1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，又陆续有效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。然而在当时，无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。
干电池的鼻祖在19世纪中期诞生。1860年，法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了碳锌电池，这种电池更容易制造，且最初潮湿水性的电解液逐渐用黏浊状类似糨糊的方式取代，于是装在容器内时，“干”性的电池出现了。
1887年，英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池。相对于液体电池而言，干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。
2．铅蓄电池
铅酸蓄电池自1859年由普兰特发明以来，至今已有150多年的历史，技术十分成熟，是全球上使用最广泛的化学电源。尽管近年来镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等新型电池相继问世并得以应用，但铅酸蓄电池仍然凭借大电流放电性能强、电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材料丰富且可再生利用、价格低廉等一系列优势，在绝大多数传统领域和一些新兴的应用领域，占据着牢固的地位。
铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28%的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。
目前铅蓄电池广泛应用于汽车、火车、拖拉机、摩托车、电动车以及通讯、电站、电力输送、仪器仪表、UPS电源和飞机、坦克、舰艇、雷达系统等领域。随着世界能源经济的发展和人民生活水平的日益提高，在二次电源使用中，铅蓄电池已占有85%以上的市场份额。铅酸蓄电池以技术成熟、成本低、大电流放电性能佳、适用温度范围广、安全性高，可做到完全回收利用等优点在汽车起动电池和电动车领域尚无法被其它电池取代。
3．银锌纽扣电池
早在1800年春季，意大利科学家伏打(Volta)就发明了著名的“伏打电池”。这种电池是由一系列圆形锌片和银片相互交迭而成的装置，在每一对银片和锌片之间，用一种在盐水或其他导电溶液中浸过的纸板隔开。银片和锌片是两种不同的金属，盐水或其他导电溶液作为电解液，它们构成了电流回路。这是一种比较原始的电池，是由很多银锌电池连接而成的电池组。如你所知，这便是所有电池的雏形。
经过了200多年的更迭，银锌电池至今仍然出现在我们的手表、计算器等低耗电设备中。既然银锌电池有那么久远的历史，为什么至今才被当作锂电池最有希望的接班人推出 其实自问世以来，民用的银锌电池就只能提供较低的电压和电流，电池容量也相当小。普通的锌银电池的正极是氧化汞加石墨，或者是氧化银加石墨，负极材料是金属锌，电解质是强碱氢氧化钾。普通银锌电池性能稳定，不可充电，占据了纽扣电池市场的半壁江山。在上世纪七十年代，人们才开发出了银锌蓄电池。可以拥有极高的电容量和稳定的电池性能。大容银锌蓄电池价格惊人，在当今的航天飞机、导弹、鱼雷等尖端领域才能找到大容量银锌蓄电池的身影。
微型纽扣式银锌电池由正极壳、负极盖 (二者都用不锈钢做成)、绝缘密封圈、隔离膜、正极活性材料(Ag2O和少量石墨粉，后者起导电作用)、负极活性材料(含汞量很少的锌汞合金)、电解质溶液(浓KOH溶液)等组装而成。质量较好的可用约1年，最好的可用约2年。手表中用的一般就是这种纽扣式电池。这种电池用完后即报废，不再去充电。
为什么在纽扣式银锌电池中的负极活性材料用的不是单纯的锌而是含汞量很少的锌汞合金 这是因为如果用了单纯的锌，电池在未工作时(即空置时)就会被电池中的电解质溶液腐蚀而放出氢气,以致影响电池的使用寿命，而改用含汞虽然很少的锌汞合金的话，可以使电池在未工作时锌极被腐蚀的过程被阻止到最小的程度。不仅银锌电池是这样，在其它某些电池中也采取同样的措施。如在制造锌锰干电池的传统工艺中，锌皮用氯化汞溶液处理，部分锌发生了反应:Zn+ Hg=Zn+Hg生成的汞与未起反应的锌形成锌汞合金。制造过程中控制HgCl2的用量，使生成的合金中含汞仅约0.25%。汞太多则使锌变脆。银锌蓄电池的比能量大，能大电流放电，耐震，用作宇宙航行、人造卫星、火箭等的电源。充、放电次数可达约100~150次循环。其缺点是价格昂贵，使用寿命较短。
4．微生物电池
在密闭的宇宙飞船里，宇航员排出的尿怎么办 美国宇航局设计了一种巧妙的方案:用微生物中的芽孢杆菌来处理尿，生产出氨气，以氨作电极活性物质，就得到了微生物电池，这样既处理了尿，又得到了电能。一般在宇航条件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦电力。同样的道理，也可以让微生物从废水的有机物当中取得营养物质和能源，生产出电池所需要的燃料。
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。早期将微生物发酵的产物作为电池的燃料；
1910年，英国植物学家马克·比特首次发现了细菌的培养液能够产生电流，他用铂作为电极成功制造出了世界第一个微生物燃料电池；
20世纪60年代微生物发酵和产电过程合为一体；
20世纪80年代电子传递中间体的广泛应用；
1984年，美国制造了一种能在外太空使用的微生物燃料电池，它的燃料为宇航员的尿液和活细菌，不过放电率极低；
2002年后，无需使用电子传递中间体。
2016年，英国巴斯大学、伦敦大学玛丽皇后学院及布里斯托尔生物能源中心的研究人员共同推出了一款以尿液为燃料的微生物燃料电池。
燃料电池可以用氢、联氨、甲醇、甲醛、甲烷、乙烷等作燃料，以氧气、空气、双氧水等为氧化剂。我们可以利用微生物的生命活动产生的所谓"电极活性物质"作为电池燃料，然后通过类似于燃料电池的办法，把化学能转换成电能，成为微生物电池。
作为微生物电池的电极活性物质，主要是氢、甲酸、氨等等。例如，人们已经发现不少能够产氢的细菌，其中属于化能异养菌的有三十多种，它们能够发酵糖类、醇类、有机酸等有机物，吸收其中的化学能来满足自身生命活动的需要，同时把另一部分的能量以氢气的形式释放出来。有了这种氢作燃料，就可以制造出氢氧型的微生物电池来。
尽管微生物电池还处在试验研究的阶段，但它预示着不久的将来，将给人类提供更多的能源。
5．燃料电池
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
燃料电池具有发电效率高、环境污染少等优点。
2014年2月19日据物理学家组织网报道，美国科学家开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池只需借助太阳能或废热就能将稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转化为电能，能量密度比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍。相关论文已发表在《自然》杂志子刊《自然通讯》上。
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