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第2课时　化学电源
学习目标
1.了解常见的化学电源，能运用原电池思维模型分析其工作原理。 2.了解化学电源的发展史，能列举常见的化学电源；能从物质变化和能量变化的角度分析新型电池的研发和利用，培养责任意识和创新精神。
知识点一　一次电池　二次电池
1.化学电源概述
（1）化学电源的分类
原电池是各种化学电源的雏形，常分为　　　　、　　　　和　　　　等。
（2）化学电池的优点
具有能量转化效率高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
（3）判断电池优劣的主要标准
①比能量：电池单位质量或单位体积所能输出　　　　的多少。
②比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③电池可储存时间的长短。
（4）废旧电池的危害与处理
①危害：废旧电池中常含有　　　　、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
②处理：回收利用，这样既可以减少环境污染，又可以节约资源。
2.一次电池
（1）一次电池
一次电池也叫干电池，放电后不可再充电的电池。
（2）常见的一次电池
一次电池（干电池）
（3）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＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
正极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.二次电池
（1）二次电池
又称　　　　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，其简易装置图、放电反应和充电反应如图所示：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
①负极是　　　　，正极是　　　　，电解质溶液是　　　　。
②放电反应原理
a.负极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
b.正极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
c.放电过程中，负极和正极质量的变化是均　　　　，均生成　　　　，稀硫酸的浓度　　　　，pH　　　　。
③铅酸蓄电池的优缺点
a.优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。
b.缺点：比能量低、笨重、废弃电池会污染环境。
（3）锂离子电池
电极 电极反应
负极 嵌锂石墨（LixCy）：LixCy－xe－xLi＋＋Cy
正极 钴酸锂（LiCoO2）：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2
总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy
反应过程：放电时，Li＋由石墨中脱嵌移向　　　　极，嵌入钴酸锂晶体中；充电时，Li＋从　　　　　　中脱嵌，由　　　　极回到　　　　极，嵌入　　　　中。这样在放电、充电时，Li＋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。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使碱性锌锰电池比能量高、可储存时间长。（　　）
（2）镍镉电池不能随意丢弃的重要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵。（　　）
（3）铅酸蓄电池中的PbO2为负极。（　　）
（4）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。（　　）
（5）铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g。（　　）
2.（教材改编题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2，下列关于该电池的说法中错误的是（　　）
A.Zn发生还原反应，MnO2发生氧化反应
B.负极反应式：Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2
C.电池工作时，电子由Zn经外电路流向MnO2极
D.正极反应式：MnO2＋2e－＋H2OMnO（OH）＋OH－
3.高铁电池是一种新型可充电电池，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：
（1）高铁电池放电时负极材料是　　　　，放电时负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）放电时，正极发生　　　　（填“氧化”或“还原”）反应；正极反应式为　　　　　　　　　　。
归纳总结
二次电池的充、放电原理
（1）充电电池是既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。
（2）充、放电时电池电极上发生的反应
即“正接正、负接负”。
知识点二　燃料电池
1.燃料电池
燃料电池是一种连续地将　　　　和氧化剂的化学能直接转化为　　　　的化学电源。燃料电池的电极本身不参与电极反应，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 H2＋O2H2O
3.燃料电池的优点
（1）工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。
（2）能量转换率高，有利于节约能源。
（3）排放时废弃物少，绿色环保。
提醒：燃料电池的燃料除H2外，还有烃、乙醇、甲醇、肼（N2H4）、氨、CO、煤气等。
4.电池（燃料电池）电极反应式的书写
（1）负极反应式
①守恒分析法（书写步骤）
第一步：把反应物（还原剂）和生成物（氧化产物）一对一写好；
第二步：用电子调平化合价（平电子）；
第三步：用离子调平电荷（平电荷）；
第四步：用物质（多为氧化物）调平原子（平原子）。
例如，“丙烷—空气”碱性燃料电池的负极反应：
C3H83C（一对一） C3H8－20e－3C（平电子） C3H8－20e－＋26OH－3C（平电荷） C3H8－20e－＋26OH－3C＋17H2O（平原子）。
②反应式相减法
总体思路：负极反应＝总反应－正极反应
（2）燃料电池正极O2为反应物时电极反应式
由于电解质溶液不同，其电极反应式各不相同
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－2C。
（3）燃料电池中产物的判断
①HH＋，HH2O；
②CC，CCO2；
③NN2。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）燃料电池所有能量均转化为电能。（　　）
（2）燃料电池中通入燃料的一极为正极。（　　）
（3）氢氧燃料电池（酸性电解质）中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O。（　　）
（4）燃料电池电极材料本身不参与化学反应。（　　）
2.（教材改编题）根据甲醇在碱性电解质溶液（如NaOH）中生成C和水的反应，设计一种燃料电池，该燃料电池工作时，负极上发生的反应为（　　）
A.CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋
B.O2＋4H＋＋4e－2H2O
C.CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O
D.4OH－－4e－O2↑＋2H2O
3.下面为3种燃料电池的工作原理示意图。
（1）A中，电池内部传导的离子是　　　　，负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）B中，电池内部传导的离子是　　　　，正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）C中，电池内部传导的离子是　　　　，正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1.氢氧燃料电池可以应用在宇宙飞船上，下列说法正确的是（　　）
A.电池负极发生还原反应
B.电池可以连续使用
C.正极附近溶液的pH减小
D.消耗5.6 L氢气时转移的电子数为0.5NA
2.（2024·北京高考3题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A.石墨作电池的负极材料
B.电池工作时，N向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应
D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－Zn2＋
3.（鲁科版改编题）纽扣电池的两极材料分别是Zn和Ag2O，离子导体是KOH溶液，其电池总反应为Zn＋Ag2O2Ag＋ZnO。下列说法正确的是（　　）
A.Zn是负极，电极反应式：Zn－2e－Zn2＋
B.Ag2O是正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－
C.电池工作时，溶液中的OH－向正极移动，K＋向负极移动
D.电池放电过程中，溶液的pH下降
4.如图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解液为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O22H2O，回答下列问题：
（1）通H2的一极为电池的　　　　极（填“正”或“负”）。
（2）b极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）每转移0.2 mol电子，消耗H2的体积为　　　　L（标准状况下）。
（4）若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质（传导O2－），去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：完成课后作业　第四章　第一节　第2课时
阶段重点练（五）
5 / 6第2课时　化学电源
学习目标
1.了解常见的化学电源，能运用原电池思维模型分析其工作原理。 2.了解化学电源的发展史，能列举常见的化学电源；能从物质变化和能量变化的角度分析新型电池的研发和利用，培养责任意识和创新精神。
知识点一　一次电池　二次电池
1.化学电源概述
（1）化学电源的分类
原电池是各种化学电源的雏形，常分为　一次电池　、　二次电池　和　燃料电池　等。
（2）化学电池的优点
具有能量转化效率高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
（3）判断电池优劣的主要标准
①比能量：电池单位质量或单位体积所能输出　电能　的多少。
②比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③电池可储存时间的长短。
（4）废旧电池的危害与处理
①危害：废旧电池中常含有　重金属　、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
②处理：回收利用，这样既可以减少环境污染，又可以节约资源。
2.一次电池
（1）一次电池
一次电池也叫干电池，放电后不可再充电的电池。
（2）常见的一次电池
一次电池（干电池）
（3）碱性锌锰电池
①电池构造
负极反应物：　锌粉　；正极反应物：　MnO2　；电解质：　KOH　。
②工作原理
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。
负极反应式：　Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2　；
正极反应式：　MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－　。
3.二次电池
（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，其简易装置图、放电反应和充电反应如图所示：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
①负极是　Pb　，正极是　PbO2　，电解质溶液是　稀硫酸　。
②放电反应原理
a.负极反应式是　Pb＋S－2e－PbSO4　；
b.正极反应式是　PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O　；
c.放电过程中，负极和正极质量的变化是均　增大　，均生成　PbSO4　，稀硫酸的浓度　减小　，pH　增大　。
③铅酸蓄电池的优缺点
a.优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。
b.缺点：比能量低、笨重、废弃电池会污染环境。
（3）锂离子电池
电极 电极反应
负极 嵌锂石墨（LixCy）：LixCy－xe－xLi＋＋Cy
正极 钴酸锂（LiCoO2）：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2
总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy
反应过程：放电时，Li＋由石墨中脱嵌移向　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，Li＋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。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使碱性锌锰电池比能量高、可储存时间长。（　×　）
（2）镍镉电池不能随意丢弃的重要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵。（　×　）
（3）铅酸蓄电池中的PbO2为负极。（　×　）
（4）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。（　×　）
（5）铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g。（　×　）
2.（教材改编题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2，下列关于该电池的说法中错误的是（　　）
A.Zn发生还原反应，MnO2发生氧化反应
B.负极反应式：Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2
C.电池工作时，电子由Zn经外电路流向MnO2极
D.正极反应式：MnO2＋2e－＋H2OMnO（OH）＋OH－
解析：A　电池工作时，Zn作负极发生氧化反应，MnO2作正极发生还原反应，A项错误。
3.高铁电池是一种新型可充电电池，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：
（1）高铁电池放电时负极材料是　Zn　，放电时负极反应式为　Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2　。
（2）放电时，正极发生　还原　（填“氧化”或“还原”）反应；正极反应式为　Fe＋3e－＋4H2OFe（OH）3＋5OH－　。
解析：放电时，电池的负极上发生氧化反应，负极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2；正极上发生还原反应，正极反应式为Fe＋3e－＋4H2OFe（OH）3＋5OH－。
归纳总结
二次电池的充、放电原理
（1）充电电池是既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。
（2）充、放电时电池电极上发生的反应
即“正接正、负接负”。
知识点二　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。燃料电池的电极本身不参与电极反应，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 H2－2e－2H＋ H2－2e－＋2OH－2H2O
正极 反应 O2＋2e－＋2H＋H2O O2＋2e－＋H2O2OH－
总反应 H2＋O2H2O
3.燃料电池的优点
（1）工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，能连续不断地提供电能。
（2）能量转换率高，有利于节约能源。
（3）排放时废弃物少，绿色环保。
提醒：燃料电池的燃料除H2外，还有烃、乙醇、甲醇、肼（N2H4）、氨、CO、煤气等。
4.电池（燃料电池）电极反应式的书写
（1）负极反应式
①守恒分析法（书写步骤）
第一步：把反应物（还原剂）和生成物（氧化产物）一对一写好；
第二步：用电子调平化合价（平电子）；
第三步：用离子调平电荷（平电荷）；
第四步：用物质（多为氧化物）调平原子（平原子）。
例如，“丙烷—空气”碱性燃料电池的负极反应：
C3H83C（一对一） C3H8－20e－3C（平电子） C3H8－20e－＋26OH－3C（平电荷） C3H8－20e－＋26OH－3C＋17H2O（平原子）。
②反应式相减法
总体思路：负极反应＝总反应－正极反应
（2）燃料电池正极O2为反应物时电极反应式
由于电解质溶液不同，其电极反应式各不相同
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－2C。
（3）燃料电池中产物的判断
①HH＋，HH2O；
②CC，CCO2；
③NN2。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）燃料电池所有能量均转化为电能。（　×　）
（2）燃料电池中通入燃料的一极为正极。（　×　）
（3）氢氧燃料电池（酸性电解质）中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O。（　√　）
（4）燃料电池电极材料本身不参与化学反应。（　√　）
2.（教材改编题）根据甲醇在碱性电解质溶液（如NaOH）中生成C和水的反应，设计一种燃料电池，该燃料电池工作时，负极上发生的反应为（　　）
A.CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋
B.O2＋4H＋＋4e－2H2O
C.CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O
D.4OH－－4e－O2↑＋2H2O
解析：C　CH3OH中碳元素的化合价为－2价，1 mol CH3OH转化成C失去6 mol e－，故负极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O，C项正确。
3.下面为3种燃料电池的工作原理示意图。
（1）A中，电池内部传导的离子是　O2－　，负极的电极反应式为　H2－2e－＋O2－H2O　。
（2）B中，电池内部传导的离子是　H＋　，正极的电极反应式为　O2＋4e－＋4H＋2H2O　。
（3）C中，电池内部传导的离子是　C　，正极的电极反应式为　O2＋4e－＋2CO22C　。
1.氢氧燃料电池可以应用在宇宙飞船上，下列说法正确的是（　　）
A.电池负极发生还原反应
B.电池可以连续使用
C.正极附近溶液的pH减小
D.消耗5.6 L氢气时转移的电子数为0.5NA
解析：B　电池负极发生氧化反应，A错误；在氢氧燃料电池中，由于燃料及氧化剂在装置外，可以不断补充，因此该电池能够连续使用，B正确；正极附近溶液的pH增大，C错误；未说明H2所处的外界条件，因此不能根据其体积大小确定其物质的量，也就不能计算反应过程中转移电子的数目，D错误。
2.（2024·北京高考3题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A.石墨作电池的负极材料
B.电池工作时，N向负极方向移动
C.MnO2发生氧化反应
D.锌筒发生的电极反应为Zn－2e－Zn2＋
解析：D　A项，酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，错误；B项，原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，错误；C项，MnO2发生还原反应，错误；D项，锌筒为负极，负极发生氧化反应Zn－2e－Zn2＋，正确。
3.（鲁科版改编题）纽扣电池的两极材料分别是Zn和Ag2O，离子导体是KOH溶液，其电池总反应为Zn＋Ag2O2Ag＋ZnO。下列说法正确的是（　　）
A.Zn是负极，电极反应式：Zn－2e－Zn2＋
B.Ag2O是正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－
C.电池工作时，溶液中的OH－向正极移动，K＋向负极移动
D.电池放电过程中，溶液的pH下降
解析：B　Zn是负极，电极反应式：Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O，Ag2O是正极，电极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－，A项错误，B项正确；电池工作时，OH－向负极移动，K＋向正极移动，C项错误；由总反应式可知，电池工作时，电解质溶液的pH基本不变，D项错误。
4.如图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解液为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O22H2O，回答下列问题：
（1）通H2的一极为电池的　负　极（填“正”或“负”）。
（2）b极上的电极反应式为　O2＋4H＋＋4e－2H2O　。
（3）每转移0.2 mol电子，消耗H2的体积为　2.24　L（标准状况下）。
（4）若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为　CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O　。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH　减小　（填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质（传导O2－），去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为　CO－2e－＋O2－CO2　。
解析：（1）电池总反应为2H2＋O22H2O，氢气发生氧化反应，通H2的一极为电池的负极。
（2）b极为正极，正极上氧气发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O。
（3）由H2－2e－2H＋可知，每转移0.2 mol电子，消耗H2 0.1 mol，在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。
（4）①若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O。
②电池的总反应为CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O，电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质（传导O2－），去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CO－2e－＋O2－CO2。
题组一　一次电池
1.（2025·黑龙江学业考试）电池放电后不能充电的电池属于一次电池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是（　　）
A.铅酸蓄电池 B.锌锰干电池
C.镍氢电池 D.锂离子电池
解析：B　铅酸蓄电池属于二次电池，A错误；锌锰干电池属于一次电池，B正确；镍氢电池放电后可充电，属于二次电池，C错误；锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，D错误。
2.（2024·江苏高考8题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
解析：C　Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－。A项，电池工作时，MnO2为正极，发生还原反应，错误；B项，电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，错误；C项，环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，正确；D项，由电极反应式MnO2＋e－＋H2OMnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，错误。
3.微型锂碘电池可用作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－。下列有关说法正确的是（　　）
A.正极反应：2Li－2e－2Li＋
B.负极反应：I2＋2e－2I－
C.总反应：2Li＋I22LiI
D.金属锂作正极
解析：C　该电池中Li的活泼性强，作负极，其电极反应为2Li－2e－2Li＋，B、D错误；正极反应为I2＋2e－2I－，A错误；总反应为2Li＋I22LiI，C正确。
题组二　二次电池
4.机动车使用的铅酸蓄电池构造如图所示。放电时，其电池反应的方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。电池工作时，下列说法错误的是（　　）
A.铅电极的电极反应式：Pb－2e－＋SPbSO4
B.铅作负极
C.电子从铅电极经稀硫酸流向二氧化铅电极
D.二氧化铅发生还原反应
解析：C　根据总反应式知，Pb生成PbSO4，铅元素的化合价升高，PbO2生成PbSO4，铅元素的化合价降低，因此铅电极为负极，电极反应式：Pb－2e－＋SPbSO4，A、B正确；电子从铅电极经导线流向PbO2电极，不会经过电解液，C错误；PbO2发生还原反应，D正确。
5.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，电池的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2OFe（OH）2＋2Ni（OH）2。下列有关该电池的说法错误的是（　　）
A.电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe
B.电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－Fe（OH）2
C.电池放电过程中，正极附近溶液的酸性增强
D.电池放电时，正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－
解析：C　该电池放电时金属Fe发生氧化反应为负极，Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解质溶液为碱性溶液，A正确；放电时，负极铁被氧化生成Fe2＋，因为电解质溶液为碱性溶液，所以负极反应为Fe＋2OH－－2e－Fe（OH）2，B正确；放电时正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－，C错误，D正确。
6.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，下列叙述错误的是（　　）
A.放电时负极反应为 Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2
B.放电时正极发生氧化反应
C.放电时每转移2 mol电子，反应的锌是65 g
D.充电时电能转化为化学能
解析：B　根据电池的总反应可知，高铁电池放电时锌作负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，A正确；放电时正极发生还原反应，B错误；根据负极反应式：Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，每转移2 mol电子，消耗1 mol锌，故反应的锌是65 g，C正确；充电时电能转化为化学能，D正确。
题组三　燃料电池
7.燃料电池是一种利用能源物质的新形式，比如我们可用熔融的K2CO3作电解质，惰性材料作电极，一极通入CH2CH2，另一极通入O2、CO2。下列说法错误的是（　　）
A.电池的总反应式为CH2CH2＋3O22CO2＋2H2O
B.正极发生的电极反应为3O2＋6CO2＋12e－6C
C.负极发生的电极反应为CH2CH2＋6C－12e－8CO2＋2H2O
D.通入乙烯的一极为正极
解析：D　通入的乙烯作为燃料，发生氧化反应，通入乙烯的一极为负极，D错误。
8.NH3-O2燃料电池装置如图所示，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.燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D.电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移
解析：C　电极b上氨气中发生氧化反应，生成氮气，电解液为NaOH溶液，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－N2＋6H2O，B正确；燃料电池是由化学能转化为电能，C错误；电池工作时，阳离子移向正极，Na＋向电极a移动，D正确。
9.如图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O。下列说法错误的是（　　）
A.左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇
B.正极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－
C.负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋
D.该电池提供1 mol e－，消耗0.25 mol氧气
解析：B　由电池总反应可知，负极反应为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋，正极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O；根据电子流向，可知a处通甲醇，b处通O2；由正极反应可知，当电池提供1 mol电子时，消耗1 mol×＝0.25 mol O2。
10.某用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统的工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.电池的负极反应为Mg－2e－Mg2＋
B.电池工作时，H＋向负极移动
C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D.电池总反应是Mg＋H2O2＋2H＋Mg2＋＋2H2O
解析：B　该燃料电池中Mg为负极，电极反应为Mg－2e－Mg2＋，A正确；Pt为正极，电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，总反应为Mg＋H2O2＋2H＋Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使溶液中c（H＋）减小，pH增大，C、D正确；原电池中阳离子移向正极，即H＋移向正极，B错误。
11.（鲁科版习题）热激活电池（又称热电池）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＋CaCaCl2＋Li2SO4＋Pb关于该电池的下列说法中，正确的是（　　）
A.负极的电极反应：Ca＋2Cl－－2e－CaCl2
B.放电过程中，Li＋向钙电极移动
C.正极反应物为LiCl
D.常温时，在正、负极之间连上电流表，指针发生偏转
解析：A　依据总反应中元素化合价的变化可知，Ca为负极（0价→＋2价），电极反应式为Ca－2e－＋2Cl－CaCl2，PbSO4电极为正极（＋2价→0价），电极反应式为PbSO4＋2e－＋2Li＋Pb＋Li2SO4。常温下，电解质不能熔化，不导电，不能形成原电池，故电流表指针不偏转，选A。
12.某锂锰一次电池的结构如图所示，电池工作时MnO2转化为LiMnO2，下列说法错误的是（　　）
A.电极a为电池的负极
B.电极b的反应式为MnO2－e－＋Li＋LiMnO2
C.电池中的有机溶剂不能使用乙酸
D.电池工作时Li＋移向电极b
解析：B　电池工作时MnO2转化为LiMnO2，锰元素发生还原反应，则电极b为正极，电极a为负极。电极a为电池的负极，A正确；电极b上MnO2被还原为LiMnO2，电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋LiMnO2，B错误；乙酸能与锂单质反应，因此锂电池中的有机溶剂不能使用乙酸，C正确；电池工作时Li＋移向正极，即移向电极b，D正确。
13.新型NaBH4/H2O2燃料电池（DBFC）的结构如图，该电池总反应为NaBH4＋4H2O2NaBO2＋6H2O。下列有关说法正确的是（　　）
A.电池正极区的电极反应为B＋8OH－－8e－B＋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＋从负极区向负极区迁移
解析：C　电池总反应为NaBH4＋4H2O2NaBO2＋6H2O，结合图示，电极A反应为B－8e－＋8OH－B＋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，Na＋从负极区向正极区迁移，D错误。
14.Ⅰ.镍镉电池是应用广泛的二次电池，其总反应为：Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni（OH）2＋Cd（OH）2。
镍镉电池的组装主要步骤：
①将Ni（OH）2和Cd（OH）2固定，中间以隔膜隔开（如图所示）；②将多组上述结构串联；③向电池中注入KOH溶液；④密封。
（1）下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是　ac　（填字母）。
a.密封镍镉电池可以避免KOH变质
b.镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极
c.电池组装后，应先充电，再使用
（2）放电时，负极的电极反应式为　Cd－2e－＋2OH－Cd（OH）2　。
Ⅱ.（3）甲醇燃料电池结构简单、能量转化率高，工作原理如图甲所示。加入的a是　甲醇　（填名称），该电极的名称是　负　（填“正”或“负”）极，其电极反应式为　CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋　。
解析：（1）密封镍镉电池可以避免空气中CO2与KOH反应生成K2CO3而变质，a正确；由Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni（OH）2＋Cd（OH）2可知，NiOOH发生还原反应为正极；Cd为负极，b错误；电池组装时，将Ni（OH）2和Cd（OH）2固定，只有放电后的生成物Ni（OH）2和Cd（OH）2，根据电池反应可知，只有生成物，没有反应物，所以开始时反应逆向进行，即充电过程，条件为充电，c正确。
（2）放电时，Cd发生氧化反应，负极的电极反应式为Cd－2e－＋2OH－Cd（OH）2。
（3）根据甲醇燃料电池工作原理图，左边加入a，在电极上失去电子，发生氧化反应，作电源的负极，所以加入的a是甲醇，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋。
15.回答下列问题：
（1）一种以肼（N2H4）为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为　N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O　；正极反应式为　O2＋4e－＋2H2O4OH－　。电池的总反应方程式为　N2H4＋O2N2＋2H2O　。
（2）Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋MgMg2＋＋2Ag＋2Cl－。
①负极反应式为　Mg－2e－Mg2＋　。
②当有1 mol电子通过外电路，正极质量减少了　35.5　g。
（3）O2辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。
①电池的负极反应：　Al－3e－Al3＋　。
②电池的正极反应：O2＋e－；
2CO2＋2C2＋2O2。
反应过程中O2的作用是　作催化剂；
该电池的总反应：　2Al＋6CO2Al2（C2O4）3　。
解析：（1）N2H4为液体燃料，空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质，该燃料电池总反应：N2H4＋O2N2＋2H2O，负极发生氧化反应，电极反应式：N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O，正极发生还原反应，电极反应式：O2＋4e－＋2H2O4OH－。
（2）根据电池反应2AgCl＋MgMg2＋＋2Ag＋2Cl－知，Mg作负极，AgCl做电源正极；①Mg作电源负极，发生氧化反应，电极反应式：Mg－2e－Mg2＋；②AgCl做电源正极，发生还原反应：AgCl＋e－Ag＋Cl－，当有1 mol电子通过外电路，正极电极失去1 mol氯离子，质量减少了35.5 g。
（3）①O2辅助的Al-CO2电池中，Al是活泼金属，作负极，所以负极一定是Al失电子，该电解质溶液为含AlCl3的离子液体，所以Al失电子应转化为Al3＋，负极电极反应为Al－3e－Al3＋。②根据电池的正极反应，O2在第一步被消耗，又在第二步生成，所以O2为正极反应的催化剂。③根据正、负极反应及得失电子守恒得到总反应2Al＋6CO2Al2（C2O4）3。
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