高考化學(xué)（新高考版）一輪復(fù)習(xí)教師用書 四原電池

專題十四原電池

考點(diǎn)1原電池

1.［2019全國卷1,12,6分］利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)乂丫2+/|\^/+在電極與酶之間傳

遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

()

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能

2t

B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV-2H*+2MV+

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3

D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)

本題突出了原電池原理的實(shí)際創(chuàng)新應(yīng)用，考查考生對原理圖的理解能力。試題素材新穎，難度適中，解題時(shí)需要

注意題中“正極區(qū)”“陰極區(qū)”的說法。分析裝置圖時(shí)，弄清離子的移動(dòng)方向與物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化等。

解題模型:鏈接考法4命題角度1___________________________________________________________

2.［2018全國卷1,13,6分］最近我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對天然氣中CO2和H2s的

高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裏的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反

應(yīng)：

?EDTAFe2te-EDTAFe3+

3+2t

@2EDTAFe+H2S===2H*+S+2EDTAFe

該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()

A.陰極的電極反應(yīng):CC)2+2H*+2e-CO+H2O

B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):COz+H2s—CO+H2O+S

C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTAFe3*/EDTAFe2*,溶液需為酸性

中學(xué)化學(xué)教材在原電池相關(guān)內(nèi)容中沒有明確說明電勢的概念，而本題選項(xiàng)C在該知識(shí)點(diǎn)設(shè)題，需結(jié)合物理學(xué)科

中”電池中正極的電勢高于負(fù)極”的相關(guān)知識(shí)解題，提醒考生關(guān)注跨學(xué)科的知識(shí)。

解題模型:鏈接考法1命題角度3___________________________________________________________

3.［2019甘肅天水第一中學(xué)第五次聯(lián)考］垃圾滲濾液會(huì)污染地下水，因此科研人員設(shè)計(jì)了一種處理垃圾滲濾液并

利用其進(jìn)行發(fā)電的裝置，該裝置的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()

A.電池工作時(shí)，鹽橋中的K*和CI不發(fā)生移動(dòng)

B.電池工作時(shí),電子由Y極經(jīng)導(dǎo)線流向X極

C.電池工作時(shí),X極和Y極周圍溶液的pH均降低

D.電池工作時(shí),電池總反應(yīng)為3NO-+5NH3+3H*—4N2+9H2O

體現(xiàn)“變廢為寶”的化學(xué)思想，試題選材的價(jià)值取向好，考查考生獲取信息和運(yùn)用信息解決實(shí)際問題的能力。

解題模型:鏈接考法1命題角度3___________________________________________________________

考點(diǎn)2常見的化學(xué)電源

4J2019全國卷川,13,6分］為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3DZn)可以高效

沉積ZnO的特點(diǎn)，

設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3DZn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為

放電

ZWs)+2NiOOH(s)+H2O(l)親ZnO⑸+2Ni(OH)2⑸。

下列說法錯(cuò)誤的是()

A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高

B.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH(aq)e=~NiOOH(s)+H2O(l)

C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH(aq)2e-=ZnO(s)+H2O(l)

D.放電過程中OH通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

解題時(shí)，結(jié)合題意和題圖可知,放電時(shí)相當(dāng)于原電池，充電時(shí)相當(dāng)于電解池,結(jié)合反應(yīng)前后Zn、Ni的化合價(jià)變化可

寫出充、放電時(shí)的電極反應(yīng)式。

解題模型:鏈接考法1命題角度3_______________________________________________________________

5J2018全國卷II,12,6分］我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO2二次電池。將NaCIO,溶于有機(jī)溶

劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的銀網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na-2Na2CO3+Co下

列說法錯(cuò)誤的是()

A.放電時(shí),CIO”向負(fù)極移動(dòng)

B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2

C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為3co2+4e—2CQ2-+C

D.充電時(shí)，正極反應(yīng)為Na*+e===Na

以我國科學(xué)家的科研成果為素材設(shè)計(jì)高考試題，起點(diǎn)很高,但考查的內(nèi)容并不難，落腳于電化學(xué)基本理論,主要考

查二次電池充、放電的電極反應(yīng)及離子移動(dòng)方向等，注重對基礎(chǔ)知識(shí)的考查。

解題模型:鏈接考點(diǎn)2_________________________________________________________________________

6.［2017全國卷川,11,6分］全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石

墨烯的S&材料電池反應(yīng)為16用溶8i-8Li2sA(2V/8)。下列說法錯(cuò)誤的是()

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2s6+2Li++2ei~3Li2S4

B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時(shí)間越長,電池中Li2s2的量越多

通過原理圖呈現(xiàn)全固態(tài)鋰硫電池的反應(yīng)原理，考查考生觀察理解能力以及書寫陌生電極反應(yīng)式的能力。

解題模型:鏈接考法4命題角度3_______________________________________________________________

7.［2019江蘇南京、鹽城第一次模擬］MgLiFePO,電池的電池反應(yīng)為

充電

Wg2*+2LiFePC)4猊Wg+2LiiFePC)4+2ALr,其裝置示意圖如圖所示。

下列說法正確的是()

A.放電時(shí),Li,被還原

B.充電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

C.放電時(shí)，電路中每流過2mol電子，就有1molMg?+遷移至正極區(qū)

D.充電時(shí)，陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)為LiFePO^e—Li蕭ePOa+Atr

2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予在鋰電池發(fā)展上作出杰出貢獻(xiàn)的三名科學(xué)家?？沙潆姷匿囯姵匾驯粡V泛用于~~7

筆記本電腦、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。不同鋰電池的原理及其發(fā)展，值得中學(xué)師生持續(xù)重視。

解題模型:鏈接考法4命題角度3_______________________________________________________________

IIH考點(diǎn)1原電池II1

考法1原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫

命題角度1原電池正、負(fù)極的判斷

蘭］1［2017浙江4月選考,17,2分］銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原

理:Zn+AgzO+HzO—Zn(OH)2+2Ago其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是

電極是負(fù)極

20電極發(fā)生還原反應(yīng)

電極的電極反應(yīng)式:Zn2e+20H—Zn(OH)2

D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變

解析〉本題考查原電池原理。根據(jù)電池總反應(yīng):Zn+AgzO+dO-Zn（OH）2+2Ag可知,Zn電極為負(fù)極，發(fā)生氧化

:

反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH----Zn（OH）2,A項(xiàng)正確,C項(xiàng)正確。Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng),B項(xiàng)正確。

由于放電過程中不斷消耗水，故放電后電解質(zhì)溶液的pH增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案〉D

s拓展變式根據(jù)原理圖判斷下列電池的電極名稱，并指出離子移動(dòng)方向。

電池

硫/碘體系的液流電池氨硼烷（NH3EH3）電池三室微生物燃料電池

種類

原

低譲及低米及含獨(dú)戲

理甯機(jī)廢水根』子廢水

H.O.W

高濃度Ji：：育濃度含硝酸

圖有機(jī)廢水7_二根育子及水

質(zhì)子交換膜CT交換膜會(huì)良水、/變換膜

（5）a極為（填“陰”或“陽樂同）

電極（1）左側(cè)室的電極為（3）右側(cè)室的電極為（填“正”或

名稱"負(fù)”）極“負(fù)”）極極,b極為極

離子

（2）電池工作時(shí),K*由（4）電池工作時(shí),H+由_（填“左”（6）電池工作時(shí),Na.移向._（填七’

移動(dòng)

或“右”,下同）側(cè)移向側(cè)或“右"，下同）側(cè)移向側(cè)或“b”,下同）極,CI移向—.極

方向

命題角度2原電池的工作原理

SI2［2019湖北武漢部分市級(jí)示范高中聯(lián)考］某化學(xué)小組擬設(shè)計(jì)微生物燃料電池將污水中的乙二胺

［HzMCH^NHR氧化成對環(huán)境友好的物質(zhì)，工作原理如圖所示（a、b電極均為石墨電極）。下列分析正確的是

電極發(fā)生反應(yīng):H2N（CHZ）2NH2+16e+4H2O=~=2CO21+N21+16H*

+透過質(zhì)子交換膜由右室向左室移動(dòng)

C.該電池在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.開始放電時(shí)b電極附近溶液的pH不變

解析〉該微生物燃料電池可將污水中的乙二胺［HzN（CH2）2NH2］氧化成對環(huán)境友好的物質(zhì)，則產(chǎn)物為CO2WN2,

根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可知,a電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極,b電極發(fā)生還原反應(yīng),為正極。由分析可知負(fù)極的電極

反應(yīng)式為H2N（CH2）2NH2+4H2O16e=~2c。21+沖1+161<4項(xiàng)錯(cuò)誤。原電池中陽離子向正極移動(dòng)，所以H,透

過質(zhì)子交換膜由左室向右室移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。該裝置是原電池,所以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,C項(xiàng)正確。b電極發(fā)生

反應(yīng)Oz+4e+4H+—2H2。,所以開始放電時(shí),b電極附近溶液的pH變大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案〉C

g考點(diǎn)掃描

1.［2019浙江4月選考,12改編］銅鋅原電池（電解質(zhì)溶液為H2s。4溶液）中,ZM*向Cu電極方向移動(dòng),Cu電極附

近溶液中H+濃度增加（）

2.［2016全國卷11,11改編］MgAgCI電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。負(fù)極反應(yīng)式

為，正極反應(yīng)式為，電池放電時(shí)。由極向極遷移，負(fù)極會(huì)

發(fā)生副反應(yīng):?

3.［2015天津,4改編］鋅銅原電池裝置如圖1所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。電池工作一

段時(shí)間后,甲池的as。。減小，乙池溶液的總質(zhì)量增加（）

圖1圖2

4.［2015北京,12改編］在通風(fēng)櫥中進(jìn)行如圖2所示實(shí)驗(yàn),Fe、Cu接觸后，其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡，則在Fe、Cu

之間連接電流計(jì),可判斷Fe是否被氧化（）

1S

提示：1.X==Mg2*AgCI+e=Ag+CI正負(fù)Mg+2H2O-----Mg（OH）2+H2t3.X4W

命題角度3新型電池的電極反應(yīng)式的書寫

示例?［2019北京海淀區(qū)期中］全鋼電池以惰性材料作電極，電解質(zhì)溶液顯酸性，電池總反應(yīng)為V0黃黃

色）+V2+（紫色）+2^^―VC>2+（藍(lán)色）+“0+丫3+（綠色）。

下列說法錯(cuò)誤的是

2+

A.正極反應(yīng)為V0；+2H++e-VO+H2O

B.負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色

C.每生成1molH2O時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol

D.放電過程中溶液的pH逐漸增大

思維導(dǎo)引〉運(yùn)用“公式法”書寫全鋼電池的電極反應(yīng)式：

解析唯題圖和電池總反應(yīng)VO：+V2++2H+—VO2++H2(D+V3+可知，正極反應(yīng)為V0；+2H++e-VOZ,+H2。,負(fù)

極反應(yīng)為V2*e—V3+,所以負(fù)極附近溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榫G色,A、B項(xiàng)正確。由電極反應(yīng)

VO：+2H*+e-VO2++H2。可知，反應(yīng)每生成ImolHzO時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由電池總反

應(yīng)可知，放電過程中H*不斷被消耗，所以溶液的pH逐漸增大,D項(xiàng)正確。

答案〉C

1旦拓展變式2運(yùn)用“加減法”書寫下列三種常見燃料電池的電極反應(yīng)式。

導(dǎo)電離正極反負(fù)極反

電池種類總反應(yīng)方程式

子應(yīng)式應(yīng)式

2CHOH+3O-2CO+4H

(1)酸性甲醇燃料電池FT3222

0——

(2)丁烷固體氧化物燃料2c4Hlo+13O~8CO+10H

O222

電池2O——

(3)CO熔融碳酸鹽燃料電

co；2CO+O_2CO

池22——

考法2原電池原理的應(yīng)用

命題角度1比較不同金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

顯即M、N、P、E四種金屬，已知:①M(fèi)+N2+—N+M2*;②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有

大量氣泡逸出;③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2++2e—E,N2e—N2\則這四種

金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是

A.P>M>N>E

B.E>N>M>P

C.P>N>M>E

D.E>P>M>N

解析〉由①知，金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)镸>N;M.P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出，說

明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)镻>M;N,E構(gòu)成的原電池中,N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序

為N>EO綜合可知,A正確。

答案0A

命題角度2原電池的設(shè)計(jì)(新角度)

區(qū)則5禾!I用反應(yīng)ZFeCb+Cu:-----ZFeCb+CuCb,設(shè)計(jì)一個(gè)原電池裝置。

(1)畫出簡易裝置圖，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。

(2)簡易裝通的效率不高，電流在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減。為解決上述問題，常將原電池設(shè)計(jì)成帶鹽橋的裝置，畫出該

原電池帶鹽橋的裝置，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。

(3)寫出兩個(gè)電極的電極反應(yīng)。

負(fù)極:，正極:O

思維導(dǎo)弓I〉首先確定兩電極，分析原電池的電極反應(yīng)，然后根據(jù)電極反應(yīng)確定電解質(zhì)溶液。

解析〉首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng):Cu2e-Ci?-2Fe3++2ei~2Fe2",然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特

點(diǎn)分析可知，

該原電池的負(fù)極材料為Cu,正極材料選用比銅活動(dòng)性差且能導(dǎo)電的材料即可。

答案卜⑴FeJ溶液(合理即可)⑵CuCl2溶液FeCL溶液(合理即可)

(3)Cu2e-Cu2t2Fe3++2e-2Fe2t

原電池設(shè)計(jì)類試題的解題思路為(1)利用氧化還原反應(yīng)知識(shí)判斷題給總反應(yīng)中的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng);(2)選擇合

適的電極材料和電解質(zhì)溶液;(3)畫出原電池裝置圖。畫圖時(shí)應(yīng)注意:電極材料和導(dǎo)線的粗細(xì)差異;電解質(zhì)溶液也

要畫出;簡易裝置圖和帶有鹽橋的裝置圖的區(qū)別。

且拓展變式匕.已知JO?在酸性溶液中被氧化為I,離子反應(yīng)方程式為

+

IO3+5I+6H—3I2+3H2OO研究NazSO?溶液和KIO3溶液反應(yīng)的過程，裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn):開關(guān)K閉合后，

(2)0-/,s時(shí),取少量a極區(qū)溶液于試管中,滴加淀粉溶液，溶液變藍(lán);直接向a極區(qū)滴加淀粉溶液,溶液未變藍(lán)。則

1。3在a極放電的產(chǎn)物是<>

(3)結(jié)合反應(yīng)解釋t2~t3s時(shí)指針回到“0”處的原因:o

考點(diǎn)2常見的化學(xué)電源

考法3常見電池

命題角度1結(jié)合實(shí)驗(yàn)圖表創(chuàng)設(shè)新情境考查鋅錦電池材料的回收利用

房映［2015新課標(biāo)全國卷II,26改編］酸性鋅鈦干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍

是由炭粉、MnO2,ZnCb和NH4cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池

可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

溶解度/(g/100g水)

溫度

/℃020406080100

化合物

NH4CI

ZnCI2343395452488541614

化合物

Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3

(p近似值101710171039

回答下列問題：

(1)該電池的正極反應(yīng)式為，電池反應(yīng)的離子方程式為。

⑵維持電流為0.5A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅g?(已知戶=96500Cmo卩)

(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4CI,二者可通過分離回收;濾渣的主要

成分是MnOz、和，欲從中得到較純的MnOz，最簡便的方法為，其原理

是O

(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4-7H2O的過程中，需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是加稀H2SO4和H?。?溶

解,鐵變?yōu)椋訅A調(diào)節(jié)至pH為時(shí)，鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于mol-L1時(shí)，即可認(rèn)為該

離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為時(shí),ZY+開始沉淀(假定Zd+濃度為0.1moH?)。若上述過程不加H2O2

后果是,原因是O

解析》(1)酸性鋅鎰干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，是負(fù)極,電解質(zhì)顯酸性，則負(fù)極反應(yīng)式為

2+

Zn2e=Zno中間是碳棒，碳棒是正極，其中二氧化鈦得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH,則正極反應(yīng)式為

++2+

MnO2+e+H—MnOOH,總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H-Zn+2MnOOHo(2)維持電流為，電池工作5分鐘,

則通過的電荷量Q=/*0.5x5x60C=150C,因此轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是赤燃m=,1molZn在反應(yīng)中失去2moi

電子，則理論消耗Zn的質(zhì)量是幽產(chǎn)h65gmol/。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大,

因此二者可以通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶進(jìn)行分離。二氧化鎰、炭粉和MnOOH均難溶于水，因此濾渣的主要成

分是二氧化錦、炭粉和MnOOH。由于炭粉燃燒生成CO2,MnOOH能被氧化為二氧化犠，所以欲從中得到較純

的二氧化鎰，最簡便的方法是在空氣中加熱。(4)叱。2具有強(qiáng)氧化性，能把鐵氧化為鐵離子，因此加入稀硫酸和

電。2,鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子剛好完全沉淀時(shí)溶液中鐵離子的濃度為

105moHJ,則溶液中々OH尸糯農(nóng)moHJ=5*10i2moHj,所以氫離子的濃度是2x1()3moHj,pH=,因此加堿調(diào)節(jié)

pH為時(shí),Fe3+剛好完全沉淀。Zn?+的濃度為丄,,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知Zn?+開始沉淀時(shí)的0H濃度為

杵;molU=108moHj,氫離子濃度是1()6moHj,pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6時(shí)Zn?+開始沉淀。如果不加

?。2,則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的小p相近，因此在沉淀鋅離子的同時(shí)亞鐵

2+

離子也沉淀，導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純，無法分離開ZM+和FeO

++

答案〉(1)MnO2+H+e-MnOOH2MnO2+Zn+2H——ZMnOOH+Z/I注:式中Zn?+可寫為Zn(NH3)f、

ZWNHRCb等,H+可寫為NH：］(2)(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶炭粉MnOOH在空氣中加熱炭粉轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

3+

CO2,MnOOH氧化為MnO2(4)Fe6Zn?*和Fe?*分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的勺,相近

普考法點(diǎn)稿?學(xué)習(xí)理解

電池材料的回收利用對環(huán)境保護(hù)意義重大，是近幾年考查的熱點(diǎn)之一，從常見的鋅鎰干電池到復(fù)雜的鋰離子電

池，其材料的回收利用均已考查過。一般電池材料成分復(fù)雜，其分離提純工藝復(fù)雜,易利用實(shí)驗(yàn)圖表或化工流程

圖創(chuàng)設(shè)情境。本題的電化學(xué)部分主要考查原電池原理的應(yīng)用，涉及電極反應(yīng)式的書寫和電解計(jì)算等。書寫電極

反應(yīng)式時(shí)，除了要分析清楚電子得失及元素化合價(jià)的升降，還應(yīng)特別注意體系環(huán)境及各反應(yīng)物、生成物的形態(tài)，

避免把ZM+寫成ZnCb或Zn(0H)2。計(jì)算時(shí)把握住已知數(shù)據(jù)與所求量的關(guān)系，找準(zhǔn)比例并用好比例。

命題角度2鉛蓄電池

瓜脅［2019成都畢業(yè)班摸底考試］鉛蓄電池是汽車常用的蓄電池，其構(gòu)造如圖所示。下列說法不正確的是

A.電池放電時(shí),負(fù)極質(zhì)量減輕

B.電池放電時(shí),c(H*)減小

C.電池充電時(shí)總反應(yīng)為2PbSO4+2H2O-Pb+PbO2+2H2SO4

D.鉛蓄電池的缺點(diǎn)是笨重、比能量低

解析哦電時(shí)負(fù)極Pb失去電子轉(zhuǎn)化為PbS04,負(fù)極質(zhì)量增加A項(xiàng)錯(cuò)誤。放電過程中消耗H2s溶液中々H*)

減小,B項(xiàng)正確。電池充電時(shí)總反應(yīng)為2PbSC)4+2H2。-Pb+PbC)2+2H2so4,C項(xiàng)正確。鉛蓄電池的缺點(diǎn)是笨

重、比能量低，廢棄電池污染環(huán)境,D項(xiàng)正確。

答案〉A(chǔ)

命題角度3儲(chǔ)氫電池

示例3［2014大綱卷,9,6分］如圖是在航天用高壓氫銀電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物銀電池(MHNi

電池)。下列有關(guān)說法不正確的是

A.放電時(shí)正極反應(yīng)為NiOOH+HjO+e—*Ni(OH)2+OH

B.電池的電解液可為KOH溶液

C.充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為MH+OH--H2O+M+e

是一類儲(chǔ)氫材料，其氫密度越大,電池的能量密度越高

解析射電池放電時(shí)，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),A項(xiàng)正確。由電池示意圖及放電時(shí)正極的電極反應(yīng)知，該電池的

電解液呈堿性，可為KOH溶液,B項(xiàng)正確。充電時(shí)的負(fù)極實(shí)質(zhì)上為陰極，發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。MH的氫密度

越大，表明單位體積的MH所能儲(chǔ)存的電子越多，能量密度越大,D項(xiàng)正確。

答案〉C

銀氫電池的電極反應(yīng)式

放電時(shí)充電時(shí)

負(fù)

極:MH+OH^===M+H2O+

e;陰極:M+HzO+e----MH+OH;

KOH

正陽極:Ni(OH)2+OHe-NiOOH+HO

作電2

解液極NOOH+HzO+e-Ni

(OH)2+OH

充電

總反應(yīng)為M+Ni(OH)2號(hào)函MH+NiOOH

,員拓展變式”[2014浙江,11,6分]銀氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型。NiMH

中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是Ni(OH)2+M-NiOOH+MHo

B?:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N021>

下列說法正確的是()

電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式NOOH+HzO+e-Ni(OH)2+OH

B.充電過程中OH離子從陽極向陰極遷移

C.充電過程中陰極的電極反應(yīng)式:HzO+M+e----MH+OH,H2O中的H被M還原

電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液

考法4新型電池

命題角度1燃料電池

燃料電池是一種高效、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置,是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。

1.一般解題思維流程

2.不同環(huán)境中的正極反應(yīng)式書寫

Sb[2015江蘇,10,2分]一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法

正確的是

催化劑

A.反應(yīng)CH4+H2O-△―3H2+CO,每消耗1molCH”轉(zhuǎn)移12mol電子

!

B.電極A上”參與的電極反應(yīng)為H2+2OH2e~2H2O

C.電池工作時(shí),CO/向電極B移動(dòng)

D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為C>2+2CO2+4e-2c0；

思維導(dǎo)引〉運(yùn)用“加減法”書寫熔融碳酸鹽燃料電池的電極反應(yīng)式：

解析〉CH4中的C為4價(jià),反應(yīng)后生成的CO中C為+2價(jià),每消耗ImolCF%轉(zhuǎn)移6mole,A項(xiàng)錯(cuò)誤;從裝置圖看,

電池工作過程中沒有OH參與,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該燃料電池中，電極B為正極，電極A為負(fù)極，電池工作時(shí),CO；移向負(fù)

極,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在電極B上。2得到電子與CO?反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO^-.D項(xiàng)正確。

答案〉D

甲烷燃料電池在四種常見介質(zhì)中的負(fù)極電極反應(yīng)總結(jié)

品加。［2015新課標(biāo)全國卷1,11,6分］微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工

作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是

A.正極反應(yīng)中有CO2生成

B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移

C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2-6CO2+6H2O

解析》負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2氣體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;微生物電池中的化學(xué)反應(yīng)速率較快，即微生物促進(jìn)了反應(yīng)中

電子的轉(zhuǎn)移,B項(xiàng)正確;原電池中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng),C項(xiàng)正確;電池總反應(yīng)是C6Hl2。6與。2

反應(yīng)生成CC>2和H2(D,D項(xiàng)正確。

答案〉A(chǔ)

本題還可以從以下角度設(shè)置問題:

(i)io(rc時(shí)該電池的反應(yīng)速率是不是比常溫下的反應(yīng)速率快？

提示:不是。因?yàn)檫@是一個(gè)微生物電池,溫度為100℃時(shí)會(huì)導(dǎo)致微生物死亡，所以反應(yīng)速率不會(huì)加快。

(2)寫出該電池正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。

提示:負(fù)極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O24e_6co2T+24印,正極反應(yīng)式為6O2+24H*+24e=~=12H20o

命題角度2金屬空氣電池(熱點(diǎn)角度)

金屬空氣電池模型

電解質(zhì)為中性或堿性水溶液時(shí)，此類金屬空氣電池的正極反應(yīng)式一般為O2+2H2O+4e'==4OH

負(fù)極為金屬鎂，電解質(zhì)溶液為中性的NaCI溶液,放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Mg2e—Mg?'總反應(yīng)式為

鎂空氣中性電池

2Mg+O2+2H2O-2Mg(OH)?。由于鎂是活潑金屬,所以負(fù)極易發(fā)生副反

應(yīng):Mg+2H2。-Mg(OH)2+H21

海洋電池(鋁空氣海水電鋁板為負(fù)極，柏網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為AI3e~AF+,總反應(yīng)式為

池)

4AI+3O2+6H2O_4AI(OH)3

鋅為負(fù)極,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH_Zn(OH)f,總反應(yīng)式為

鋅空氣堿性電池

2Zn+O2+4OH+2H2O-2Zn(OH)：

Bill［2016浙江,11,6分］金屬(M)空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車

和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4M+/7O2+2nH2Oi~4M(0H)nO

已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面

B.比較Mg、AkZn三種金屬空氣電池,Al空氣電池的理論比能量最高

空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式《Ivr+nOz+Z4HzO+dnei~4M(OH)n

D.在Mg空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OHb宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

解析〉A(chǔ)項(xiàng)，采用多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，目有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面,正確;B項(xiàng)，

根據(jù)“已知”信息知鋁的比能量比Mg、Zn的高,正確;C項(xiàng)空氣電池放電過程中，正極為氧氣得到電子生成0H,

錯(cuò)誤;D項(xiàng),為了避免正極生成的0H移至負(fù)極，應(yīng)選用陽離子交換膜,正確。

答案〉C

;且拓展變式」5.［2018海南,8,4分］［雙選］一種鎂氧電池如圖所示，電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭，電

解液為KOH濃溶液。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.電池總反應(yīng)式為2Mg+O2+2H2O=~=2Mg（OH）2

B.正極反應(yīng)式為Mg2e-----Mg2*

C.活性炭可以加快。2在負(fù)極上的反應(yīng)速率

D.電子的移動(dòng)方向由a經(jīng)外電路到b

命題角度3鋰電池（熱點(diǎn)角度）

鋰電池分為鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰金屬電池的負(fù)極材料是金屬鋰或鋰合金，工作時(shí)金屬鋰失去電子被氧

化為Li:負(fù)極反應(yīng)均為Lie-Li：負(fù)極生成的Li?經(jīng)過電解質(zhì)定向移動(dòng)到正極。由于單質(zhì)鋰是活潑金屬,易與空

氣中的H2。、。2反應(yīng)，所以必須在無水、無氧的條件下組裝鋰金屬電池。鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)式一般為

6C+xLi++Ae-UG；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是充電時(shí)陰極反應(yīng)的逆過程:口心6把-6C+ALI+O

1.常見的鋰金屬電池

鋰鎰電池

（全稱為鋰正極活性物質(zhì)是MnOz,電解質(zhì)是髙氯酸鋰（LiCIOJ溶于混合有機(jī)溶劑中，正極反應(yīng)式為

二氧化銃MnO2+Li++e^=LiMnO2,總反應(yīng)為Li+MnOz^^iMnOz

電池）

該電池的電解液是無水四氯鋁酸鋰（LiAICIJ的亞硫酰氯（SOCb）溶液,正極反應(yīng)式為

鋰亞硫酰2SOCI2+4e_4CI+S+SO21，電池的總反應(yīng)式為4Li+2SOCI2_4LiCI+S+SO2to由于鋰是活潑金屬,易與

氯電池H2O.02反應(yīng),SO。b也可與水反應(yīng)（SOCb+HzO^~SO21+2HCIt），所以組裝該電池時(shí)必須在無水、無氧的條

件下進(jìn)行

電池反應(yīng)為16Li+xS8-8Li2sx（2S/8）。原理如圖所示。

全固態(tài)鋰

硫電池

放電時(shí)正極a的變化過程為S.-LizSe-Li2s6-Li2s,-Li2s2,正極發(fā)生的反應(yīng)依次為S.+2Li*+2e—Li2s“

3Li2S8+2Li*+2e-4Li2s2Li2se+2Li*+2e-3Li2s.Li2S4+2Li*+2e-2Li2S2

2.常見的鋰離子電池

鋰離子電池充電、放電時(shí)不同正極材料上的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)如表所示。

正極材料充電時(shí)陽極反應(yīng)放電時(shí)正極反應(yīng)電池總反應(yīng)

+

LiFePO-*e==ALi+LilAFePO充電

4+==

LiFePOLi1xFePO4+xLi+Ae=LiFePO

44LiFeRO4+6c￥￥LilAFePO4+LixC6

4

.電

LiCoOLiCoOAB===ALi++LiCoOLiCoO+ALi++Ae===LiCoO

221x21x22LiCoO2+6c￥^Li1xCoO2+LiAC6

.電

==++==

LiMnOLiMnOAe=ALi+Li1xMn2O4LiMnO+ALi+xeLiMnO

2424lA2424LiMn2O4+6c￥^Li1xMn2O4+LixC6

示例［2016四川,5,6分］某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時(shí)電池總反應(yīng)為

LilACoO2+LixC6—LiCoO2+C6（A<1）o下列關(guān)于該電池的說法不正確的是

A.放電時(shí),Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移

B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為口心心―ALi++Ce

C.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole,石墨（C6）電極將增重7xg

+

D.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2Ae=?-Li1xCoO2+ALi

解析射電池放電時(shí)，陽離子由負(fù)極移向正極,A項(xiàng)正確油放電時(shí)的總反應(yīng)看出,LiQe在負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反

應(yīng),B項(xiàng)正確;充電時(shí)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng):Ce+Ae+MT一口16,當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，陰極（C6電極）析出

+

ImolLi,增重7g,C項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí)陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng):口8。2mLi1xCoO2+ALi,D項(xiàng)正確。

答案〉C

“2018全國卷III,11D改編]一種可充電鋰空氣電池當(dāng)電池放電時(shí),。2與Li+在多孔碳材料電極處生成

“。24產(chǎn)0或1)o充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2x_2Li+(1^)O2()

2.[2018浙江4月選考,17D改編]Li空氣電池的工作原理如圖所示，電池總反應(yīng)式為

4Li+O2+2H2O~=4LiOH()

放電

3.[2014天津,6改編]鋰離子電池的總反應(yīng)為LixC+Li1xCoO2￥^C+LiCoO2o鋰硫電池的總反應(yīng)為

放電

2Li+S^Li2So鋰離子電池放電時(shí),Li+向正極遷移;鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)()

提不2.V3.V

且拓展變式七我國新能源電動(dòng)汽車使用三元電池已經(jīng)成為趨勢，銀鉆鎰三元材料通?？梢员硎緸?/p>

LiNi；1coWin/)2,且戶片？1。充電時(shí)電池總反應(yīng)為LiNi^CoJVIn^+eCi~UaNiCoWInqz+LiaCe淇電池工作

原理如圖所示，兩極之間有一個(gè)允許特定的常子X通過的隔膜,石墨鋰(Li￡6)為鋰離子嵌入石墨中形成的負(fù)極

材料。下列說法不正確的是()

A.允許離子X通過的隔膜為陽離子交換膜

B.充電時(shí),LiaCe電極為陰極,Li*被還原

C.放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Li]aNi*CoWlnq2+aLi*+ae=—LiNi^CoJVIn^

D.可從無法充電的廢舊石墨電極中回收金屬鋰

1.B由題意知,電池總反應(yīng)為3H2+沖一2NH3O該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并形成原電池產(chǎn)生電能,反應(yīng)不

需要高溫、高壓和催化劑,A項(xiàng)正確。觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)MV*e—MV?二為負(fù)極，不是陰極,B

項(xiàng)錯(cuò)誤。正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3C項(xiàng)正確。電池工作時(shí),H,通過交換膜,由左側(cè)(負(fù)

極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移,D項(xiàng)正確。

+

2.C陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO2+2H+2e=CO+H2O,A

項(xiàng)正確。結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2+H2S—S+CO+H2<D,B項(xiàng)正確。石墨烯作陽極,

其電勢高于ZnO@石墨烯的,C項(xiàng)錯(cuò)誤。Fe3+>Fe?+在堿性或中性介質(zhì)中會(huì)生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較

強(qiáng)的介質(zhì)中,D項(xiàng)正確。

【圖像分析】根據(jù)題圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系分析電極反應(yīng)類型，如EDTAFe?+生成EDTAFe3;發(fā)生了氧化反

應(yīng),EDTAFe?,將H2s氧化成S,本身被還原成EDTAFe2*,EDTAFe3+和EDTAFe?*可循環(huán)使用，故石墨烯電極為

陽極，陽極與光伏電池的正極連接。CO2發(fā)生還原反應(yīng)生成CO,故ZnO@石墨烯電極為陰極。

【知識(shí)儲(chǔ)備】在電解池中，陽極為惰性電極時(shí)，電極本身不參與反應(yīng)，而陰極本身一定不參與反應(yīng)。電勢是大

學(xué)物理化學(xué)中的概念，引入高考題中有一定難度。在自發(fā)反應(yīng)中，失去電子能力越強(qiáng)的電極，其電勢越低，所以,

原電池的負(fù)極電勢低于正極電勢;但電解池的陽極電勢高于陰極電勢。例如，鎂、鋁電極的電勢分別為、。解答

本題時(shí)可采用排除法，從而回避電勢的概念。____________________________________________________________

3.D電池工作時(shí)，鹽橋中的CI向X極移動(dòng),K向丫極移動(dòng),A錯(cuò)誤。電池工作時(shí),X極為電池的負(fù)極，則電子由X

極沿導(dǎo)線流向丫極,B錯(cuò)誤。電池工作時(shí),X極的電極反應(yīng)式為2NH36e-沖+6葉冰極周圍溶液的pH減小，丫

極的電極反應(yīng)式為2N03+10e+12H+==N?t+6H2。,丫極周圍溶液的pH增大,C錯(cuò)誤。根據(jù)得失電子守恒將X

極和丫極的電極反應(yīng)式相加，可得電池總反應(yīng)為3NO3+5NH3+3H+-4N2+9H2O,D正確。

4.D該電池采用的三維多孔海綿狀Zn具有較大的表面積,可以高效沉積ZnO,且所沉積的Zn。分散度高,A正

確。根據(jù)題干中總反應(yīng)可知該電池充電時(shí),Ni(OH)2在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NiOOH,其電極反應(yīng)式為

Ni(OH)2(s)+OH(aq)e-NiOOH(s)+H2O(l),B正確。放電時(shí)Zn在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ZnO,電極反應(yīng)式為

Zr^+ZOMaq憚e^~=ZnO(s)+H2O(l),C正確。電池放電過程中,OH等陰離子通過隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū),D

錯(cuò)誤。

5.D電池放電時(shí)陰離子移向負(fù)極,A項(xiàng)正確。由電池總反應(yīng)和題圖知，放電時(shí)吸收CO?,充電時(shí)釋放COzB項(xiàng)正

確。放電時(shí)，正極上CO2得電子被還原為單質(zhì)C,電極反應(yīng)式為3coz+4e=2C0；+C,C項(xiàng)正確。充電時(shí)，陽極

上C被氧化為CC>2,電極反應(yīng)式為c+2co科e—3c。2,陰極上Na*被還原為Na,電極反應(yīng)式為Na++e—Na,D

項(xiàng)錯(cuò)誤。

6.D原理圖中金屬鋰失去電子被氧化為Li*,故電極b作電池負(fù)極，電極a作電池正極。放電時(shí)電極a的變化過

+

程依次為S8TLi2s8fLi2s6fLi2s4fLi2s2,正極可發(fā)生的反應(yīng)依次有S8+2Li+2e-Li2s&、

+

3Li2s8+2Li*+2e-4Li2s6、2Li2S6+2Li+2e=_3Li2S4?Li2s4+2Li*+2e=2Li2s?,A正確。負(fù)極反應(yīng)為

Lie-Li*,“外電路中流過0.02mol電子”表明有0.02molLi被氧化，負(fù)極材料減重7g/molx0.02mol=0.14g,B

正確。石墨烯具有良好的導(dǎo)電性,單質(zhì)硫(Sg)不導(dǎo)電，摻石墨烯能提高電極a的導(dǎo)電性,C正確。充電反應(yīng)是放電

反應(yīng)的逆過程，由電池反應(yīng)“16口+與8―