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第19讲 化学电源
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一次电池
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1．化学电源的分类
原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：
(1)一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。
(2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
(3)燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
2．一次电池
一次电池也叫干电池。放电后不可再充电的电池。
碱性锌锰电池
(1)电池构造
负极反应物：锌粉；正极反应物：二氧化锰；电解质：氢氧化钾。
(2)工作原理
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。
【例1 】日常所用锌锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋，2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)。下列有关锌锰干电池的叙述正确的是(　　)
A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
B．干电池可实现电能向化学能的转化
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
答案　C
解析　干电池中锌筒作负极，非金属石墨棒作正极，A错误；干电池是一次电池，不能实现电能向化学能的转化，B错误；NH4Cl是强酸弱碱盐，水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀用电器，C正确；干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌筒，D错误。
【例2 】体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列关于该电池的说法正确的是(　　)
A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应
B．该电池放电时溶液中的K＋向Zn电极移动
C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极
D．该电池的负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
答案　D
解析　根据总反应式可知，Ag2O中银元素化合价降低，得到电子，作原电池正极，发生还原反应，溶液中的K＋向Ag2O电极移动，A、B错误；电池工作时，电流从Ag2O电极经过外电路流向Zn电极，C错误；Zn化合价升高，作原电池负极，根据总反应式可得该电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，D正确。
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模块
二
二次电池
)
1．二次电池
又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
2．铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
(1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是稀H2SO4。
(2)放电反应原理
①负极反应式：Pb＋SO－2e－===PbSO4 。
②正极反应式：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
③放电过程中，负极质量增大，稀H2SO4的浓度减小。
(3)充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。
(4)铅酸蓄电池的优缺点
①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。
②缺点：比能量低、笨重。
3．锂电池的类型
锂电池 装置图 说明
Li-CO2电池 4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式： 3CO2＋4Li＋＋4e－＝2Li2CO3＋C
LiFePO4-C电池 Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ N为正极，正极反应式： Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝LiFePO4
全固态锂-硫电池 16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 电极a是正极，正极反应式(第一步)： S8＋2e－＋2Li＋＝Li2S8
LiCoO2-C电池 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： LixC6－xe－＝6C＋xLi＋ M为正极，正极反应式： Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝LiCoO2
锂-空气电池 4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式：Li－e－＝Li＋ B为正极，正极反应式： O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应)
【例3 】一种锂离子电池的负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为钴酸锂(LiCoO2)，电解质溶液为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)，电池反应原理如下：
LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy
当电池放电时：
负极反应式：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极反应式：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化。
【例4 】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：
(1)高铁电池的负极材料是____________，放电时负极的电极反应式为_________________。
(2)放电时，正极发生______(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为___________。放电时，____(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
答案　(1)Zn　3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2
(2)还原　2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－　正
解析　放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极的电极反应式为3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2，正极上发生还原反应，正极的电极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，则正极附近生成了OH－，溶液的碱性增强。
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模块
三
燃料电池
)
1．燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
2．氢氧燃料电池
(1)基本构造
(2)工作原理
酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH)
负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应 2H2＋O2===2H2O
3．燃料电池电极反应式的书写方法
(1)负极为燃料，失电子，发生氧化反应。
如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法：
第一步　确定生成物
CH4；
第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒
H4－8e－―→O＋H2O；
第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒
CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O；
第四步　最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
(2)正极为氧气，得电子，发生还原反应。
由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，
酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－；
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
【例5 】从理论上讲，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，如甲烷、乙醇、肼(N2H4)等。请写出以下原电池的电极反应：
(1)甲烷燃料电池
①电解质溶液：KOH溶液
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－；
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；
总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
②电解质溶液：稀硫酸
正极：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O；
负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋；
总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
(2)乙醇燃料电池
①电解质溶液：KOH溶液
正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；
负极：C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O；
总反应式：C2H5OH＋3O2＋4OH－===2CO＋5H2O。
②电解质溶液：稀硫酸
正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O；
负极：C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋；
总反应式：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。
【例6 】如图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列叙述不正确的是(　　)
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
答案　B
【例7 】我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许K＋、H＋通过)，下列说法错误的是(　　)
A．物质A可以是硫酸氢钾
B．左侧为电池负极，HCOO－发生氧化反应生成HCO
C．该燃料电池的总反应为2HCOOH＋O2＋2OH－===2HCO＋2H2O
D．右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，左侧有1 mol K＋通过半透膜移向右侧
答案　D
解析　HCOOH碱性燃料电池中，左侧电极HCOO－失去电子生成HCO，所在电极为负极，电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，B正确；由图可知，原电池工作时K＋通过半透膜移向正极(右侧)，右侧电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，从装置中分离出的物质为K2SO4，放电过程中需补充的物质A是H2SO4或硫酸氢钾，A正确；右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，其物质的量是0.5 mol，转移2 mol电子，左侧有2 mol K＋通过半透膜移向右侧，D错误。
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题型归纳
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【题型1 一次电池】
1.1碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A．电池为二次电池
B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动
C．电池工作时，发生氧化反应
D．负极的电极反应式为：
【答案】B
【解析】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误；B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确；C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误；D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误；故选B。
1.2 电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：
下列说法错误的是
A．负极材料为，发生氧化反应
B．正极反应式为
C．有助于电池内部的导电
D．电池工作时向电极移动
【答案】B
【解析】A．负极材料为，锂失电子发生氧化反应，故A正确；B．正极发生还原反应，根据图示，正极反应式为，故B错误；C．有助于电池内部的导电，故C正确；D．电池工作时，阴离子向负极移动，向电极移动，故D正确；选B。
1.3银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法不正确的是
A．锌作负极，失去电子
B．正极为Ag2O，发生还原反应
C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn
D．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
【答案】C
【解析】该原电池Zn+Ag2O+H2O= Zn(OH)2+2Ag中，负极反应为Zn+2OH--2e-= Zn(OH)2、正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电子由负极流向正极。
A．Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；B．正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；C．原电池中电子从负极沿导线流向正极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电子从Zn经导线流向Ag2O极，故C错误；D．正极上Ag2O得电子，正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，故D正确；故选：C。
1.4锂氟化碳电池的稳定性很高。电解质溶液为LiClO4的乙二醇二甲醚(CH3OCH2CH2OCH3)溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示：
下列说法正确的是(　　)
A．外电路电子由b流向a
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C
答案　D
解析　该电池负极为Li，外电路电子由负极流向正极，即由a流向b，A错误；Li＋通过离子交换膜在正极上形成LiF，即离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以不能用乙醇溶液代替，C错误。
【题型2 二次电池】
2.1如图所示是铅酸蓄电池构造图，下列说法不正确的是(　　)
A．铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B．电池工作时，H＋移向Pb极
C．电池工作时，电子由Pb极通过外电路流向PbO2极
D．电池工作时，负极发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4
答案　B
解析　蓄电池充电时是将电能转化为化学能的装置，A正确；蓄电池放电时，负极上Pb失电子发生氧化反应，电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，电子由Pb极通过导线流向 PbO2极，电解质溶液中的阳离子移向正极，即放电时溶液中的H＋向正极PbO2移动，C、D正确、B错误。
2.2我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极
B．放电时，正极的电极反应式为：
C．充电时，Mg电极接外电源的正极
D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol
【答案】B
【分析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源负极，石墨连接外加电源的正极。
【解析】A．放电时，电子由镁电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，不经过电解质溶液，故A错误；B．放电时，石墨作正极，电极反应式为，故B正确；C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，故C错误；D．题目未给标准状况，无法使用22.4L/mol计算气体的物质的量，故D错误；故答案选B。
2.3下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是
A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动
B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O
C．充电时，阳极附近pH减小
D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2
【答案】D
【解析】根据题干信息可知，Zn-二次电池中，放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O（Zn与Al性质相似，在碱性条件下以ZnO存在），正极氧气得电子生成氢氧根离子，其电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；充电时，电极反应式相反，利用原电池与电解池工作原理分析解答。
A．放电式Zn极为负极，PVC-RuO2电极为正极，所以K+向PVC-RuO2电极移动，A正确；B．放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，根据上述分析可知，其电极反应式为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O，B正确；C．充电时，阳极区的电极反应式为：，消耗氢氧根离子的同时生成水，所以阳极附近pH减小，C正确；D．充电时，导线中每通过4mol电子，阳极产生氧气的物质的量为1mol，所以标况下其体积为=22.4L，D错误；故选D。
【题型3 燃料电池】
3.1某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．通入空气的电极为该电池的正极
B．电池工作时，电子由b极经电解质流向a极
C．CO在b极的反应式为CO－2e－＋O2－===CO2
D．相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料
答案　B
解析　燃料电池中，通入空气的电极为该电池的正极，A正确；电池工作时，电子由b极经外电路流向a极，B错误；CO在b极被氧化为CO2，电极反应式为CO－2e－＋O2－===CO2，C正确；H2、CO与O2发生反应生成H2O、CO2时，化学计量数之比均为2∶1，因此相同状况下a极消耗1 L O2的同时，理论上b极消耗2 L燃料，D正确。
3.2新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图，该电池总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A．电池正极区的电极反应为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
B．电极B为负极，MnO2层的作用是提高原电池的工作效率
C．燃料电池每消耗3 mol H2O2，理论上电路中通过的电子数为6NA
D．燃料电池在放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移
答案　C
解析　电池总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，结合图示，电极A反应为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，电极A为负极，A错误；电极B反应式为H2O2＋2e－===2OH－，电极B为正极，B错误；反应中H2O2中O元素的化合价由－1价降低为－2价，每消耗3 mol H2O2，理论上电路中通过电子的物质的量为6 mol，数目为6NA，C正确；燃料电池在放电过程中，阳离子Na＋从负极区向正极区迁移，D错误。
3.3某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极
B．a极的电极反应式为C6H5CHO＋13H2O＋32e－===7CO2＋32H＋
C．a极消耗的C6H5CHO和b极消耗的NO的物质的量之比为5∶32
D．该电池装置在加热条件下工作效率会更高
答案　C
解析　在电极b硝酸根离子中氮元素化合价由＋5价降低为0价，则该电极为正极，电极a为负极，电子由a极经导线流向b极，H＋移向正极，即b电极，A错误；a极为负极，电极反应式为C6H5CHO＋13H2O－32e－===7CO2＋32H＋，B错误；b电极为正极，1个硝酸根离子转移5个电子，a电极1个C6H5CHO转移32个电子，根据两个电极转移电子数相等得到a极消耗的C6H5CHO和b极消耗的NO的物质的量之比为5∶32，C正确；加热时微生物会变性，效率会降低，D错误。
3.4如图所示为NH3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是
A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应
B．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
C．燃料电池可以把化学能全部转化为电能
D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移
【答案】C
【解析】由图可知，氮元素价态升高失电子，故b极为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，a极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
A．电池工作时，a极为正极，O2得到电子，发生还原反应，故A正确；B．b极为负极，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故B正确；C．燃料电池是将化学能转变为电能的装置，但仍有部分化学能转化为热能，不可能完全转化为电能，故C错误；D．电池工作时，阳离子(Na+)向正极(a极)移动，故D正确；故选：C。
3.5直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g
【答案】C
【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极: 。
【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。
(
模块
三
分层训练
)
1．下列有关如图所示铅蓄电池的说法不正确的是
A．放电时，被还原
B．放电时，电解质溶液减小
C．放电时，两极材料均逐渐转变为
D．充电时，原极接电源的负极即可复原
【答案】B
【分析】放电时，Pb为负极，发生氧化反应，电极反应为，正极为发生还原反应，电极的反应为，充电时，负极为阴极，正极为阳极，电极反应与放电时相反。
【解析】A．放电时，作正极，化合价降低，得到电子，被还原，故A正确；B．放电时，铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液pH增大，故B错误；C．由分析中的电极反应可知，放电时，两极材料均逐渐转变为，故C正确；D．充电时，原Pb电极为电解池的阴极，与电源负极相连，故D正确；故选B。
2．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极反应为：H2+CO→H2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是
A．正极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e-
B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子
C．放电时CO向负极移动
D．放电时电子向负极移动
【答案】C
【解析】A．该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH-，正极反应为O2+4e-+2CO2=2CO，故A错误；B．由总反应式2H2+O2=2H2O可知，转移4mol电子可产生2mol水，因此供应1mol水蒸气只需要转移2mol电子，故B错误；C．电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，故C正确；D．放电时电子由负极沿导线向正极移动，故D错误；故选C。
3．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是
A．电极a是负极
B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小
C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能
D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性
【答案】B
【分析】该电池a的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，a为负极，b的电极反应为：O2+4e +4H+=2H2O，为原电池的正极。
【解析】A．据分析，a为负极，A正确；B．电池工作时，KOH溶液中的K+通过阳离子交换膜进入K2SO4溶液，H2SO4溶液中的通过阴离子交换膜进入K2SO4溶液，则电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变大，B错误；C．该反应的总反应式为：H++OH =H2O，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；D．酸性条件下发生反应O2+4e +4H+=2H2O，碱性条件下发生反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，所以酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性，D正确；故选B。
4．我国学者利用催化剂的选择性(可选择性的促进某种反应的进行)成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池(装置如图，固体电解质只允许钠离子通过)，有望用于航海指示灯的能源。下列说法正确的是
A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高
B．放电时，钠电极的电势高于催化电极
C．催化电极的电极反应式为：
D．放电时，电路中转移2mol电子，钠电极质量减少46g
【答案】D
【分析】由题意和示意图可知，钠为活泼金属，故钠极为负极，负极反应为Na－e-=Na+，催化电极为正极，故正极反应为2H2O+4e-+O2=4OH-；
【解析】A．有机液若换为稀硫酸，金属钠是活泼金属，会与酸发生剧烈的反应，会导致金属钠被消耗，电池使用效率下降，故A错误；B．放电时，钠为负极，正极电极的电势高于负极，故B错误；C．放电时，催化电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为：2H2O+4e-+O2=4OH-，故C错误；D．根据电子守恒，每转移2mol电子，理论上有2mol Na反应溶解，钠电极质量减少46g ，故D正确；故选D。
5．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射，并顺利完成与天和核心舱对接。核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为：。下列说法正确的是
A．锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池
B．锂离子蓄电池放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移
C．充电时，负极的电极反应式为：
D．锂离子蓄电池和太阳电池翼，均是将化学能转变为电能的装置
【答案】A
【解析】A．锂属于轻金属，所以锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池，故A正确；B．锂离子蓄电池放电时，阳离子在电解质中由负极向正极迁移，故B错误；C．锂离子蓄电池充电时，锂离子在阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为：xLi+ + C6+xe-= LixC6， 故C错误；D．太阳电池翼可将太阳能转化为电能，锂离子蓄电池是把化学能转化为电能的装置，故D错误；故选A。
6．一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是
A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化
C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCH3COO-被还原时有4molNa+进入b极区
【答案】B
【分析】a极为原电池的负极，醋酸跟变为二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3COO--8e-+2H2O=CO2↑+7H+，同时可实现海水淡化，所以隔膜一为阴离子交换膜，海水中氯离子透过离子交换膜，实现海水淡化。
【解析】A．图中a极变为，表明发生氧化反应，a极为负极，则b极为正极，故a极的电势低于b极，A项错误；B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，结合原电池原理和电极判断，NaCl溶液中向右移动，向左移动，将NaCl溶液替换为海水可实现海水淡化，B项正确；C．升高温度，可能会使微生物的蛋白质变性，造成电池工作效率降低，C项错误；D．a极的电极反应式为，故被氧化时有进入b极区，D项错误。故选B。
7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移
B．图乙：负极的电极反应式为
C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变
【答案】C
【解析】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误；B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误；C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确；D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误；故答案为C。
8．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是
A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极
B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L
C．Pt(a)电极的反应式为
D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动
【答案】D
【分析】在甲醇燃料电池中，燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳，a是负极；氧气得电子发生还原反应生成水，b是正极。
【解析】A．a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确；B．根据，该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，消耗0.25mol氧气，则标况下消耗的体积为5.6L，故B正确；C．甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则电极的反应式为，故C正确；D．a是负极、b是正极，该燃料电池工作时由a极室向b极室移动，故D错误；答案选D。
9．铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是
A．放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，负极质量增加96g
B．放电时正极反应式 PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2+＋2H2O
C．充电一段时间电解质溶液电阻减小
D．若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗1molPb，在阴极产生2molNaOH
【答案】B
【分析】分析电池总反应式中元素的价态变化可以看出，Pb是负极，发生氧化反应，PbO2是正极，发生还原反应。
【解析】A．在铅酸电池中，Pb为负极，失去电子被氧化为PbSO4，电极反应式为：Pb-2e-+=PbSO4，电极由Pb→PbSO4，负极质量增加；外电路通过2mol电子时，负极板增加的质量为1mol×96g/mol=96g，A正确；B．放电时，二氧化铅为正极，发生还原反应，电极反应式为：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，B错误；C．充电一段时间，生成硫酸的量增加，导电能力增强，电阻减小，C正确；D．每消耗1molPb，转移的电子为2mol，电解饱和食盐水中，阴极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即阴极产生2molNaOH，D正确；答案选B。
10．全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．放电时，A极电势比B极电势高
B．充电时，B极和电源的正极相连
C．充电时，电子移动方向为A极→隔膜→B极
D．放电时，B极反应式为
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，H+由A极进入B极，则A为负极，B为正极，充电时，H+由B极进入A极，则A为阴极，B为阳极，以此解答。
【解析】A．由分析可知，放电时，A为负极，B是正极，B极电势比A极电势高，A错误；B．由分析可知，放电时，B为正极，充电时，B与正极相连，做阳极，B正确；C．由分析可知，充电时，A为阴极，B为阳极，电子移动方向为B极→电源→A极，C错误；D．由分析可知，放电时，B极为正极，得到电子生成，电极方程式为：，D错误；答案选B。
11．回答下列问题。
（1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应：
H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2
①电极a上发生电极反应式： 。
②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。
（2）FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行：
第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。
（3）如图2为钠硫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：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。
（4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为 极，Y极反应式： 。
②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。
【答案】（1）SO2-2e-+2H2O═4H++SO 2mol
（2）+2e-=2S2-+Fe
（3）xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx) 作为电解质的同时又将钠和硫隔开
（4）正 2Cl--2e-=Cl2↑ 2 X
【解析】（1）①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2-2e-+2H2O═4H++SO，
②理论上1mol H2S参加反应，H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2，生成2molSO2，在电极上发生氧化反应，转移电子总数4e-，阴极上电极反应：I2+2H++2e-=2HI，2HI H2↑+I2，电极上生成4molHI，所以理论上生成2mol氢气；（2）原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2-．原电池原理可知，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li-e-=Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+=Fe+2Li++2S2-，用该反应减去负极反应式，消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe；
（3）原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx)，M作为电解质的同时又将钠和硫隔开；
（4）①X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑；
②由电荷守恒可知，Y极生成1molCl2时，电路中转移2mol电子，有2mol锂离子移向X极(正极)。
12．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。
（1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。
①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)极移动。
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为 。
（2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。
则负极电极反应式： 。则正极电极反应式： 。
（3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。
①铅酸蓄电池的负极材料 (填“Pb”或“PbO2”)极。
②放电时负极电极反应式为 。充电时的阳极反应式： 。
【答案】（1）b X
（2）
（3）Pb
【解析】（1）①氢氧燃料电池中氢气一极发生氧化反应为负极、氧气一极发生还原反应为正极，由电子流向可知，氧气从b口通入；电池工作时，阴离子向负极移动，故OH-向X极移动。
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应为氢气失去电子生成水，反应为；
（2）由总反应可知，锌发生氧化反应为负极、氧化银发生还原反应为正极，故负极电极反应式：，则正极电极反应式：；
（3）①铅酸蓄电池中放电时铅金属发生氧化反应，故负极材料为Pb极。
②放电时负极电极反应为铅失去电子生成硫酸铅，为；充电时的阳极硫酸铅失去电子发生氧化反应生成氧化铅，反应式：。
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第19讲 化学电源
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模块导航
)
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模块一
一次电池
)
1．化学电源的分类
是化学电源的雏形，常分为如下三类：
(1)一次电池：也叫做 ，放电后不可再充电。
(2)二次电池：又称 或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。
(3)燃料电池：连续地将 和 的化学能直接转化为电能的化学电源。
2．一次电池
一次电池也叫干电池。放电后不可再充电的电池。
碱性锌锰电池
(1)电池构造
负极反应物： ；正极反应物： ；电解质： 。
(2)工作原理
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极： ；
正极： 。
【例1 】日常所用锌锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋，2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)。下列有关锌锰干电池的叙述正确的是(　　)
A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
B．干电池可实现电能向化学能的转化
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
【例2 】体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列关于该电池的说法正确的是(　　)
A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应
B．该电池放电时溶液中的K＋向Zn电极移动
C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极
D．该电池的负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
(
模块
二
二次电池
)
1．二次电池
又称 或 ，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
2．铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
(1)负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 。
(2)放电反应原理
①负极反应式：
②正极反应式：
③放电过程中，负极质量 ，稀H2SO4的浓度 。
(3)充电反应原理：充电过程与其放电过程相反。
(4)铅酸蓄电池的优缺点
①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。
②缺点：比能量低、笨重。
3．锂电池的类型
锂电池 装置图 说明
Li-CO2电池 4Li＋3CO22Li2CO3＋C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动) 放电时： 锂极为负极，负极反应式： Li－e－＝Li＋ 铱基电极为正极，正极反应式：
LiFePO4-C电池 Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C (隔膜只允许Li＋通过，向正极移动，LixC6中C元素为0价) 放电时： M为负极，负极反应式： N为正极，正极反应式：
全固态锂-硫电池 16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8) (Li＋移向电极a)，电极a掺有石墨烯，可增强电极导电性 放电时： 电极b是负极，负极反应式： 电极a是正极，正极反应式(第一步)：
LiCoO2-C电池 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋6C (放电过程中，Li＋从负极脱出，嵌入正极) 放电时： N为负极，负极反应式： M为正极，正极反应式：
锂-空气电池 4Li＋O2＋2H2O4LiOH (Li＋移向B极) 放电时： A为负极，负极反应式： B为正极，正极反应式： (电解液a不能是水溶液，因为金属锂可与水反应)
【例3 】一种锂离子电池的负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为钴酸锂(LiCoO2)，电解质溶液为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)，电池反应原理如下：
LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy
当电池放电时：
负极反应式： ；
正极反应式： 。
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间，完成化学能与电能的相互转化。
【例4 】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：
(1)高铁电池的负极材料是____________，放电时负极的电极反应式为_________________。
(2)放电时，正极发生______(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为___________。放电时，____(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
(
模块
三
燃料电池
)
1．燃料电池
燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转化为 的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
2．氢氧燃料电池
(1)基本构造
(2)工作原理
酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH)
负极反应
正极反应
总反应
3．燃料电池电极反应式的书写方法
(1)负极为燃料，失电子，发生氧化反应。
如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法：
第一步　确定生成物
CH4；
第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒
H4－8e－―→O＋H2O；
第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒
CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O；
第四步　最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
(2)正极为氧气，得电子，发生还原反应。
由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，
酸性电解质溶液： 碱性电解质溶液：
固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－；
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
【例5 】从理论上讲，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，如甲烷、乙醇、肼(N2H4)等。请写出以下原电池的电极反应：
(1)甲烷燃料电池
①电解质溶液：KOH溶液
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－；
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；
总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
②电解质溶液：稀硫酸
正极：
负极：
总反应：
(2)乙醇燃料电池
①电解质溶液：KOH溶液
正极：
负极：C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O；
总反应式：C2H5OH＋3O2＋4OH－===2CO＋5H2O。
②电解质溶液：稀硫酸
正极：
负极：
总反应式：
【例6 】如图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列叙述不正确的是(　　)
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
【例7 】我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许K＋、H＋通过)，下列说法错误的是(　　)
A．物质A可以是硫酸氢钾
B．左侧为电池负极，HCOO－发生氧化反应生成HCO
C．该燃料电池的总反应为2HCOOH＋O2＋2OH－===2HCO＋2H2O
D．右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，左侧有1 mol K＋通过半透膜移向右侧
(
题型归纳
)
【题型1 一次电池】
1.1碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A．电池为二次电池
B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动
C．电池工作时，发生氧化反应
D．负极的电极反应式为：
1.2 电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：
下列说法错误的是
A．负极材料为，发生氧化反应
B．正极反应式为
C．有助于电池内部的导电
D．电池工作时向电极移动
1.3银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法不正确的是
A．锌作负极，失去电子
B．正极为Ag2O，发生还原反应
C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn
D．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
1.4锂氟化碳电池的稳定性很高。电解质溶液为LiClO4的乙二醇二甲醚(CH3OCH2CH2OCH3)溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示：
下列说法正确的是(　　)
A．外电路电子由b流向a
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C
【题型2 二次电池】
2.1如图所示是铅酸蓄电池构造图，下列说法不正确的是(　　)
A．铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B．电池工作时，H＋移向Pb极
C．电池工作时，电子由Pb极通过外电路流向PbO2极
D．电池工作时，负极发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4
2.2我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极
B．放电时，正极的电极反应式为：
C．充电时，Mg电极接外电源的正极
D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol
2.3下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是
A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动
B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OH-=ZnO+2H2O
C．充电时，阳极附近pH减小
D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2
【题型3 燃料电池】
3.1某新型燃料电池利用民用燃气为燃料，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．通入空气的电极为该电池的正极
B．电池工作时，电子由b极经电解质流向a极
C．CO在b极的反应式为CO－2e－＋O2－===CO2
D．相同状况下a极消耗1 L O2，理论上b极消耗2 L燃料
3.2新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图，该电池总反应为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A．电池正极区的电极反应为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
B．电极B为负极，MnO2层的作用是提高原电池的工作效率
C．燃料电池每消耗3 mol H2O2，理论上电路中通过的电子数为6NA
D．燃料电池在放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移
3.3某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极
B．a极的电极反应式为C6H5CHO＋13H2O＋32e－===7CO2＋32H＋
C．a极消耗的C6H5CHO和b极消耗的NO的物质的量之比为5∶32
D．该电池装置在加热条件下工作效率会更高
3.4如图所示为NH3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是
A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应
B．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
C．燃料电池可以把化学能全部转化为电能
D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移
3.5直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g
(
模块
三
分层训练
)
1．下列有关如图所示铅蓄电池的说法不正确的是
A．放电时，被还原
B．放电时，电解质溶液减小
C．放电时，两极材料均逐渐转变为
D．充电时，原极接电源的负极即可复原
2．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极反应为：H2+CO→H2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是
A．正极反应为4OH-→2H2O+O2↑+4e-
B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子
C．放电时CO向负极移动
D．放电时电子向负极移动
3．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是
A．电极a是负极
B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小
C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能
D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性
4．我国学者利用催化剂的选择性(可选择性的促进某种反应的进行)成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池(装置如图，固体电解质只允许钠离子通过)，有望用于航海指示灯的能源。下列说法正确的是
A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高
B．放电时，钠电极的电势高于催化电极
C．催化电极的电极反应式为：
D．放电时，电路中转移2mol电子，钠电极质量减少46g
5．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射，并顺利完成与天和核心舱对接。核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为：。下列说法正确的是
A．锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池
B．锂离子蓄电池放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移
C．充电时，负极的电极反应式为：
D．锂离子蓄电池和太阳电池翼，均是将化学能转变为电能的装置
6．一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是
A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化
C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCH3COO-被还原时有4molNa+进入b极区
7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移
B．图乙：负极的电极反应式为
C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变
8．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是
A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极
B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L
C．Pt(a)电极的反应式为
D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动
9．铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是
A．放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，负极质量增加96g
B．放电时正极反应式 PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2+＋2H2O
C．充电一段时间电解质溶液电阻减小
D．若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗1molPb，在阴极产生2molNaOH
10．全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．放电时，A极电势比B极电势高
B．充电时，B极和电源的正极相连
C．充电时，电子移动方向为A极→隔膜→B极
D．放电时，B极反应式为
11．回答下列问题。
（1）通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应：
H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2
①电极a上发生电极反应式： 。
②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。
（2）FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行：
第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。
（3）如图2为钠硫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：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。
（4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为 极，Y极反应式： 。
②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。
12．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。
（1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。
①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)极移动。
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为 。
（2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。
则负极电极反应式： 。则正极电极反应式： 。
（3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。
①铅酸蓄电池的负极材料 (填“Pb”或“PbO2”)极。
②放电时负极电极反应式为 。充电时的阳极反应式： 。
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