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第四章　化学反应与电能
提升课时 　化学电源在高考中的考查
8
1.了解化学电源在高考中的考查方式和特点。2.结合原电池的工作原理，明确解答化学电源类考题的方法策略。
学习目标
四维度突破常考化学电源
目
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CONTENTS
课后巩固训练
四维度突破常考化学电源
“新型化学电源”是高中化学的热点， 也是电化学部分的重难点知识。可从“一极、二式、三向、四变”四维度来把握化学电源的重难点，即明晰电源的电极，正确书写电极反应式， 准确判断移动方向， 深入解析工作变化。
(一)“一极”——明晰电极
“一极”， 即明晰化学电源的电极，也是分析化学电源的首要内容， 可以通过电极材料、电极反应类型、粒子移动方向等内容来确定电极名称。以电极的正、负极判断为例，可以构建电极与元素化合价升降、氧化还原反应之间的关联。
【例1】　(湖南卷改编)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是(　　)
A.放电时，N极为正极
B.放电时，M极为负极
C.充电时，M极的电极反应式为
Zn2＋＋2e－===Zn
D.隔膜只允许阳离子通过
D
解析　由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，N电极与直流电源的正极相连。放电时，N电极为电池的正极，M极为负极，所以A和B均正确；充电时，M电极与直流电源的负极相连，锌离子得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C正确；放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，D错误。
【题后归纳】　判断电池(电源)正、负极的5种方法
1.科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
C
(二)“二式”——书写反应式
“二式”， 即书写电极反应式， 基本策略为明确电极反应类型、根据参与反应物、结合电荷守恒定律， 因此学习时需要总结相应的书写规律。以“放电”时的正、负极书写为例， 首先确定物质得失电子情形， 然后结合电解质溶液来确定反应的生成物， 最后结合守恒定律书写电极反应式。而对于较为复杂的电极反应， 则可以采用“差减”法来拆解。
下列说法错误的是(　　)
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时与电源正极相连的电极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
D
解析　该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2与电源正极相连，发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。
【题后归纳】　电极反应式书写中5个常设错误
(1)电极反应类型错误，如被氧化写成被还原。
(2)电极反应式中得失电子情况错误，如负极反应式中出现得电子。
(3)书写电极反应式时，未关注电解质情况，如水溶液中出现O2－，酸性溶液中出现OH－，碱性溶液中出现H＋，熔融碳酸盐电解质中出现OH－或H＋。
(4)电极反应式中反应物或产物判断错误。
(5)总反应式书写错误。
2.DBFC是一种新型硼氢化钠燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
D
3.利用O2辅助的Al－CO2电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝Al2(C2O4)3，下列说法不正确的是(　　)
B
(三)“三向”——判断移向
“三向”， 即判断移动方向， 包括电子移向和离子移向， 分析时需要把握电池的充放电过程， 利用相应的原理加以判断。以放电过程为例， 电子移向为： 负极→外电路→正极； 离子移动方向为：阳离子→正极， 阴离子→负极。对于涉及离子交换膜的装置， 阳离子将透过阳离子交换膜， 阴离子将透过阴离子交换膜。
【例3】　(全国卷Ⅲ)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)
D
【题后归纳】　
电子流动或离子移动方向错误在该类题目中经常出现，主要表现为：
(1)电子流动方向错误或电子流过电解质溶液，如例3中选项B即为电子流动方向错误。
(2)离子移动方向错误，如例3中选项C为充电时离子移动方向错误，例2中选项D为放电时离子移动方向错误。
4.钠碘电池的两极材料之一是聚2乙烯吡啶(简写为P2VP)与I2的复合物，采用碘化钠电解液，放电时电池总反应为2Na＋P2VP·nI2===P2VP·(n－1)I2＋2NaI。下列说法正确的是(　　)
A.碘化钠电解液由碘化钠固体溶于水得到
B.该电池放电时，钠电极发生还原反应
C.该电池放电时，碘离子移向复合物电极
D.正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2e－＋2Na＋===P2VP·(n－1)I2＋2NaI
D
解析　由总反应可知，钠碘电池的正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2Na＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2NaI，故复合物电极为正极；钠较为活泼，失去电子发生氧化反应为负极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，电极材料必须能够导电，原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极；钠为活泼金属，会和水反应，故不能溶于水形成电解液，A错误； 该电池放电时，钠电极发生氧化反应，B错误；该电池放电时，碘离子移向负极钠电极，C错误；正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2Na＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2NaI，D正确。
5.电化学锂介导的氮还原反应(Li—NRR)使NH3生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
C
解析　该电池为原电池，H2在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，A项错误；制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，B项错误；电极B的反应式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，C项正确；电流由电极B经外电路流向电极A，D项错误。
(四)“四变”——解析变化
“四变”， 即电池工作时的物质变化， 需要深入分析电极质量变化和溶液的 pH 变化。电池在充放电过程中，电极上会发生氧化还原反应，可能存在物质聚集或缺失，分析时需要结合相应的守恒定理来加以计算。对于电解质溶液的pH变化，则需要关注电极反应时溶液中OH－和 H＋的浓度变化。
B
【题后归纳】　
(1)电极质量的变化
依据电极反应分析电极质量的变化。如铅蓄电池放电时Pb→PbSO4，PbO2→PbSO4，PbSO4在两极上生成，当有1 mol电子通过时，负极增重48 g，正极增重32 g。
(2)溶液pH的变化
依据电极反应分析溶液的变化。如果c(OH－)增大或c(H＋)减小则pH变大，反之则pH变小。如果n(OH－)或n(H＋)不变但溶液体积减小则pH也变大或变小。
6.从NaHPbO2溶液中回收Pb的原电池装置如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.a极为原电池的正极
B.溶液中Na＋从b极区迁移至a极区
C.b极区的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
D.该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH减小
D
(只允许阳离子通过)
D
课后巩固训练
C
2.HCOOH燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
C
解析　由该工作原理图可知，左侧是由HCOOH和KOH转化为KHCO3，C的化合价由＋2价升高为＋4价，被氧化，故左侧为负极，右侧通入O2为正极。原电池中电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极，故放电时K＋通过隔膜向右迁移，A错误；燃料电池正极为O2得电子产物与电解质反应生成水，则电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；从图中可以看出，右侧流出K2SO4，K＋来自负极的迁移，则X中含有硫酸根离子，右侧不断为反应提供H＋，所以放电过程中需补充的物质X为H2SO4，C正确；未指明温度和压强，无法计算，D错误。
A.电池工作时，正极的电极反应式：O2＋
2e－＋2Li＋===Li2O2
B.放电时，B极消耗22.4 L的O2，外电路中
通过2 mol电子
C.充电时，B电极上的电势比A电极上的高
D.充电时，A极接电源的负极
B
解析　电池工作时为原电池，正极得电子发生还原反应，根据总反应可知应是O2得电子结合迁移到正极的Li＋生成Li2O2，电极反应为O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2，A正确；未注明是否为标准状况，无法确定22.4 L氧气的物质的量，B错误；放电时，Li电极发生氧化反应，为负极，则充电时A电极与电源负极相连，B电极与电源正极相连，B极的电势高于A极，C正确；充电时，A电极连接电源的负极，D正确。
4.(2024·重庆巴蜀中学高二月考)中科院研究了一款独特的锂氮(Li—N)电池，电解质溶液为可传导Li＋的有机溶液，该电池可实现氮气的循环，并对外提供电能。充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li。下说法不正确的是(　　)
A.锂-氮电池为绿色固氮提供了一种可能的途径
B.放电时，Li被N2氧化
C.放电时，乙电极发生的反应为N2－6e－===2N3－
D.理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变
C
解析　锂－氮电池放电时消耗N2，充电时释放N2，实现了N2的循环，为绿色固氮提供了一种可能的途径，A正确；充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，则放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，Li被N2氧化为Li3N，B正确；放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，乙为正极，电极方程式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，C错误；电池充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变，D正确。
5.一氧化氮－空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
C
6.盐酸羟胺(化学式为NH3OHCl，其中N为－1价)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用如图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极的电极反应机理如图2所示。下列说法错误的是(　　)
A.含Fe的催化电极为正极
B.图2中，A为H＋，B为NH3OH＋
C.电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.0 g
D.电池工作时，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移
C
解析　根据图示，含Fe的催化电极通入NO生成NH3OHCl，N元素化合价降低，含Fe的催化电极为正极，电极反应为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，A正确；图2中NH2OH和A反应生成B，则A为H＋，B为NH3OH＋，B正确；根据NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，电路中转移0.3 mol电子，有0.3 mol H＋由右室移入左室，所以左室溶液质量增加0.1 mol×30 g/mol＋0.3 g＝3.3 g，C错误；原电池中，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移，D正确。
7.科学家设想利用图示装置进行CO2的固定，同时产生电能，该装置工作时，生成的碳附着在电极上，下列说法错误的是(　　)
A.多孔催化剂电极为正极，放电时发
生还原反应
B.采用多孔催化剂电极有利于CO2扩
散到电极表面
C.导线中流过2 mol e－，理论上就有
2 mol Li＋由负极区进入正极区
D.负极区可以选用LiCl水溶液作电解质溶液
D
(只允许阳离子通过)
A
9.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb，关于该电池的下列有关说法正确的是(　　)
A.正极电极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
B.放电过程中Li＋向钙电极移动
C.若将电解质改为LiCl—KCl溶液，对电池无影响
D.每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb
D
10.我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域。
回答下列问题：
(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解
质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)电池正极反应的方程式为
__________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的________膜(填“a”或“b”)。
负
K2SO4
a
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移________ mol电子。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，EZn—PbO2________ EPb—PbO2(填“>”“＝”或“<”)。
0.2
>
解析　(4)该电池中，1个锌原子失2个电子生成锌离子，则消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移0.2 mol电子。(5)锌活泼性强于铅，所以锌电极的电极电位比铅电极的低，二者正极材料相同，根据电池电动势定义可知，该电池与传统铅酸蓄电池相比较EZn—PbO2>EPb—PbO2。提升课时8　化学电源在高考中的考查
学习目标　1.了解化学电源在高考中的考查方式和特点。2.结合原电池的工作原理，明确解答化学电源类考题的方法策略。
四维度突破常考化学电源
“新型化学电源”是高中化学的热点， 也是电化学部分的重难点知识。可从“一极、二式、三向、四变”四维度来把握化学电源的重难点，即明晰电源的电极，正确书写电极反应式， 准确判断移动方向， 深入解析工作变化。
(一)“一极”——明晰电极
“一极”， 即明晰化学电源的电极，也是分析化学电源的首要内容， 可以通过电极材料、电极反应类型、粒子移动方向等内容来确定电极名称。以电极的正、负极判断为例，可以构建电极与元素化合价升降、氧化还原反应之间的关联。
【例1】　(湖南卷改编)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是(　　)
A.放电时，N极为正极
B.放电时，M极为负极
C.充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D.隔膜只允许阳离子通过
听课笔记　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【题后归纳】　判断电池(电源)正、负极的5种方法
1.科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.甲电极为正极，发生氧化反应
B.乙电极的电极反应式为H2＋2HCO＋2e－===2H2O＋2CO2
C.电子流向：负极→电解质→正极
D.乙电极为负极，发生还原反应
(二)“二式”——书写反应式
“二式”， 即书写电极反应式， 基本策略为明确电极反应类型、根据参与反应物、结合电荷守恒定律， 因此学习时需要总结相应的书写规律。以“放电”时的正、负极书写为例， 首先确定物质得失电子情形， 然后结合电解质溶液来确定反应的生成物， 最后结合守恒定律书写电极反应式。而对于较为复杂的电极反应， 则可以采用“差减”法来拆解。
【例2】　(全国卷Ⅲ改编)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D－Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是(　　)
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时与电源正极相连的电极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
听课笔记　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【题后归纳】　电极反应式书写中5个常设错误
(1)电极反应类型错误，如被氧化写成被还原。
(2)电极反应式中得失电子情况错误，如负极反应式中出现得电子。
(3)书写电极反应式时，未关注电解质情况，如水溶液中出现O2－，酸性溶液中出现OH－，碱性溶液中出现H＋，熔融碳酸盐电解质中出现OH－或H＋。
(4)电极反应式中反应物或产物判断错误。
(5)总反应式书写错误。
2.DBFC是一种新型硼氢化钠燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
A.硼氢化钠中H为－1价，过氧化氢中O也为－1价
B.外电路中电子由a极移向b极
C.该电池不适宜在高温环境下工作
D.a极的电极反应方程式为BH－8e－＋2H2O===BO＋8H＋
3.利用O2辅助的Al－CO2电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝Al2(C2O4)3，下列说法不正确的是(　　)
A.多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应
B.氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为C2O
C.电池的负极反应式为Al－3e－===Al3＋
D.电池的正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O
(三)“三向”——判断移向
“三向”， 即判断移动方向， 包括电子移向和离子移向， 分析时需要把握电池的充放电过程， 利用相应的原理加以判断。以放电过程为例， 电子移向为： 负极→外电路→正极； 离子移动方向为：阳离子→正极， 阴离子→负极。对于涉及离子交换膜的装置， 阳离子将透过阳离子交换膜， 阴离子将透过阴离子交换膜。
【例3】　(全国卷Ⅲ)一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，多孔碳材料电极为负极
B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D.充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2
【题后归纳】　
电子流动或离子移动方向错误在该类题目中经常出现，主要表现为：
(1)电子流动方向错误或电子流过电解质溶液，如例3中选项B即为电子流动方向错误。
(2)离子移动方向错误，如例3中选项C为充电时离子移动方向错误，例2中选项D为放电时离子移动方向错误。
4.钠碘电池的两极材料之一是聚2－乙烯吡啶(简写为P2VP)与I2的复合物，采用碘化钠电解液，放电时电池总反应为2Na＋P2VP·nI2===P2VP·(n－1)I2＋2NaI。下列说法正确的是(　　)
A.碘化钠电解液由碘化钠固体溶于水得到
B.该电池放电时，钠电极发生还原反应
C.该电池放电时，碘离子移向复合物电极
D.正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2e－＋2Na＋===P2VP·(n－1)I2＋2NaI
5.电化学锂介导的氮还原反应(Li—NRR)使NH3生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.电极B为负极，发生氧化反应
B.制氨过程中向A极移动
C.电极B的反应式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N
D.制氨过程中，电流由电极A经外电路流向电极B
(四)“四变”——解析变化
“四变”， 即电池工作时的物质变化， 需要深入分析电极质量变化和溶液的 pH 变化。电池在充放电过程中，电极上会发生氧化还原反应，可能存在物质聚集或缺失，分析时需要结合相应的守恒定理来加以计算。对于电解质溶液的pH变化，则需要关注电极反应时溶液中OH－和 H＋的浓度变化。
【例4】　(全国卷Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O
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)＋4VO
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
听课笔记　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【题后归纳】　
(1)电极质量的变化
依据电极反应分析电极质量的变化。如铅蓄电池放电时Pb→PbSO4，PbO2→PbSO4，PbSO4在两极上生成，当有1 mol电子通过时，负极增重48 g，正极增重32 g。
(2)溶液pH的变化
依据电极反应分析溶液的变化。如果c(OH－)增大或c(H＋)减小则pH变大，反之则pH变小。如果n(OH－)或n(H＋)不变但溶液体积减小则pH也变大或变小。
6.从NaHPbO2溶液中回收Pb的原电池装置如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.a极为原电池的正极
B.溶液中Na＋从b极区迁移至a极区
C.b极区的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
D.该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH减小
7.(2023·山东师大附中高二月考)Licht等科学家设计的Al—MnO电池原理如图所示，电池总反应为Al＋2H2O＋MnO===[Al(OH)4]－＋MnO2，下列说法正确的是(　　)
(只允许阳离子通过)
A.电池工作时，K＋向Al极区移动
B.该电池工作过程中，Al极区KOH溶液浓度增大
C.正极的电极反应式为MnO＋4H＋＋3e－===MnO2＋2H2O
D.理论上电路中每通过1 mol电子，负极质量减小9 g
：课后完成　第四章　提升课时8提升课时8　化学电源在高考中的考查
学习目标　1.了解化学电源在高考中的考查方式和特点。2.结合原电池的工作原理，明确解答化学电源类考题的方法策略。
四维度突破常考化学电源
“新型化学电源”是高中化学的热点， 也是电化学部分的重难点知识。可从“一极、二式、三向、四变”四维度来把握化学电源的重难点，即明晰电源的电极，正确书写电极反应式， 准确判断移动方向， 深入解析工作变化。
(一)“一极”——明晰电极
“一极”， 即明晰化学电源的电极，也是分析化学电源的首要内容， 可以通过电极材料、电极反应类型、粒子移动方向等内容来确定电极名称。以电极的正、负极判断为例，可以构建电极与元素化合价升降、氧化还原反应之间的关联。
【例1】　(湖南卷改编)锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是(　　)
A.放电时，N极为正极
B.放电时，M极为负极
C.充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D.隔膜只允许阳离子通过
答案　D
解析　由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，N电极与直流电源的正极相连。放电时，N电极为电池的正极，M极为负极，所以A和B均正确；充电时，M电极与直流电源的负极相连，锌离子得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C正确；放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，D错误。
【题后归纳】　判断电池(电源)正、负极的5种方法
1.科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.甲电极为正极，发生氧化反应
B.乙电极的电极反应式为H2＋2HCO＋2e－===2H2O＋2CO2
C.电子流向：负极→电解质→正极
D.乙电极为负极，发生还原反应
答案　C
解析　由图可知乙电极通入的是氢气，失去电子发生氧化反应是负极，甲电极一端通入的是二氧化碳，发生还原反应是正极，短路膜中可以移动的有电子和离子。甲电极为正极，发生还原反应，乙电极为负极，发生氧化反应，所以A和D均错误；乙电极为负极发生失电子反应，电极反应式为H2＋2HCO－2e－===2H2O＋2CO2，B错误；从示意图可知，电子可以通过短路膜，因此电子流向：负极→电解质→正极，C正确。
(二)“二式”——书写反应式
“二式”， 即书写电极反应式， 基本策略为明确电极反应类型、根据参与反应物、结合电荷守恒定律， 因此学习时需要总结相应的书写规律。以“放电”时的正、负极书写为例， 首先确定物质得失电子情形， 然后结合电解质溶液来确定反应的生成物， 最后结合守恒定律书写电极反应式。而对于较为复杂的电极反应， 则可以采用“差减”法来拆解。
【例2】　(全国卷Ⅲ改编)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是(　　)
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时与电源正极相连的电极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)
D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
答案　D
解析　该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2与电源正极相连，发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。
【题后归纳】　电极反应式书写中5个常设错误
(1)电极反应类型错误，如被氧化写成被还原。
(2)电极反应式中得失电子情况错误，如负极反应式中出现得电子。
(3)书写电极反应式时，未关注电解质情况，如水溶液中出现O2－，酸性溶液中出现OH－，碱性溶液中出现H＋，熔融碳酸盐电解质中出现OH－或H＋。
(4)电极反应式中反应物或产物判断错误。
(5)总反应式书写错误。
2.DBFC是一种新型硼氢化钠燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
A.硼氢化钠中H为－1价，过氧化氢中O也为－1价
B.外电路中电子由a极移向b极
C.该电池不适宜在高温环境下工作
D.a极的电极反应方程式为BH－8e－＋2H2O===BO＋8H＋
答案　D
解析　由化合价代数和为0可知，硼氢化钠中氢元素的化合价为－1价，过氧化氢中氧元素的化合价也为－1价，故A正确；由图可知，a电极为燃料电池的负极，碱性条件下四氢合硼酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，b电极为正极，过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－。则燃料电池工作时，外电路中电子由a极移向b极，B正确；过氧化氢受热易发生分解反应，所以该电池不适宜在高温环境下工作，C正确。
3.利用O2辅助的Al－CO2电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝Al2(C2O4)3，下列说法不正确的是(　　)
A.多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应
B.氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为C2O
C.电池的负极反应式为Al－3e－===Al3＋
D.电池的正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O
答案　B
解析　在多孔碳电极上氧气得电子被还原，所以多孔碳电极为正极，发生还原反应，A正确；O2＋4e－===2O2－，继续发生反应2O2－＋4CO2===O2＋2C2O，可见氧气为反应的催化剂，B错误；Al元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，C正确；正极反应为O2＋4e－===2O2－，继续发生反应2O2－＋4CO2===O2＋2C2O，正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O，D正确。
(三)“三向”——判断移向
“三向”， 即判断移动方向， 包括电子移向和离子移向， 分析时需要把握电池的充放电过程， 利用相应的原理加以判断。以放电过程为例， 电子移向为： 负极→外电路→正极； 离子移动方向为：阳离子→正极， 阴离子→负极。对于涉及离子交换膜的装置， 阳离子将透过阳离子交换膜， 阴离子将透过阴离子交换膜。
【例3】　(全国卷Ⅲ)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，多孔碳材料电极为负极
B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D.充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2
答案　D
解析　放电时，O2与Li＋在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li＋向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误。因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li＋向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为：2Li＋(1－)O2===Li2O2－x，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D正确。
【题后归纳】　
电子流动或离子移动方向错误在该类题目中经常出现，主要表现为：
(1)电子流动方向错误或电子流过电解质溶液，如例3中选项B即为电子流动方向错误。
(2)离子移动方向错误，如例3中选项C为充电时离子移动方向错误，例2中选项D为放电时离子移动方向错误。
4.钠碘电池的两极材料之一是聚2乙烯吡啶(简写为P2VP)与I2的复合物，采用碘化钠电解液，放电时电池总反应为2Na＋P2VP·nI2===P2VP·(n－1)I2＋2NaI。下列说法正确的是(　　)
A.碘化钠电解液由碘化钠固体溶于水得到
B.该电池放电时，钠电极发生还原反应
C.该电池放电时，碘离子移向复合物电极
D.正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2e－＋2Na＋===P2VP·(n－1)I2＋2NaI
答案　D
解析　由总反应可知，钠碘电池的正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2Na＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2NaI，故复合物电极为正极；钠较为活泼，失去电子发生氧化反应为负极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，电极材料必须能够导电，原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极；钠为活泼金属，会和水反应，故不能溶于水形成电解液，A错误； 该电池放电时，钠电极发生氧化反应，B错误；该电池放电时，碘离子移向负极钠电极，C错误；正极的电极反应式为P2VP·nI2＋2Na＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2NaI，D正确。
5.电化学锂介导的氮还原反应(Li—NRR)使NH3生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.电极B为负极，发生氧化反应
B.制氨过程中向A极移动
C.电极B的反应式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N
D.制氨过程中，电流由电极A经外电路流向电极B
答案　C
解析　该电池为原电池，H2在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，A项错误；制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，B项错误；电极B的反应式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，C项正确；电流由电极B经外电路流向电极A，D项错误。
(四)“四变”——解析变化
“四变”， 即电池工作时的物质变化， 需要深入分析电极质量变化和溶液的 pH 变化。电池在充放电过程中，电极上会发生氧化还原反应，可能存在物质聚集或缺失，分析时需要结合相应的守恒定理来加以计算。对于电解质溶液的pH变化，则需要关注电极反应时溶液中OH－和 H＋的浓度变化。
【例4】　(全国卷Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O
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)＋4VO
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
答案　B
解析　由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，复合碳电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，则电路中通过0.04 mol e－时，正极有0.01 mol O2参加反应，其在标准状况下的体积为0.224 L，A项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区溶液的pH降低，正极区溶液的pH升高，B项错误；电池的总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO，C项正确；电流与电子的流动方向相反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D项正确。
【题后归纳】　
(1)电极质量的变化
依据电极反应分析电极质量的变化。如铅蓄电池放电时Pb→PbSO4，PbO2→PbSO4，PbSO4在两极上生成，当有1 mol电子通过时，负极增重48 g，正极增重32 g。
(2)溶液pH的变化
依据电极反应分析溶液的变化。如果c(OH－)增大或c(H＋)减小则pH变大，反之则pH变小。如果n(OH－)或n(H＋)不变但溶液体积减小则pH也变大或变小。
6.从NaHPbO2溶液中回收Pb的原电池装置如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.a极为原电池的正极
B.溶液中Na＋从b极区迁移至a极区
C.b极区的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
D.该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH减小
答案　D
解析　NaHPbO2回收Pb，化合价降低，在正极反应，a极为原电池的正极，A正确；原电池溶液中阳离子可透过阳离子交换膜移向正极，b极为负极，a极为正极，B正确；b极氢气放电，电解质为氢氧化钠，电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，C正确；a极区HPbO＋H2O＋2e－===Pb＋3OH－，该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH增大，D错误。
7.(2023·山东师大附中高二月考)Licht等科学家设计的Al—MnO电池原理如图所示，电池总反应为Al＋2H2O＋MnO===[Al(OH)4]－＋MnO2，下列说法正确的是(　　)
(只允许阳离子通过)
A.电池工作时，K＋向Al极区移动
B.该电池工作过程中，Al极区KOH溶液浓度增大
C.正极的电极反应式为MnO＋4H＋＋3e－===MnO2＋2H2O
D.理论上电路中每通过1 mol电子，负极质量减小9 g
答案　D
解析　根据电池总反应分析，铝为电池的负极，失去电子生成四羟基合铝酸根离子，高锰酸根离子在正极得到电子生成二氧化锰。则图中左侧铝为负极，右侧多孔镍为正极。电池中阳离子向正极移动，即溶液中的钾离子通过阳离子交换膜进入右室，A错误；电池工作时，铝失去电子结合氢氧根离子生成四羟基合铝酸根离子，故铝电极附近氢氧化钾的浓度减小，B错误；正极的电极反应式为MnO＋2H2O＋3e－===MnO2＋4OH－，C错误；1 mol铝反应转移3 mol电子，故理论上电路中通过1 mol电子，负极有 mol铝反应，质量减少9 g，D正确。
1.一种新型的高性能、低成本的锂铝－石墨双离子电池。该电池放电时的总反应为AlLi＋CxPF6===Al＋xC＋Li＋＋PF。关于放电正确的是(　　)
A.AlLi合金为负极，发生还原反应
B.Li＋向负极移动
C.CxPF6发生的电极反应为CxPF6＋e－===xC＋PF
D.正极和负极的质量变化相等
答案　C
解析　AlLi为合金，元素化合价为零价，在放电总反应中Li转化为Li＋，失电子化合价升高，发生氧化反应，A错误；在原电池中阳离子向正极移动，Li＋应向正极移动，B错误；放电总反应中Li转化为Li＋，失电子化合价升高，AlLi合金为负极，CxPF6为正极，正极发生得电子还原反应，电极反应为CxPF6＋e－===xC＋PF，C正确；每转移1 mol电子，负极Li转化为Li＋，进入电解质，负极质量减少7 g，正极CxPF6＋e－===xC＋PF，PF进入电解质，正极质量减少145 g，正极和负极的质量变化不相等，D错误。
2.HCOOH燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时K＋通过离子交换膜向左迁移
B.正极的电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O
C.放电过程中需补充的物质X为H2SO4
D.每转移0.4 mol电子，理论上消耗1.12 L O2
答案　C
解析　由该工作原理图可知，左侧是由HCOOH和KOH转化为KHCO3，C的化合价由＋2价升高为＋4价，被氧化，故左侧为负极，右侧通入O2为正极。原电池中电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极，故放电时K＋通过隔膜向右迁移，A错误；燃料电池正极为O2得电子产物与电解质反应生成水，则电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；从图中可以看出，右侧流出K2SO4，K＋来自负极的迁移，则X中含有硫酸根离子，右侧不断为反应提供H＋，所以放电过程中需补充的物质X为H2SO4，C正确；未指明温度和压强，无法计算，D错误。
3.(2023·宁德高二期末)锂空气充电电池有望成为电池行业的“明日之星”，其放电时的工作原理如图所示。已知电池反应：2Li＋O2Li2O2。下列说法错误的是(　　)
A.电池工作时，正极的电极反应式：O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2
B.放电时，B极消耗22.4 L的O2，外电路中通过2 mol电子
C.充电时，B电极上的电势比A电极上的高
D.充电时，A极接电源的负极
答案　B
解析　电池工作时为原电池，正极得电子发生还原反应，根据总反应可知应是O2得电子结合迁移到正极的Li＋生成Li2O2，电极反应为O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2，A正确；未注明是否为标准状况，无法确定22.4 L氧气的物质的量，B错误；放电时，Li电极发生氧化反应，为负极，则充电时A电极与电源负极相连，B电极与电源正极相连，B极的电势高于A极，C正确；充电时，A电极连接电源的负极，D正确。
4.(2024·重庆巴蜀中学高二月考)中科院研究了一款独特的锂氮(Li—N)电池，电解质溶液为可传导Li＋的有机溶液，该电池可实现氮气的循环，并对外提供电能。充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li。下说法不正确的是(　　)
A.锂氮电池为绿色固氮提供了一种可能的途径
B.放电时，Li被N2氧化
C.放电时，乙电极发生的反应为N2－6e－===2N3－
D.理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变
答案　C
解析　锂－氮电池放电时消耗N2，充电时释放N2，实现了N2的循环，为绿色固氮提供了一种可能的途径，A正确；充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，则放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，Li被N2氧化为Li3N，B正确；放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，乙为正极，电极方程式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，C错误；电池充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变，D正确。
5.一氧化氮－空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势
B.燃料电池总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
C.Pt1电极附近发生的反应为NO＋2H2O＋3e－===NO＋4H＋
D.该电池放电时H＋从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动
答案　C
解析　根据NO和水变为硝酸，化合价升高，说明Pt1电极为负极，因此Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势，A正确；根据正极反应式和负极反应式得到燃料电池总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故B正确；Pt1电极NO变为硝酸，则负极附近发生的反应为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋，故C错误；原电池“同性相吸”，则该电池放电时H＋从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动，D正确。
6.盐酸羟胺(化学式为NH3OHCl，其中N为－1价)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用如图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极的电极反应机理如图2所示。下列说法错误的是(　　)
A.含Fe的催化电极为正极
B.图2中，A为H＋，B为NH3OH＋
C.电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.0 g
D.电池工作时，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移
答案　C
解析　根据图示，含Fe的催化电极通入NO生成NH3OHCl，N元素化合价降低，含Fe的催化电极为正极，电极反应为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，A正确；图2中NH2OH和A反应生成B，则A为H＋，B为NH3OH＋，B正确；根据NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，电路中转移0.3 mol电子，有0.3 mol H＋由右室移入左室，所以左室溶液质量增加0.1 mol×30 g/mol＋0.3 g＝3.3 g，C错误；原电池中，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移，D正确。
7.科学家设想利用图示装置进行CO2的固定，同时产生电能，该装置工作时，生成的碳附着在电极上，下列说法错误的是(　　)
(只允许阳离子通过)
A.多孔催化剂电极为正极，放电时发生还原反应
B.采用多孔催化剂电极有利于CO2扩散到电极表面
C.导线中流过2 mol e－，理论上就有2 mol Li＋由负极区进入正极区
D.负极区可以选用LiCl水溶液作电解质溶液
答案　D
解析　由锂离子的移动方向可知，电解板(Li)为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C。由分析可知，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，A正确；多孔催化剂电极可以增大电极的表面积，有利于二氧化碳扩散到电极表面参与放电，B正确；导线中流过2 mol电子，负极生成2 mol的锂离子通过阳离子交换膜由负极区进入正极区，C正确；锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，则负极区不能选用水溶液作电解质溶液，D错误。
8.一种新型电池是利用催化剂Ag@AgBr/mp—TiO2光降解2萘酚()，将其处理成无害物，装置如图。下列说法正确的是(　　)
A.工作时的负极发生反应：－46e－＋23O2－===10CO2↑＋4H2O
B.装置只是将化学能转化为电能
C.工作时，O2－从负极迁移到正极
D.b极电势高于a极
答案　A
解析　b极为负极，电极反应式为－46e－＋23O2－===10CO2↑＋4H2O，A正确；该装置为原电池，由图可知，光能和化学能转化为电能，B错误；原电池工作时，O2－(阴离子)从正极迁移到负极，C错误；a极为正极，b极为负极，a极电势高于b极，D错误。
9.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb，关于该电池的下列有关说法正确的是(　　)
A.正极电极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
B.放电过程中Li＋向钙电极移动
C.若将电解质改为LiCl—KCl溶液，对电池无影响
D.每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb
答案　D
解析　钙电极为热激活电池的负极，钙失去电子发生氧化反应生成钙离子，电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，A错误；钙电极为热激活电池的负极，硫酸铅为正极，放电过程中，阳离子锂离子向硫酸铅电极移动，B错误；钙能与水反应生成氢氧化钙和氢气，则将电解质改为LiCl—KCl溶液，钙电极被损耗，无法形成原电池，C错误；由电池总反应可知，反应生成1 mol铅，反应转移2 mol电子，则转移0.1 mol电子，理论上生成铅的质量为0.1 mol××207 g/mol＝10.35 g，D正确。
10.我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域。
回答下列问题：
(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)电池正极反应的方程式为____________________________________
__________________________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的________膜(填“a”或“b”)。
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移________ mol电子。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，EZn—PbO2________EPb—PbO2(填“>”“＝”或“<”)。
答案　(1)负　K2SO4　(2)PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O　(3)a　(4)0.2　(5)>
解析　该电池为Zn—PbO2电池，从图中可知，Zn发生氧化反应转化为[Zn(OH)4]2－，故锌极为负极、PbO2极为正极，则A区为KOH，B区为K2SO4，C区为H2SO4；放电时正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，为了使溶液维持电中性，A区钾离子进入B，C区硫酸根离子进入B，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。(1)由分析可知，锌失去电子，为原电池的负极，电池中PbO2正极；A区域电解质为KOH，C区域的电解质为H2SO4，B区域的电解质为K2SO4。(2)该电池的正极二氧化铅得电子生成硫酸铅，其电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。(3)正极消耗氢离子，负极消耗氢氧根离子，为了使溶液维持电中性，A区钾离子进入B，C区硫酸根离子进入B，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。(4)该电池中，1个锌原子失2个电子生成锌离子，则消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移0.2 mol电子。(5)锌活泼性强于铅，所以锌电极的电极电位比铅电极的低，二者正极材料相同，根据电池电动势定义可知，该电池与传统铅酸蓄电池相比较EZn—PbO2>EPb—PbO2。

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