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第50讲　原电池　常见化学电源
复习要求　1.理解原电池的构成、工作原理及应用；2.能书写电极反应和总反应方程式；3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点一　原电池工作原理及应用
【知识梳理】
1.概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。
2.构成条件
小题对点过
在图中的8个装置中，属于原电池的是________。
答案　③⑤⑦
3.原电池的工作原理
注　离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。
(1)盐桥(含KCl饱和溶液的琼脂)作用
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，Cl－移向负极，K＋移向正极；
③减少能量损耗。
(2)三个流向
①外电路电子的流向:电子由负极出发经导线流向正极(电子不入水)。
②溶液中离子的流向:阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移(离子不上线)。
③电流流向:电流由正极出发经导线流向负极再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路。
小题对点过
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。
(1)电极上:锌片________电子，是________极，电极反应式:________________。
铜片上Cu2＋________电子，铜片是________极，电极反应式:________________。
(2)外电路中:电子由________片流向________片。
(3)总反应方程式:________________。
(4)电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量________(填“增加”“减小”或“不变”，下同)，乙池溶液的总质量________。
答案　(1)失　负　Zn－2e－===Zn2＋　得　正　Cu2＋＋2e－===Cu　(2)锌　铜　(3)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu　(4)不变　增加
4.原电池原理应用
(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。
(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。
(3)应用于金属防护。
(4)设计原电池。
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
小题对点过
(1)有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验:
①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极。
②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C。
③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡。
④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。
⑤B、E相连后，同时浸入稀硫酸中，E极发生还原反应综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________。
(2)根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式:
①不含盐桥(单液) ②含盐桥(双液)
负极:_______________ 正极:_______________
答案　(1)A>C>D>B>E
(2)
①不含盐桥 ②含盐桥
负极:Cu－2e－===Cu2＋ 正极:Fe3＋＋e－===Fe2＋
【知能通关】
1.控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。
(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称:________，反应类型:________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_________________________________。
(2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为_________________________________。
答案　(1)负极　氧化反应　还原　Fe3＋＋e－===Fe2＋　(2)正　I2＋2e－===2I－
2.构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。
(1)电极A作________极，电极反应式为_________________________________。
(2)电极B作________极，电极反应式为_________________________________。
(3)硝酸根离子移向________(填“A”或“B”)极。
(4)由此得出的结论是，原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的________有关。
答案　(1)负　Ag－e－===Ag＋　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　(3)A　(4)浓度
3.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。试分别写出下列各装置中的电极反应式。
(1)负极________________；
正极________________。
(2)负极________________；
正极________________。
(3)负极________________；
正极________________。
(4)负极________________；
正极________________。
答案　(1)Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑　(2)2Al－6e－＋8OH－===2[Al(OH)4]－　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
(3)Cu－2e－===Cu2＋　2N＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O
(4)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析　(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。
电极反应书写的一般方法
考点二　常见的化学电源
【知识梳理】
1.一次电池(干电池)
(1)特点:只能放电，不能充电。
(2)常见的一次电池主要有酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。
(3)以碱性锌锰干电池为例分析电池的构造及工作原理
电极反应物 负极反应物:锌粉，正极反应物:MnO2
电解质溶液 KOH溶液
电池总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
电极反应式 负极:Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极:MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
小题对点过
电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，示意图如下，分析电池工作原理并完成下表。
电池反应 Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
电极反应 负极:________________； 正极:_______________
电子移动方向 从________极流向________极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)
正极区pH变化 ________选填(“减小”“增大”或“不变”)
答案　Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－　Zn　Ag2O　增大
2.二次电池(可充电电池或蓄电池)
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应:Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(1)放电时:
负极反应式:Pb＋S－2e－===PbSO4；
正极反应式:PbO2＋4H＋＋S＋2e－===PbSO4＋2H2O。
放电时，当外电路中有2 mol e－通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。
(2)充电时:
阴极反应式:PbSO4＋2e－===Pb＋S；
阳极反应式:PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋S。
充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。
提醒　充电时电极的连接:“负接负”作阴极，“正接正”作阳极。
小题对点过
(1)判断正误。
①铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(　　)
②二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。(　　)
③铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。(　　)
(2)氢镍电池的总反应式为H2＋NiO(OH)Ni(OH)2。电池放电时，负极反应式为_______________
________________，正极反应式为________________， 正极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案　(1)①√　②√　③×
(2)H2－e－＋OH－===H2O　NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－　增大
3.燃料电池
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 2H2＋O2===2H2O
备注 ①电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用； ②酸性电池中，用H＋平衡电荷，不允许出现OH－；碱性电池中，用OH－平衡电荷，不允许出现H＋
小题对点过
根据甲醇燃料电池工作原理，书写在不同介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
正极:________________，
负极:________________。
②碱性溶液
正极:________________，
负极:________________。
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
正极:________________，
负极:________________。
④熔融碳酸盐(C)
正极:________________，
负极:________________。
答案　①O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
②O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH3OH－6e－＋8OH－===C＋6H2O
③O2＋4e－===2O2－
CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
④O2＋4e－＋2CO2===2C
CH3OH－6e－＋3C===4CO2↑＋2H2O
【知能通关】
1.鱼雷采用Al－Ag2O动力电池，以溶有氢氧化钾的流动海水为电解质溶液，电池反应为2Al＋3Ag2O＋2KOH＋3H2O===6Ag＋2K[Al(OH)4]，下列说法错误的是(　　)
A.Ag2O为电池的正极
B.电子由Ag2O极经外电路流向Al极
C.Al在电池反应中被氧化
D.溶液中的OH－向Al极迁移
答案　B
解析　该原电池中，Al元素化合价由0价升高为＋3价，发生氧化反应，所以Al为负极，Ag2O为正极，A、C正确；放电时，电子从负极沿导线流向正极即电子由Al极通过外电路流向Ag2O极，B错误；放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，即溶液中的OH－向Al极迁移，D正确。
2.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S－MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应:Cu2S－4e－===S＋2Cu2＋
D.放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移
答案　C
解析　由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S和Cu2＋，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极。A.充电时，电极b为阴极，A错误；B.根据分析，充电时，电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；C.放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－===S＋2Cu2＋，C正确；D.放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
3.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)
A.电池内的O2－由电极乙移向电极甲
B.电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
答案　A
解析　该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　
体验真题　感知高考
1.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，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 MnO(OH)，转移电子数为2×6.02×1023
答案　C
解析　MnO2转化为MnO(OH)，Mn由＋4价降为＋3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnO(OH)，Mn由＋4价降为＋3价，每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
2.(2025·广东卷)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上(　　)
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
答案　C
解析　由图a知，电极Ⅰ发生的反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故电极Ⅰ作正极，由图c知，电极Ⅱ发生的反应为H2－2e－===2H＋，故电极Ⅱ作负极。结合上述分析知，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；由O2获得第一个电子的过程最慢知，ⅰ到ⅱ过程的活化能最大，B错误；H2进入负极失电子生成H＋，为保持溶液呈电中性，H＋通过质子交换膜向正极迁移，故负极室的溶液质量保持不变，C正确；根据正、负极的电极反应式及得失电子守恒知，相同时间内电极Ⅱ上催化循环完成次数为电极Ⅰ上的2倍，D错误。
3.(2025·重庆卷)Sb－AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.放电时，M极为正极
B.放电时，N极上反应为Ag＋Cl－－e－===AgCl
C.充电时，消耗4 mol Ag的同时消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋10H＋＋12e－===4Sb＋2Cl－＋5H2O
答案　D
解析　放电时，M极上Sb转化为Sb4O5Cl2，发生氧化反应:4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O===Sb4O5Cl2＋10H＋，为负极，A项错误；放电时，N极上AgCl转化为Ag，发生还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；充电时，N极为阳极，阳极反应为Ag－e－＋Cl－===AgCl，消耗4 mol Ag，转移4 mol电子，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋===4Sb＋2Cl－＋5H2O，转移4 mol电子，消耗 mol Sb4O5Cl2，C项错误，D项正确。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.下列装置不属于原电池装置的是(　　)
答案　D
解析　D项装置中含有外接电源，属于电解池，D符合题意。
2.某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是(　　)
实验标号 ① ② ③ ④
a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质
b溶液(足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液 稀硫酸
A.实验①中正极的电极反应式为Fe3＋＋3e－===Fe
B.实验②中电流表的指针会发生偏转，N向a电极移动
C.当实验③中外电路通过0.1 mol电子时，理论上Cu电极的质量增加3.2 g
D.实验④放电过程中，a电极质量减少，b溶液的酸性增强
答案　C
解析　A.Cu能与FeCl3发生Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，故A错误；B.Cu能与浓硝酸发生Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，N向负极移动，即向Cu电极移动，故B错误；C.该反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电路中通过0.1 mol电子，Cu电极上质量增大3.2 g，故C正确；D.发生Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误。
3.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.电池放电时，负极质量减轻
B.电池放电时，c(H＋)减小
C.电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
答案　A
解析　放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c(H＋)减小，B项正确。
4.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
答案　B
解析　O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A.由分析可知，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
5.一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，化学能完全转化为电能
B.放电过程中，负极区溶液pH增大
C.负极的电极反应式为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋
D.电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等
答案　D
解析　 任何实用电池都不可能将化学能完全转化为电能，A错误；通入N2H4的一极是负极，由图可知，放电时负极反应消耗OH－，pH减小，B错误；负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，C错误；总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，反应前后NaOH的物质的量不变，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH的物质的量相等，D正确。
6.一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A.电极B是该电池的负极
B.电池工作时，C向电极A移动
C.电极B上发生的电极反应为O2－4e－===2
D.H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
答案　B
解析　电极B通入的是O2、CO2，则电极B为正极，电极A为负极，负极反应式为H2＋C－2e－===H2O＋CO2、CO＋C－2e－===2CO2，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2C，A、C、D错误；原电池工作时，阴离子(C)向负极(电极A)移动，B正确。
7.一种可用于吸收CO2的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电极a上发生的电极反应为H2－2e－===2H＋
B.Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处
C.若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时，Ⅰ室可能有CaCO3沉淀生成
D.该装置可以制取CaCl2和NaHCO3
答案　D
解析　电极a是负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，A错误；由电极a的电极反应式知，OH－被消耗，故Ⅰ室出口处溶液的pH小于入口处，B错误；若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则C不可能进入Ⅰ室，故电池工作时，Ⅰ室不可能有CaCO3沉淀生成，C错误；电极b是正极，电极反应式为2CO2＋2H2O＋2e－===2HC＋H2↑，Cl－穿过阴离子交换膜进入Ⅰ室，故Ⅰ室中生成CaCl2，Ⅱ室中生成NaHCO3，D正确。
8.(1)普通锌锰电池放电时的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，其结构如图所示。
该电池中，负极材料主要是__________，电解质的主要成分是__________，正极发生的主要反应是
________________。
(2)表面积相同的废锌皮(杂质不与硫酸反应)和纯锌片分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较快的是________________，原因是________________。
若用过量的纯锌片与一定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是________(填字母)。
A.微热
B.加入适量氧化铜
C.加入少量硫酸铜溶液
答案　(1)Zn　NH4Cl　MnO2＋N＋e－===MnO(OH)＋NH3
(2)废锌皮　废锌皮在稀硫酸中可构成原电池，产生氢气速率较快　AC
能力提升
9.(2024·全国甲卷)科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，Zn2＋向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C.放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnO(OH)
答案　C
解析　充电时Zn2＋向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnO(OH)和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－，C正确；Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时，电路中通过0.02 mol 电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnO(OH)和少量ZnMn2O4，故生成的MnO(OH)的量小于0.020 mol，D错误。
10.(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.b电极为电池正极
B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
答案　A
解析　电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子:Al－3e－===Al3＋，铝离子水解使紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；每消耗1 kg Al(为 mol)，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。
11.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上发生的电极反应为_______________________________。
(2)理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为________。
答案　(1)SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋S
(2)2 mol
解析　(1)由图可知，该装置为原电池，电极a为电池的负极，通入的二氧化硫气体在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋S。(2)由反应H2S＋H2SO4===SO2↑＋S↓＋2H2O、S＋O2===SO2可知，1 mol H2S参加反应时，负极上有2 mol二氧化硫参与放电，由得失电子守恒可得:2 mol×2＝n(H2)×2，解得n(H2)＝2 mol。
12.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　2Fe＋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2Fe＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，则正极附近生成了OH－，溶液的碱性增强。(共66张PPT)
大单元五　化学反应原理
第一单元　化学反应与能量
第50讲　原电池　常见化学电源
1.理解原电池的构成、工作原理及应用；2.能书写电极反应和总反应方程式；3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
复习要求
考点一　原电池工作原理及应用
考点二　常见的化学电源
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一
原电池工作原理及应用
知识梳理
知能通关
1.概念
原电池是把______能转化为___能的装置。
2.构成条件
化学
电
在图中的8个装置中，属于原电池的是________。
③⑤⑦
小题对点过
3.原电池的工作原理
注　离子导体可以是电解质溶液、熔融电解质或固态离子导体，只能传导离子。
(1)盐桥(含KCl饱和溶液的琼脂)作用
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，Cl-移向______，K+移向______；
③减少能量损耗。
(2)三个流向
①外电路电子的流向:电子由负极出发经导线流向正极(电子不入水)。
②溶液中离子的流向:阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移(离子不上线)。
③电流流向:电流由正极出发经导线流向负极再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路。
负极
正极
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。
失
小题对点过
(1)电极上:锌片________电子，是________极，
电极反应式:________________。
铜片上Cu2+________电子，铜片是________极，
电极反应式:________________。
(2)外电路中:电子由________片流向________片。
(3)总反应方程式:_______________________。
(4)电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量________(填“增加”“减小”或“不变”，下同)，乙池溶液的总质量________。
负
Zn-2e-===Zn2+
得
正
Cu2++2e-===Cu
锌
铜
CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu
不变
增加
4.原电池原理应用
(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。
(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。
(3)应用于金属防护。
(4)设计原电池。
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
(1)有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验:
①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极。
②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D→导线→C。
③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡。
④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。
⑤B、E相连后，同时浸入稀硫酸中，E极发生还原反应综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_____________。
A>C>D>B>E
小题对点过
(2)根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式:
①不含盐桥(单液) ②含盐桥(双液)

负极:_____________________ 正极:_____________________
Cu-2e-===Cu2+
Fe3++e-===Fe2+
(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称:________，反应类型:___________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为__________________。
(2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为________________。
负极
氧化反应
还原
Fe3++e-===Fe2+
正
I2+2e-===2I-
2.构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。
(1)电极A作________极，电极反应式为
_________________________________。
(2)电极B作________极，电极反应式为
_________________________________。
(3)硝酸根离子移向________(填“A”或“B”)极。
(4)由此得出的结论是，原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的________有关。
负
Ag-e-===Ag+
正
Ag++e-===Ag
A
浓度
3.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。试分别写出下列各装置中的电极反应式。
(1)负极________________________；
正极___________________________。
(2)负极__________________________；
正极____________________________。
(3)负极__________________________；
正极______________________________。
(4)负极____________________________；
正极_______________________________。
Mg-2e-===Mg2+
2H++2e-===H2↑
2Al-6e-+8OH-===2[Al(OH)4]-
6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
Cu-2e-===Cu2+
2N+2e-+4H+===2NO2↑+2H2O
2Fe-4e-===2Fe2+
O2+4e-+2H2O===4OH-
解析　(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。
电极反应书写的一般方法
考点二
常见的化学电源
知识梳理
知能通关
1.一次电池(干电池)
(1)特点:只能______，不能______。
(2)常见的一次电池主要有酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。
放电
充电
(3)以碱性锌锰干电池为例分析电池的构造及工作原理
锌粉
电极反应物 负极反应物:______，正极反应物:_________
电解质溶液 ______溶液
电池总反应 Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2
电极反应式 负极:________________________________________________；
正极:___________________________________________________
MnO2
KOH
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，示意图如下，分析电池工作原理并完成下表。
Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O
小题对点过
电池反应 Zn+Ag2O===ZnO+2Ag
电极反应 负极:___________________________；
正极:____________________________
电子移动方向 从________极流向________极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)
正极区pH变化 _______选填(“减小”“增大”或“不变”)
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
Zn
Ag2O
增大
2.二次电池(可充电电池或蓄电池)
(1)放电时:
负极反应式:_____________________________；
正极反应式:______________________________________。
放电时，当外电路中有2 mol e-通过时，溶液中消耗
H2SO4 ___ mol。
Pb+S-2e-===PbSO4
PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O
2
(2)充电时:
阴极反应式:_____________________________________；
阳极反应式:_______________________________________。
充电一段时间电解质溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
提醒　充电时电极的连接:“负接负”作阴极，“正接正”作阳极。
PbSO4+2e-===Pb+S
PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S
减小
(1)判断正误。
①铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(　　)
②二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。(　　)
③铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。(　　)
√
小题对点过
√
×
H2-e-+OH-===H2O
NiO(OH)+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-
增大
3.燃料电池
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。
2H2-4e-===4H+
种类 酸性 碱性
负极反应式 ______________________________ _______________________________
正极反应式 ______________________________ _______________________________
电池总反应 2H2+O2===2H2O
备注 ①电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用； ②酸性电池中，用H+平衡电荷，不允许出现OH-；碱性电池中，用OH-平衡电荷，不允许出现H+
2H2+4OH--4e-===4H2O
O2+4e-+4H+===2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
O2+4e-+4H+===2H2O
小题对点过
根据甲醇燃料电池工作原理，书写在不同介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
正极:________________________________，
负极:________________________________。
②碱性溶液
正极:________________________________，
负极:________________________________。
CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
O2+4e-+2H2O===4OH-
CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O
③固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动)
正极:__________________________________，
负极:__________________________________。
④熔融碳酸盐(C)
正极:___________________________________，
负极:___________________________________。
O2+4e-===2O2-
CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O
O2+4e-+2CO2===2C
CH3OH-6e-+3C===4CO2↑+2H2O
1.鱼雷采用Al-Ag2O动力电池，以溶有氢氧化钾的流动海水为电解质溶液，电池反应为2Al+3Ag2O+2KOH+3H2O===6Ag+2K[Al(OH)4]，下列说法错误的是(　　)
A.Ag2O为电池的正极
B.电子由Ag2O极经外电路流向Al极
C.Al在电池反应中被氧化
D.溶液中的OH-向Al极迁移
B
解析　该原电池中，Al元素化合价由0价升高为+3价，发生氧化反应，所以Al为负极，Ag2O为正极，A、C正确；放电时，电子从负极沿导线流向正极即电子由Al极通过外电路流向Ag2O极，B错误；放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，即溶液中的OH-向Al极迁移，D正确。
2.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应:Cu2S-4e-===S+
2Cu2+
D.放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移
C
解析　由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S和Cu2+，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极。A.充电时，电极b为阴极，A错误；B.根据分析，充电时，电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，阳极附近溶液的pH减小，B错误；C.放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S-4e-===S+2Cu2+，C正确；D.放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
3.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　)
A.电池内的O2-由电极乙移向电极甲
B.电池总反应为N2H4+2O2===2NO+2H2O
C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙上有
22.4 L O2参与反应
D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
A
解析　该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4+O2===N2↑+2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。
体验真题 感知高考
1.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH)，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 MnO(OH)，转移电子数
为2×6.02×1023
C
解析　MnO2转化为MnO(OH)，Mn由+4价降为+3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnO(OH)，Mn由+4价降为+3价，每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
2.(2025·广东卷)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上(　　)
A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
C
解析　由图a知，电极Ⅰ发生的反应为O2+4H++4e-===2H2O，故电极Ⅰ作正极，由图c知，电极Ⅱ发生的反应为H2-2e-===2H+，故电极Ⅱ作负极。结合上述分析知，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；由O2获得第一个电子的过程最慢知，ⅰ到ⅱ过程的活化能最大，B错误；H2进入负极失电子生成H+，为保持溶液呈电中性，H+通过质子交换膜向正极迁移，故负极室的溶液质量保持不变，C正确；根据正、负极的电极反应式及得失电子守恒知，相同时间内电极Ⅱ上催化循环完成次数为电极Ⅰ上的2倍，D错误。
3.(2025·重庆卷)Sb-AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.放电时，M极为正极
B.放电时，N极上反应为Ag+Cl--e-===AgCl
C.充电时，消耗4 mol Ag的同时消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2+10H++12e-===4Sb+2Cl-+5H2O
D
解析　放电时，M极上Sb转化为Sb4O5Cl2，发生氧化反应:4Sb-12e-+2Cl-+5H2O ===Sb4O5Cl2+10H+，为负极，A项错误；放电时，N极上AgCl转化为Ag，发生还原反应，为正极，电极反应为AgCl+e-===Ag+Cl-，B项错误；充电时，N极为阳极，阳极反应为Ag-e-+Cl-===AgCl，消耗4 mol Ag，转移4 mol电子，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+===4Sb+2Cl-+5H2O，转移4 mol电子，消耗 mol Sb4O5Cl2，C项错误，D项正确。
分层训练 提升考能
基础落实
1.下列装置不属于原电池装置的是(　　)
D
解析　D项装置中含有外接电源，属于电解池，D符合题意。
2.某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是(　　)
A.实验①中正极的电极反应式为Fe3++3e-===Fe
B.实验②中电流表的指针会发生偏转，N向a电极移动
C.当实验③中外电路通过0.1 mol电子时，理论上Cu电极的质量增加3.2 g
D.实验④放电过程中，a电极质量减少，b溶液的酸性增强
C
实验标号 ① ② ③ ④
a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质
b溶液(足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液 稀硫酸
解析　A.Cu能与FeCl3发生Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3++e-===Fe2+，故A错误；B.Cu能与浓硝酸发生Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，N向负极移动，即向Cu电极移动，故B错误；C.该反应为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2++2e-===Cu，电路中通过0.1 mol电子，Cu电极上质量增大3.2 g，故C正确；D.发生Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误。
3.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.电池放电时，负极质量减轻
B.电池放电时，c(H+)减小
C.电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O===Pb+
PbO2+2H2SO4
D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
A
解析　放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c(H+)减小，B项正确。
4.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
B
解析　O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A.由分析可知，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag+，故最多去除2 mol Cl-，D错误。
5.一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。下列说法正确的是(　　)
A.电池工作时，化学能完全转化为电能
B.放电过程中，负极区溶液pH增大
C.负极的电极反应式为N2H4-4e-===N2↑+4H+
D.电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区
生成的NaOH物质的量相等
D
解析　 任何实用电池都不可能将化学能完全转化为电能，A错误；通入N2H4的一极是负极，由图可知，放电时负极反应消耗OH-，pH减小，B错误；负极反应式为N2H4-4e-+4OH-===N2↑+4H2O，C错误；总反应为N2H4+O2===N2+2H2O，反应前后NaOH的物质的量不变，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH的物质的量相等，D正确。
6.一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A.电极B是该电池的负极
B.电池工作时，C向电极A移动
C.电极B上发生的电极反应为O2-4e-===2
D.H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-===2H2O
B
解析　电极B通入的是O2、CO2，则电极B为正极，电极A为负极，负极反应式为H2+C-2e-===H2O+CO2、CO+C-2e-===2CO2，正极反应式为O2+4e-+2CO2===2C，A、C、D错误；原电池工作时，阴离子(C)向负极(电极A)移动，B正确。
7.一种可用于吸收CO2的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电极a上发生的电极反应为H2-2e-===2H+
B.Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处
C.若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电
池工作时，Ⅰ室可能有CaCO3沉淀生成
D.该装置可以制取CaCl2和NaHCO3
D
解析　电极a是负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，A错误；由电极a的电极反应式知，OH-被消耗，故Ⅰ室出口处溶液的pH小于入口处，B错误；若将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则C不可能进入Ⅰ室，故电池工作时，Ⅰ室不可能有CaCO3沉淀生成，C错误；电极b是正极，电极反应式为2CO2+2H2O+2e-===2HC+H2↑，Cl-穿过阴离子交换膜进入Ⅰ室，故Ⅰ室中生成CaCl2，Ⅱ室中生成NaHCO3，D正确。
8.(1)普通锌锰电池放电时的主要反应为Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH)，其结构如图所示。
该电池中，负极材料主要是__________，电解质的主要成分是__________，正极发生的主要反应是 ______________________________________________。
Zn
NH4Cl
MnO2+N+e-===MnO(OH)+NH3
(2)表面积相同的废锌皮(杂质不与硫酸反应)和纯锌片分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较快的是________________，原因是____________________ _______________________________。
若用过量的纯锌片与一定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是________(填字母)。
A.微热
B.加入适量氧化铜
C.加入少量硫酸铜溶液
废锌皮
废锌皮在稀硫酸中可
构成原电池，产生氢气速率较快
AC
能力提升
9.(2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4
C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnO(OH)
+OH-
D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnO(OH)
C
解析　充电时Zn2+向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnO(OH)和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2 +H2O+e-===MnO(OH)+OH-，C正确；Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时，电路中通过0.02 mol 电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnO(OH)和少量ZnMn2O4，故生成的MnO(OH)的量小于0.020 mol，D错误。
10.(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.b电极为电池正极
B.电池工作时，海水中的Na+向a电极移动
C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
A
解析　电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子:Al-3e-===Al3+，铝离子水解使紧邻a电极区域的海水呈酸性，C错误；每消耗1 kg Al(为 mol)，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。
11.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上发生的电极反应为_______________________________。
(2)理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为________。
SO2-2e-+2H2O===4H++S
2 mol
解析　(1)由图可知，该装置为原电池，电极a为电池的负极，通入的二氧化硫气体在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应式为SO2-2e-+2H2O=== 4H++S。(2)由反应H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2可知，1 mol H2S参加反应时，负极上有2 mol二氧化硫参与放电，由得失电子守恒可得:2 mol×2＝n(H2)×2，解得n(H2)＝2 mol。
(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。
Zn
3Zn+6OH--6e-===3Zn(OH)2
还原
2Fe+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2Fe+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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