第2講　原電池　化學電源 【2022版 步步高 大一輪 化學復習 人教版全國Ⅲ（桂貴云川藏）】

第2講原電池化學電源

【2021?備考】

最新考綱命題統(tǒng)計

頻度

1.理解原電池的構成、工作原理及應用。5

4

2.能書寫電極反應和總反應方程式。3■

2

1

3.了解常見化學電源的種類及其工作原理。20152016201720IH2019奉份

素養(yǎng)落地：通過帶鹽橋的原電池的裝置模型，認識原電池裝置特點，認識兩電極

之間的聯(lián)系，形成模型認知素養(yǎng)；通過參與有關化學問題的社會實踐，形成科學

態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

主干知訊知識桎理考向突破

考點一原電池的工作原理及其應用

『知識梳理』

1.原電池的工作原理

(1)概念和反應本質

原電池是把化學能轉化為電能的裝置,其反應本質是氧化還原反應。

⑵原電池的構成條件

一看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電

解質溶液反應)。

二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：①電解質溶液;②兩電極直

接或間接接觸;③兩電極插入電解質溶液中。

(3)工作原理

以鋅銅原電池為例：

儼

王W3=-cuso,溶液

①反應原理:

電子流向由Zn片沿導線流向Cu片

電極名稱負極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應Zn-++2e=Cu

反應類型氧化反應還原反應

②原電池中的三個方向

電子流動方向：從負極流出沿導線流入正極;

電流流動方向：從正極沿導線流向負極;

離子遷移方向：電解質溶液中，陰離子向負極遷移,陽離子向正極遷移。

名師提示你

1.原電池仍然體現(xiàn)的是反應過程中的能量守恒，是化學能與熱能的知識延伸，是

化學能與電能的轉化。

2.原電池反應必須是氧化還原反應，但自行發(fā)生的氧化還原反應并不一定是電極

與電解質溶液反應，也可能是電極與溶解的氧氣等發(fā)生反應，如將鐵與石墨相連

插入食鹽水中。

2.原電池原理的應用

(1)加快氧化還原反應的速率

一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。例如，在Zn與

稀H2s04反應時加入少量CuSCU溶液能使產生H2的反應速率加快。

(2)比較金屬活動性強弱

兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。

⑶設計制作化學電源

①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。

②根據(jù)原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料和電解質溶液。

名師提示你

1.在理解形成原電池可加快反應速率時，要注意對產物量的理解，Zn與稀H2s04

反應時加入少量C11SO4溶液，鋅足量時，不影響產生H2的物質的量，但稀H2s。4

足量時，產生H2的物質的量要減少。

2.把一個氧化還原反應拆寫成兩個電極反應時，首先要寫成離子反應，要注意通

過電荷守恒與原子守恒把H+、0H\H2O分解到兩個電極反應中。

［鏈接新教材］

(新教材LK第二冊P5511“學習?理解”題變式)

某學校研究性學習小組欲以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液設

計原電池。給你一只電流表，請你畫出該原電池的示意圖，并標出正負極，寫出

電極反應式。

答案如圖所示

負極Al+4OH--3e"

正極2H2O+2e-=H2t+2OFT

『考向突破』

考向一原電池工作原理的綜合分析

命題角度

1對原電池基本原理做出判斷

［題目設計］

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應都可設計成原電池(J)

⑵在原電池中，發(fā)生氧化反應的電極一定是負極(J)

(3)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生

(X)

(4)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動(X)

(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極(X)

(6)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高(J)

命題角度

2對典型原電池裝置進行全面分析

［命題素材］

下圖是根據(jù)原電池原理設計的LED燈發(fā)光的裝置:

［題目設計］

2.(1)該裝置中，存在怎樣的能量轉化過程？

(2)如果將硫酸換成檸檬汁，導線中會不會有電子流動？如果將鋅片換成鐵片，電

路中的電流方向是否改變？

提示(1)裝置中存在“化學能~電能一光能”的轉換。

(2)檸檬汁顯酸性也能作電解質溶液，所以將硫酸換成檸檬汁，仍然構成原電池，

所以導線中有電子流動；金屬性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正極，所以電路中的電

流方向不變。

考向二工作原理的多維應用

通過設計具體操作，通過原電池原理,

判斷金屬活潑性強弱

［命題素材］

原電池中，一般活動性強的金屬作負極，而活動性弱的金屬(或可導電的非金屬)

作正極。如有兩種金屬A和B,用導線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一

段時間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，則說明A作負極，B作正極,

即可以斷定金屬活動性A>Bo

［題目設計］

3.M、N、P、E四種金屬，已知：①M+N2+=N+M2+；②M、P用導線連接放

入NaHS04溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導線連接放入E的硫酸

鹽溶液中，電極反應為E"+2e-=E,N—2e-=N2'□則這四種金屬的還原性

由強到弱的順序是o

提示P>M>N>E

通過形成原電池，加快反應速率，服務

于工農業(yè)生產

［命題素材］

由于形成原電池，而使氧化還原反應速率加快。如Zn與稀硫酸反應制氫氣時,

可向溶液中滴加少量CuSCU溶液，形成Cu—Zn原電池，加快化學反應速率。

［題目設計］

4.

(1)將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的

CuSCU溶液，產生H2的體積V(L)與時間f(min)的關系是。

⑵將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4

溶液，產生H2的體積V(L)與時間f(min)的關系是。

⑶將1中的CuS04溶液改成CH3coONa溶液,其他條件不變,則圖像是。

提示(1)A(2)B(3)C

命題角度

3通過原電池原理設計原電池，并進一

步形成各類功能電池

［命題素材］

能量之間可相互轉化：電解食鹽水制備C12是將電能轉化為化學能，而原電池可

將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料:

ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq)；銅片，鐵片,鋅片和導線。

［題目設計］

5.(1)完成原電池甲的裝置示意圖(如圖)，并作相應標注，要求：在同一燒杯中,

電極與溶液含相同的金屬元素。

-Q-

⑵以銅片為電極之一，CuSCU(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙,

工作一段時后，負極可觀察到什么現(xiàn)象？

(3)甲乙兩種原電池哪種更有效地將化學能轉化為電能？其原因是什么？

提示⑴

ZnSOt(aq)CuSO4(aq)

⑵電極逐漸溶解變細。

(3)甲；Zn和C/+不直接接觸，避免兩種物質直接反應，從而避免了化學能轉化

為熱能，提高電池效率。

茯戰(zhàn)專題?

拓展拾遺：鹽橋原電池的分析

知遲拓展.

1.鹽橋的作用

(1)連接內電路，形成閉合回路；(2)平衡電荷，使原電池不斷產生電流。

2.單池原電池和鹽橋原電池的對比

溶液溶液

圖1圖2

圖1和圖2兩裝置的比較

正負極、電極反應、總反應、反應現(xiàn)象

負極：Zn—2e-=Zn2+

相同點

正極：Cu2'+2e=Cu

總反應：Zn+Cu21=Cu+Zn21

圖1中Zn在CuSCU溶液中直接接觸Cu2+,會有一部分Zn與CiP卡直接

反應，該裝置中既有化學能和電能的轉化，又有一部分化學能轉化成了

不同點

熱能，裝置的溫度會升高。圖2中Zn和CuS04溶液在兩個池子中，Zn

與CM’不直接接觸，不存在Zn與CM+直接反應的過程，所以僅是化學

能轉化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時間長

關鍵點鹽橋原電池中，還原劑在負極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)

案例分析.

案例1通過鹽橋形成濃度差

一定條件下，實驗室利用如圖所示裝置，通過測電壓求算Ksp（AgCl）。工作一段時

間后，兩電極質量均增大。下列說法正確的是（）

KC1溶液AgNOj容液

A.右池中的銀電極作負極

B.正極反應為Ag—e=Ag'

C.總反應為Ag++Cl=AgClI

D.鹽橋中的NO3向右池方向移動

解析若“右池中的銀電極作負極”，Ag失去電子被氧化為Ag+：Ag-e-=Ag

十,電極質量減輕，不符合題干中的信息“兩電極質量均增大”，A項錯誤。該裝

置圖很容易讓考生聯(lián)想到鹽橋電池，抓住“兩電極質量均增大”判斷，若左池Ag

失去電子被氧化為Ag-，Ag+再結合溶液中的C「生成AgClI：Ag-e-+Cr

=AgCl,即左池的銀失去電子作負極；此時右池電解質溶液中的Ag卡在銀電極

表面得到電子被還原為Ag：Ag++e^=Ag,即右池的銀電極為正極；兩個電極

反應式相加得到總反應：Ag++Cl=AgCl;綜上所述，B項錯誤，C項正確。

根據(jù)“陰陽相吸”可判斷鹽橋中的N03向負極方向（即左池）移動，D項錯誤。

答案C

案例2通過鹽橋分析可逆反應平衡移動

3+

某學習小組的同學查閱相關資料知氧化性：Cr2O?>Fe,設計了鹽橋式的原電

池，如圖。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2s04溶液。下列敘述中正確的是（）

FeSO,溶液一工和稀H?SO,溶液

A.甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應

B.乙燒杯中發(fā)生的電極反應為：2C13+7H2O_6e=Cr2O7+14H

C.外電路的電流方向是從b到a

D.電池工作時，鹽橋中的SO1移向乙燒杯

解析A項，甲燒杯的溶液中發(fā)生氧化反應：Fe2+-e~=Fe3+；B項，乙燒杯

的溶液中發(fā)生還原反應，應為CrzO廠得到電子生成CF+；C項，a極為負極，b

極為正極，外電路中電流由b到a；D項，SOM向負極移動，即移向甲燒杯。

答案C

考點二化學電源

「知識梳理』

1.一次電池

(1)堿性鋅鎬干電池

負極材料：Zn

電極反應：Zn+20H-2e=Zn(0H)2

正極材料：碳棒

電極反應：2MnO2+2H2。+2e--2MnOOH+20田

總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(0H)2

Q)鋅銀電池

金屬外殼

浸了KOH(aq)的隔板

負極材料：Zn

電極反應：Zn+2OFT—2e-=Zn(OH)2

正極材料：Ag2。

電極反應：Ag2O+H2O+2Q=2Ag~l_2O.H1

總反應：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為

Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)笑12PbSO4(s)+2H2O(l)

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種:

種類酸性堿性

負極反2H2二2H2+4OH—4e-4凡0

應式

正極反O.2+4H++4e：

。202H2O+4e--4OFF

應式==21120

電池反

2H2+O2=2H2O

應式

名師提示你

1.在書寫燃料電池的電極反應時，要注意溶液的酸堿性，介質的酸堿性對半反應

及總反應書寫的影響。

2.書寫電極反應時應注意：①“一〃釘”相當于正電荷，“十〃釘”相當負電荷，

依據(jù)電荷守恒配平其他物質的系數(shù)。②從原子守恒的角度還應符合：電池總反應

式=正極反應式+負極反應式。

3.根據(jù)移動方向，陽離子移向正極，在正極上參與反應，在負極上生成（如H+）;

陰離子移向負極，在負極上參與反應，在正極上生成（如0H，。2一、COM）。

『考向突破』

考向一常規(guī)電池的理解與分析

命題角度1通過對傳統(tǒng)鉛蓄電池的分析，理解可逆

電池的特點

鉛蓄電池

［題目設計］

1.（1）鉛蓄電池的工作原理為:Pb+PbCh+2H2so4=2PbSO4+2H2O,當K閉合時，

I為池，a為極,b為極，II為池,c為

極，d為極。

此時a電極反應____________________________________________________，

b電極反應.

c電極反應.

d電極的反應.

(2)根據(jù)d電極的反應，說明d區(qū)酸堿性的變化？

(3)K閉合一段時間后，II可單獨作為原電池，c電極為電源的正極還是負極？

提示(1)根據(jù)圖示，K閉合時，I為原電池，a為正極，b為負極，II為電解池,

c為陰極，d為陽極

a極：PbO2+4H'+S0F+2e=PbSO4+2H2O

b極：Pb—2e+S0i=PbS04

-

c極：PbSO4+2e=Pb+SOF

+

d極：PbSO4-2e+2H2O=PbO2+4H+SOi

(2)d區(qū)電極反應為PbSCU—2b+2H2O=PbO2+4H,+SOk,酸性增強

(3)閉合一段時間后，c電極析出Pb,d電極析出PbCh,電解質溶液為H2s04溶液,

此時可以形成鉛蓄電池，c電極作負極。

命題角度

2通過對傳統(tǒng)氫氧燃料電池的分析，理解

各類燃料電池的特點，特別是介質變化時，對電極書寫的影響

［命題素材］

氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池

電極表面鍍一層細小的箱粉，伯吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定，該電池工作時，

H2和02連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。

氫氧燃料電池

［題目設計］

2.(1)電極表面鍍粕粉的作用是什么？

(2)寫出該燃料電池的負極反應，如果將K0H溶液改為熔融的氧化鈣，寫出該燃

料電池的負極反應。

提示(1)增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣的分子數(shù)，加快電極反應速率

-2-

(2)H2+2OH--2e=2H2OH2—2。+O=H2O

考向二新型化學電源

［命題素材］

隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學中的新型電

源，成為科學家研究的重點方向之一，高考中的新型化學電源，一般具有高能環(huán)

保、經久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質量釋放的能量)高等特點。下圖為三種

新型電源。

命題角度1通過燃氣和介質的改變形成的新型燃

料電池

［題目設計］

3.圖一質子膜H2s燃料電池，實現(xiàn)了利用H2s廢氣資源回收能量并得到單質硫,

根據(jù)圖示信息，寫出圖一電極b上發(fā)生的電極反應，若有17gH2s參與反應，則

有多少H+經質子膜進入正極區(qū)？

圖一質子膜142s燃料電池

提示電極b上發(fā)生的電極反應：(h+4H-+4e=2比0?？偡磻綖椋?H2s(g)

+O2(g)==S2(s)+2H2O(l)

17gH2s即0.5molH2S,每0.5molH2s參與反應會消耗0.25molO2,根據(jù)正極

反應式O2+4H-+4e—=2H2。，可知有1molH*經質子膜進入正極區(qū)

命題角度

2新型高效“綠色”電池

［題目設計］

4.圖二NaCl的作用是什么？電池工作過程中，電解質溶液的pH如何變化？用該

電池做電源電解KI溶液制取1molKIO3,消耗多少克電極鋁？

圖二環(huán)保、安全型鋁一空氣電池

提示該原電池中，NaCl不參加反應，作用是增強溶液的導電性，電解質溶液的

pH基本不變

電解KI溶液制取1molKIO3時轉移6mol電子，根據(jù)轉移電子相等得消耗m(Al)

二6g/mol=54g

命題角度3

［題目設計］

5.圖三為一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如上圖所示)的碳電極。該電

池的電解質溶液為6moiLi的KOH溶液。寫出放電時的正、負極電極反應式。

充電時的陰、陽極電極反應式。

圖三碳納米管二次電池

提示負極：H2-2e-+20H=2H2O；

正極：2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(0H)24-20Ho

陰極：2H2O+2e「=H2t+20H；

--

陽極：2Ni(OH)2+20H-2e=2NiO(OH)+2H2O。

茯戰(zhàn)專題?

/拓展拾遺：介質對電極反應的影響

知識拓展.

電化學中常見的五大介質(以CH30H、O2燃料電池為例)

介質一：K2so4溶液(中性)

總反應式：2cH3OH+3O2==2CO2+4H2。

(一)負極：2cH3。11-12片+2H2O=2CO2t+12H+

(+)正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-

介質二：KOH介質(堿性)

總反應式：2cH3OH+3O2+4OH=2c01+6H2O

（一）負極：2cH30H-12e-+l60H==2CO3-+12H2。

（+）正極：3O2+12e-+6H2O=12OH-

介質三：H2s04溶液（酸性）

總反應式：2cH3OH+3O2==2CO2+4H2。

（一）負極：2cH30H—12e-+2H2O=2CO2t+12H’

（+）正極：3O2+I2e-+12IT==6H2O

介質四：熔融鹽介質，如熔融的K2c03

總反應：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

（一）負極：2cH3OH—12e-+6CO1-8CO2f+4H2O

（+）正極：3。2+12廣+6co2=6（20歹

介質五：摻雜丫2。3的ZrO3固體電解質，在高溫下能傳導正極生成的。2-

總反應：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

（一）負極：2cH30H—12b+6。2=2C02f+4H2O

（+）正極：302+12b=60”

規(guī)律首先要分析介質是否參與總反應，然后寫出總反應方程式，02在不同介質

中的轉化關系（02得電子轉化為。2,堿性（中性）溶液中轉化為0H一;酸性溶液中

轉化為H2。，熔融碳酸鹽中轉化為COM；固體氧化物轉化為。2一），寫出正極反

應，利用相減法（總反應一正極反應=負極反應），寫出負極反應。

案例分析.

案例1酸性介質

（海南卷）一種電化學制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+o

下列敘述錯誤的是（）

嵐氣廠『尸一?氨,氮氣

氫氣F一氫氣

質子傳輸陶瓷/石英電解池

一一一Pd電極a

電極b

A.Pd電極b為陰極

B.陰極的反應式為：N?+6H^+6e=2NHs

C.H卜由陽極向陰極遷移

D.陶瓷可以隔離N2和H2

解析A.此裝置為電解池，總反應是N2+3H2=2NH3,Pd電極b上是氫氣發(fā)生

反應，即氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，故A說法錯誤；B.根據(jù)A

選項分析，Pd電極a為陰極，反應式為Nz+6H'+6e=2NH3,故B說法正確；

C.根據(jù)電解池的原理，陽離子在陰極上放電，即由陽極移向陰極，故C說法正確；

D.根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2,故D說法正確。

答案A

案例2熔融的氧化物

用固體氧化物作為電解質的氫氧燃料電池電解Na2sCU溶液，已知固體氧化物在

高溫下允許氧離子（。2一）在其間通過，其工作原理如圖所示（c、d均為惰性電極）。

下列有關說法正確的是（）

H2電極（碳棒）a

接觸面

固體氧化物

o2電極（碳棒）b

NafO1溶液

A.電路中電子流向為a-d->c-*b

B.電極b為負極，電極反應式為02+45=2。2-

C.電解后燒杯中溶液pH增大

D.理論上b極消耗氣體和c極生成氣體質量相等

解析在溶液中沒有電子的移動，只有離子的移動，A項錯誤；通入02的一極（電

極b）為電池的正極，發(fā)生還原反應，B項錯誤；惰性電極電解Na2s04溶液實質

上是電解水，溶液的pH不變，C項錯誤；c極生成02,根據(jù)得失電子守恒可知D

項正確。

答案D

2核心素養(yǎng)：新型化學電源

素養(yǎng)說明：高考中的新型化學電源，一般具有高能環(huán)保、經久耐用、電壓穩(wěn)定、

比能量（單位質量釋放的能量）高等特點。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度

大，因此許多考生感覺難度大。但應用的解題原理仍然還是原電池的基礎知識，

只要細心分析，實際上得分相對比較容易。

1.新型燃料電池

燃料電池是利用氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、天然氣等為燃料與氧氣或空氣進行

反應，將化學能直接轉化成電能的一類原電池。其特點是：（1）有兩個相同的多孔

電極，同時電極不參與反應（摻雜適當?shù)拇呋瘎＃?）不需要將還原劑和氧化劑全

部儲藏在電池內。（3）能量轉換率較高，超過80%（普通燃燒能量轉換率約為30%）。

【解題模板】

2.可充電電池

對于一般的電池而言，充電電池具有一定的可逆性，在放電時，它是原電池裝置;

在充電時，它是電解池裝置，是一種經濟、環(huán)保、電量足、適合大功率、長時間

使用的電器。

【模型示例】鎂及其化合物一般無毒（或低毒）、無污染，鎂電池放電時電壓高

且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關注的重點。有一種鎂二次電池的反應為

xMg+Mo3s4雅Mg.Mo3s4。下列說法錯誤的是（）

A.放電時Mg?,向正極移動

B.放電時正極的電極反應式為Mo3s4+2xe-=MO3S+「

C.放電時Mo3s4發(fā)生氧化反應

D.充電時陰極的電極反應為xMg2++2xe=xMg

【解題模板】

I

陰報：還原反應負極：氣化反應

,tMg-2vC------xMg2*

陰-卜

陽xMg"+2r<r^=rMg總陰］HI

4原

電

離離反離禹

電

解

子子應子I子

池

池

陽極：筑化反應式正極：還原反應

一

MojSf-itc^=Mo,S

(Mo,St+2rc-=Mo,S?-

技巧：陰極反應式=充電總正極反應式=放電總反

反應式-陽極反應式應式-負板反應式

答案c

題型一“?？疾凰ァ钡娜剂想姵?/p>

【典例1】（2019?課標全國I,12）利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,

電池工作時MV2'/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯

誤的是（）

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

2+++

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

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應生成NH3

D.電池工作時質子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動

解析A項、相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時利

用MV+和MV?+的相互轉化，化學能轉化為電能，故可提供電能，故A正確；B

項、左室為負極區(qū)，MV卜在負極失電子發(fā)生氧化反應生成MV2+,電極反應式為

MV+-e=MV2+,放電生成的MV?*在氫化酶的作用下與H2反應生成H*和

MV+,反應的方程式為H2+2MV2+=2H++2MV+,故B錯誤；C項、右室為正

極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應生成MV+,電極反應式為MV2++e-

=MV+,放電生成的MV卡與N2在固氮酶的作用下反應生成NH3和MV2+,故C

正確；D項、電池工作時，氫離子（即質子）通過交換膜由負極向正極移動，故D

正確。故選B。

答案B

[對點訓練1]（2019?莆田第一中學上學期期中考試）鋰一銅空氣燃料電池是低成

本高效電池。該電池通過一種復雜的銅“腐蝕”現(xiàn)象產生電能，其中放電過程為

2Li+Cu2O+H2O^=2Cu+2Li+2OHo下列說法不正確的是（）

A.放電時，Li'透過固體電解質向Cu極移動

B.通空氣時，銅被腐蝕，產生CU2。

C.放電時，正極的電極反應式為：CU2O+2H1+2e=2Cu+H2O

D.整個反應過程中，氧化劑為02

解析A.放電時，陽離子向正極移動，則Li卡透過固體電解質向Cu極移動，故A

正確；B.放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH，可以知道通空氣時，

銅被腐蝕，表面產生Cm。，故B正確；C.正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，

則正極的電極反應式為02+4廣+2H2O=4OH,故C錯誤；D.通空氣時，銅被

腐蝕，表面產生CU20,放電時CU2。轉化為Cu,則整個反應過程中，銅相當于

催化劑，得電子的物質是氧氣，所以氧氣為氧化劑，故D正確。故選C。

答案C

題型二“起點高、落點低”的壓軸選擇題：可逆電池

【典例2】(2019?課標全國III,13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學家近期

利用三維多孔海綿狀Zn(3DZn)可以高效沉積ZnO的特點，設計了采用強堿性電

解質的3DZn—NiOOH二次電池，結構如圖所示。電池反應為Zn(s)+2NiOOH(s)

放由

+H2O(1)糞1ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)o

下列說法錯誤的是()

—尼龍保護層

導電線圖

NiOOH

隔膜

3D-Zn

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.充電時陽極反應為Ni(0H)2(s)+0ET(aq)—e-=NiOOH(s)+H2O(l)

C.放電時負極反應為Zn(s)+20H(aq)-2e=ZnO⑸+H2O⑴

D.放電過程中OH「通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)

解析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ZnO分散度高,A正確；根據(jù)題干中總反應可知該電池充電時,Ni(OH)2

-

在陽極發(fā)生氧化反應生成NiOOH,其電極反應式為Ni(OH)2(s)+OH(aq)-e

=NiOOH(s)+H2O(l),B正確；放電時Zn在負極發(fā)生氧化反應生成ZnO,電極

反應式為Zn(s)+20EF(aq)—2e-=ZnO(s)+H2。⑴，C正確；電池放電過程中，

OH一等陰離子通過隔膜從正極區(qū)移向負極區(qū)，D錯誤。

答案D

[對點訓練2]（2020?三明市上學期期末質量檢測謀課題組以納米Fe2O3作為電極

材料制備鋰離子電池（另一極為金屬鋰和石墨的復合材料），通過在室溫條件下對

鋰離子電池進行循環(huán)充放電，成功地實現(xiàn)了對磁性的可逆調控（如圖）。下列說法

正確的是（）

A.放電時，正極的電極反應式為Fe2O3+6Li+6e=2Fe+3Li2O

B.該電池可以用水溶液做電解質溶液

C.放電時，F(xiàn)e作電池的負極，F(xiàn)e2O3作電池的正極

D.充電完成后，電池被磁鐵吸引

解析A.正極發(fā)生還原反應，F(xiàn)ezCh得電子被還原，所以放電時電池正極的電極

反應式為Fe2O3+6Li++6e-=3Li2O+2Fe,A正確；B.鋰和水能發(fā)生反應，所以

不可以用水溶液為電解質溶液，B錯誤；C.放電時，Li作電池的負極，F(xiàn)ezCh作

電池的正極，C錯誤；D.充電時，F(xiàn)e作為陽極生成Fe2O3,磁鐵不可吸引FezCh,

D錯誤；故合理選項是A。

答案A

題型三其他新型、高效環(huán)保電池

【典例3】（2016?浙江卷）金屬（M）—空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高

等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式

為：4M+z?O2+2//H2O=4M（OH）?O

r[?

陰離子交換膜多孔電極

己知：電池的“理論比能量”指單位質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溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散

至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬一空氣電池，A1—空氣電池的理論比能量最高

C.M—空氣電池放電過程的正極反應式：4M.++2?H2O+4〃葭=4M(0H)"

D.在Mg一空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積Mg(0H)2,宜采用中性電解質及陽離

子交換膜

解析A項，采用多孔電極可以增大電極與電解質溶液的接觸面積，且有利于氧

氣擴散至電極的表面，正確；B項，單位質量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為上

12

mol、§mol、mol,顯然鋁的比能量比Mg、Zn高，正確；C項，電池放電過

程正極02得電子生成0H,但負極生成的金屬陽離子不能透過陰離子交換膜移

至正極，故正極不能生成M(OH)〃，反應式應為：O2+2H2O+4e-=4OH,錯誤；

D項，為避免OFF移至負極而生成Mg(0H)2,可采用中性電解質及陽離子交換膜

阻止OFF,正確。

答案C

「對點訓練3](2020?隆化縣存瑞中學上學期期中考試)某化學小組構想將汽車尾

氣(NO、NO2)轉化為重要的化工原料HNO3,其原理如圖所示，其中A、B為多

孔材料，下列說法正確的是(

A.電極A表面反應之一為NO2—e+H2O=NO3+2H

B.電極B附近的c(NO3)增大

C.電解質溶液中電流的方向由B到A,電子的流向與之相反

D.該電池工作時，每轉移4moi電子，消耗22.4LO2

解析A、電極A通入的是汽車尾氣，則二氧化氮發(fā)生氧化反應，與氫離子結合

為硝酸，正確；B、電極B通入的氧氣，則氧氣得到電子與氫離子結合生成水，

所以硝酸根離子的物質的量濃度減小，錯誤；C、A為負極，B為正極，則電解

質溶液中的電流是從A到B,外電路中電流從B到A,電子從A到B,錯誤；D、

該電池工作時，每轉移4moi電子，則消耗1mol氧氣，標準狀況下的體積是22.4

L,錯誤，答案選A。

答案A

課堂檢測真題再練模擬精選

基礎知識鞏固

1.（2019?吉林省實驗中學上學期第四次模擬考試）下列關于充電電池的敘述，不正

確的是（）

A.充電電池的化學反應原理是氧化還原反應

B.充電電池可以無限制地反復放電、充電

C.充電是使放電時的氧化還原反應逆向進行

D.較長時間不使用電器時，最好從電器中取出電池，并妥善存放

解析由于電解質溶液或者電極變質等原因，不可能無限制地反復放電、充電。

答案B

2.（2019?衡陽市第八中學上學期第四次月考）氣體的自動化檢測中常應用根據(jù)原電

池原理設計的傳感器。下圖為電池的工作示意圖：氣體擴散進入傳感器，在敏感

電極上發(fā)生反應，傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上

部分反應產物。

待測

1敏感電極1■體

傳感器電解質溶液

1對電極1

待測氣體NO2ChCOH2S

部分電極反應產物NOHC1CO2H2SO4

則下列說法中正確的是（）

A.上述氣體檢測時，敏感電極均作電池負極

B.檢測Cb氣體時，敏感電極的電極反應式為C12+2e-==2C「

C.檢測H2s氣體時，對電極充入空氣，對電極上的電極反應式為O2+2H2O+4e

=40H^

D.檢測C12和CO體積分數(shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上電流大小、方向相

同

解析A.作為負極，失電子化合價應該升高，N02生成NO、C12生成HC1,化合

價降低，所以并不是所有敏感電極都作負極，故A錯誤；B.氟氣為待測氣體，生

成HC1,氯元素的化合價降低，得電子發(fā)生還原反應，故B正確；C.硫化氫的電

極反應產物是硫酸,所以對電極上的電極反應為氧氣得電子與氫離子結合生成水,

故C錯誤；D.產生的電流大小與得失電子多少有關，檢測C12和CO體積分數(shù)相

同的兩份空氣樣本時，C12得電子，CO失電子，所以產生電流方向不同，故D錯

誤。故選B。

答案B

3.（2018?課標全國II,12）我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二

次電池。將NaC104溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳鈉米管的銀網(wǎng)分別作

為電極材料，電池的總反應為：3co2+4Na2Na2cO3+C。下列說法錯誤的是

()

A.放電時，C1O4向負極移動

B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2

C.放電時，正極反應為：3CO2+4e-=2COr+C

D.充電時，正極反應為：Na:+e=Na

解析電池放電時，C10J向負極移動，A項正確；結合總反應可知放電時需吸收

CO2,而充電時釋放出CO2,B項正確；放電時，正極CO2得電子被還原生成單

質C,即電極反應式為3co2+4e-==2CO歹+C,C項正確；充電時陽極發(fā)生氧

化反應，即C被氧化生成CO2,D項錯誤。

答案D

考試能力過關

4.（2020.泉州市下學期第一次質量檢查）某種濃差電池的裝置如圖所示，堿液室中

加入電石渣漿液[主要成分為Ca（OH）2],酸液室通入82（以NaCl為支持電解質）,

產生電能的同時可生產純堿等物質。下列敘述錯誤的是（）

>

Y區(qū)

離

陰子陰子魂

交膜交換膜

H

-

;

H

2

H

H

2

固2固

體體

電電

解解

\|

質.質

極

向N