化學電源（原卷版）-2024年人教版新高二化學復習講義+習題

第23講化學電源

I顏羽目標

1.證據(jù)推理與模型認知：通過對常見化學電源的分析，建立對原電池過程系統(tǒng)認識的思維模型，提高對原電

池本質(zhì)的認識。

2.科學態(tài)度與社會責任：增強科技意識，不斷研發(fā)新型電池，滿足人類社會發(fā)展的需求。積極回收利用廢舊

電池，減少其對環(huán)境的污染。

化學電源的分類

判斷電池優(yōu)劣的主要標準

化學電源概述

化學電池的回收利用

化學電源的發(fā)展方向

普通鋅銃干電池

堿性鋅銃干電池

鉛酸蓄電池

化學二次電池

鋰離子電池

電源

燃料電池

「氫氧燃料電池

燃料電池

-能量轉(zhuǎn)換

燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法

電極判斷與反應(yīng)原理

新型電源

電極方程式的書寫

一、化學電源概述一次電池

1.化學電源概述

(1)化學電源的分類

是各種化學電源的雛形，常分為如下三類：

①一次電池：也叫做，放電后不可再充電的電池。

②二次電池：又稱或,放電后可以再充電而反復使用的電池。

③燃料電池：一種連續(xù)地將和的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學電源。

(2)判斷電池優(yōu)劣的主要標準

①比能量：或所能輸出_________的多少，單位是(W-h>kgr或(W-hALl

②比功率：或所能輸出_________的大小，單位是W-kg-i或W-L-i。

③電池可儲存時間的長短。

(3)化學電池的回收利用

使用后的廢棄電池中含有大量的、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危

害。廢棄電池要進行利用。

(4)化學電源的發(fā)展方向

小型化、供電方便、工作壽命長、不需要維護的電池受到人們的青睞，如電池、電池等。

2.一次電池：鋅鎰干電池

普通鋅鋪干電池堿性鋅鎰干電池

示

-石墨棒■鋅粉和

啕KOH的

-二氧化鎰、■混合物

h:

炭黑、氯化

錢、氯化鋅

圖

L鋅筒

負極：_________負1極反應(yīng)物：_________

構(gòu)

正極：_________正極反應(yīng)物：_________

造

電解質(zhì)溶液：氯化鍍和氯化鋅電解質(zhì)溶液：_________

工負極：_____________________負極：一

作正極：____________________正極：____________________

原總反應(yīng)：總反應(yīng)：

理Zn+2NH4C1+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2Mn0(0H)Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(0H)2

二、二次電池

1.鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電過程表示如下：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2。

(1)負極是，正極是，電解質(zhì)溶液是O

(2)放電反應(yīng)原理

①負極反應(yīng)式是Pb+SO彳—2e=PbSC)4;

+-

②正極反應(yīng)式是PbO2+4H+SOr+2e=PbSO4+2H2O；

③放電過程中，負極質(zhì)量的變化是,H2so4溶液的濃度

(3)充電反應(yīng)原理

①陰極(還原反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4+2e^==Pb+SOF；

+

②陽極(氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SOl

③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源相連，負極與直流電源相連。即“負極接負極，正極接正極

鉛酸蓄電池的充電過程與其放電過程相反。

含LiPF”的碳酸酯溶液(無水)

電極電極反應(yīng)

負極嵌鋰石墨(LixCy)：____________________

正極鉆酸鋰(LiCo02)：____________________

總反應(yīng)Li?+Li1TCoO2=LiCoO2+Cv

反應(yīng)過程：放電時，Li+從石墨中脫嵌移向,嵌入鉆酸鋰晶體中，充電時，L1+從晶體中脫

嵌，由極回到極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時，鋰離子往返于電池的正極、負極之間完

成化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化。

【歸納總結(jié)】化學電源電極反應(yīng)式的書寫

(1)根據(jù)電源總反應(yīng)式或裝置確定正、負極的反應(yīng)物；原電池的正極大多數(shù)只起導電作用，而化學電源的正

極材料得電子參與電極反應(yīng)。

(2)根據(jù)電源總反應(yīng)式的產(chǎn)物或裝置中微粒的種類確定穩(wěn)定的產(chǎn)物。特別注意溶液的酸堿性和離子共存問題。

(3)利用氧化還原配平方法配平電極反應(yīng)式，運用原子守恒和電荷守恒進行檢查。

三、燃料電池

1.燃料電池

燃料電池是一種連續(xù)地將和的化學能直接轉(zhuǎn)化為的化學電源。電極本身不包含,

只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。

2.氫氧燃料電池

(1)基本構(gòu)造

(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2so4)堿性電解質(zhì)(KOH)

負極反應(yīng)

正極反應(yīng)

總反應(yīng)2H2+02=210

3.能量轉(zhuǎn)換

所有的燃燒均為放熱反應(yīng),若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電池的總方程式類似

燃燒的總方程式，條件不同。

理論上來說，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還有燒、脫、甲醇、

氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超高。

4.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法

負極為燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

正極為得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

如CH4堿性(KOH溶液)燃料電池負極反應(yīng)式的書寫方法：

第一步：確定生成物

o,FH2o

CH4-----KOH_

_CO2-------->COF+H2O

第二步：確定電子轉(zhuǎn)移和變價元素原子守恒

-4_+4

CH4-8e―>COF+H2O；

第三步：依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OH-使電荷守恒

CH4-8e~+10OH-一>COF+H2O；

第四步：依據(jù)氫原子守恒配平H20的化學計量數(shù)

CH4-8屋+10OH"=COF+7H2。。

【歸納總結(jié)】常見燃料電池

(1汨2、CH4>N2H4、CH3OH、NH3、煤氣等均可作為燃料電池的燃料。

(2)電解液可以是酸(如H2SO4)>堿(如KOH)也可以是熔融鹽(如Li2c03-Na2c。3混合物)。

(3)燃料電池電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液有密切關(guān)系，酸性溶液中電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH，堿性溶液

中電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H+

四、新型化學電源

1.常見考查方向

①電極的判斷，②電子或電流的流向，③溶液中離子的流向，④電極的反應(yīng)類型，⑤pH的變化，⑥電子的

轉(zhuǎn)移數(shù)目，⑦電極反應(yīng)式的書寫。

2.正、負極的判斷

(1)根據(jù)裝置圖判斷：①電子流向或電流流向，②電解質(zhì)溶液中離子流向，③加入或生成物質(zhì)的化合價變化。

(2)根據(jù)總方程式判斷：根據(jù)化合價變化，化合價升高的為負極，化合價降低的為正極。

3.電極反應(yīng)式的書寫

(1)放電時電極反應(yīng)式的書寫

根據(jù)電極反應(yīng)中化合價變化的物質(zhì)，找出反應(yīng)物和生成物，然后利用氧化還原反應(yīng)的配平方法，寫出電極

反應(yīng)式。

(2)充電時的電極反應(yīng)式，利用放電時電極反應(yīng)的逆方向書寫。

4.常見新型化學電源類型

(1)新型燃料電池，如腫、Li-Cu空氣電池、有機物等。

(2)新型熔融鹽電池。

(3)新型元素形成的電池，如B、Vo

(4)濃差電池。

￡蓍點精練

考點01一次電池

【例1】堿性鋅銃電池以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，電池總反應(yīng)式為：

Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH0下列說法中不正確的是

A.電池工作時，電子轉(zhuǎn)移方向是由Zn經(jīng)外電路流向Mil。？

B.電池正極反應(yīng)式為2MnO2+2H2。+2Q=2MnOOH+2OH

C.電池工作時，KOH不參與反應(yīng)

D.電池工作時，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO?發(fā)生還原反應(yīng)

【答案】C

【解析】A.失電子的一極是負極，電子從負極流向正極，負極是金屬鋅失電子，電子轉(zhuǎn)移方向是由Zn經(jīng)

外電路流向MnCh,故A正確；

B.正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH,故

B正確；

C.電池工作時，KOH電離出離子，增大溶液的導電性，KOH不參與反應(yīng)，但是能提高溶液的導電性，故

C錯誤;

D.負極上鋅失電子，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則MnCh發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確；

故選：C?

【變式1-1］下列有關(guān)化學電源的描述正確的是

①一次電池也叫干電池，其活性物質(zhì)被消耗后不能再生

②二次電池也叫可充電電池，通過充電可使其活性物質(zhì)再生

③任何電池都是依據(jù)原電池的原理制造的

④化學電源與其他能源相比，具有攜帶方便，可制成各種形狀等優(yōu)點

⑤比能量與比功率，是判斷電池優(yōu)劣的主要標準

A.①②③④⑤B.①②④⑤C.③④⑤D.①②③⑤

【答案】B

【解析】①一次電池中電解質(zhì)溶液為膠狀，無法流動，故也叫做干電池，干電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的活

性物質(zhì)被消耗到一定程度時，電池就不能繼續(xù)使用了，故正確；

②二次電池放電后可以再充電，使活性物質(zhì)獲得再生，故正確；

③有些電池不是依據(jù)原電池的原理制造的，如太陽能電池，故錯誤；

④化學電源可以制成各種形狀、大小不同的電池，與其他能源相比，具有攜帶方便，故正確；

⑤比能量與比功率越大說明電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能越大或者輸出功率越大，比能量與比

功率是判斷電池優(yōu)劣的主要標準，故正確；

①②④⑤正確，故選B。

【變式1-2］下面是幾種常見的化學電源示意圖，有關(guān)說法不正確的是（）

封蠟日市

卒筒

NH4C多孔紙

溶液石墨

MnO電極

+C

干電池示意圖鉛蓄電池示意圖氫氧燃料電池示意圖

A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池

B.干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞

C.鉛蓄電池工作過程中，每通過2moi電子，負極質(zhì)量減輕207g

D.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源

【答案】C

【解析】A.干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，A

選項正確；

B.在干電池中，Zn作負極，被氧化，因此長時間使用后，鋅筒被破壞，B選項正確；

C.鉛蓄電池工作過程中，硫酸鉛在負極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)該增加而非減小，C選項錯誤；

D.氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)，且工作的最終產(chǎn)物是水，故氫氧燃料電池是

一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，D選項正確；

答案選C。

考點02二次電池

【例2】關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是

A.在放電時，電池的正極材料是鉛板

B.在放電時，電池的負極材料質(zhì)量減小

C.在放電時，SOj向正極遷移

+

D.在放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是：PbO2+2e-+SOt+4H=PbSO4+2H2O

【答案】D

【分析】鉛蓄電池中，放電過程為原電池原理。Pb作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；PbO2作正極，發(fā)生得

電子的還原反應(yīng)，放電的總反應(yīng)方程式為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,據(jù)此結(jié)合二次電池的工

作原理分析解答。

【解析】A.在放電時，電池的正極材料是PbCh,A錯誤；

B.在放電時，電池的負極材料Pb放電轉(zhuǎn)化為PbSO",電極質(zhì)量增大，B錯誤;

c.上述鉛蓄電池放電時，陰離子移向負極，所以so；一向負極遷移，C錯誤；

D.在放電時，正極PbO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PbSO4,其電極反應(yīng)式為：

+

PbO2+2e+SOt+4H=PbSO4+2H2O,D正確；

故選D。

【變式2-1】某科研團隊提出了一種堿一酸Zn-—PbO?混合充放電電池，其放電時的工作原理如圖所示，下

B.放電時，K+從中間室移向左極室

C.充電時，N極發(fā)生的電極反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-=PbC)2+SOj+4H+

D.充電時，M極質(zhì)量每增加32.5g,外電路中通過2moi電子

【答案】C

【分析】由圖可知，放電時，M極為原電池的負極，堿性條件下鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成四羥基合鋅

離子，電極反應(yīng)式為Zn—2e-+4OH-=Zn(OH)：,N電極為正極，酸性條件下二氧化鉛在正極得到電子發(fā)生

+

還原反應(yīng)生成硫酸鉛和水PbO2+2e+SO4+4H=PbSO4+2H2O,充電時，與直流電源負極相連的M極為陰極，

N電極為陽極。

【解析】A.由分析可知，放電時，M極為原電池的負極，故A錯誤；

B.由分析可知，放電時，M極為原電池的負極，N電極為正極，則陽離子鉀離子從中間室移向右極室，故

B錯誤；

C.由分析可知，充電時，N極為陽極，水分子作用下硫酸鉛在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化鉛、

硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為PbSO,+ZH。-2e-=PbC>2+SO；+4H+,故C正確;

D.由分析可知，充電時，與直流電源負極相連的M極為陰極，N電極為陽極，當M極質(zhì)量每增加32.5g,

外電路中通過電子的物質(zhì)的量為二%x2=lmoL故D錯誤；

65g/mol

故選Co

【變式2-2】Na-CO2電池是一種二次電池。將NaClO,溶于有機溶劑作為電解液，Na和負載碳納米管的Ni

網(wǎng)分別作電極材料，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池的總反應(yīng)：3CO2+4Na=2Na2CO3+C,下列說法正確的是

A.放電時，CIO：向正極移動

B.放電時，Na作電池的負極

C.放電時，電子從負極經(jīng)電解液回到正極

D.充電時，陽極反應(yīng)為：2CO^+C+4e=3CO2

【答案】B

【解析】A.放電時，Na失電子作負極、Ni作正極，電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動，所以CIO；向負極移

動，A錯誤；

B.放電時，Na失電子作負極、Ni作正極，B正確；

C.放電時，電子從負極經(jīng)導線回到正極，不能流經(jīng)電解液，C錯誤；

D.充電時，原來的正極Ni作電解池的陽極，Na作電解池陰極，則陽極發(fā)生的反應(yīng)為原來正極反應(yīng)式的逆

反應(yīng)：2CO;-+C-4e-=3CO2,D錯誤；

答案選B。

考點03燃料電池

【例3】一種燃料電池中發(fā)生的化學反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)

生的反應(yīng)是

+

A.CH3OH(g)+O2(g)-2e-=H2O(l)+CO2(g)+2H(aq)

+-

B.O2(g)+4H(aq)+4e=2H2O(l)

-+

C.CH3OH(g)+H2O(l)-6e=CO2(g)+6H(aq)

--

D.O2(g)+2H2O(l)+4e=4OH(aq)

【答案】C

【解析】該燃料電池的總反應(yīng)為2cH3OH+3O2=4H2O+2CO2①

正極反應(yīng)為C)2+4H++4e-=2H2O②

++

①-②x3得：2cH30H+2H2O-12e=2CC>2+12H,即CH30H+H2O-6e=CO2+6HO故C正確；

故選C。

【變式3-1】HC00H燃料電池的裝置如圖，兩電極間用陽離子交換膜隔開。下列說法正確的是

陽離子交換膜

A.電池工作時，電子由a電極經(jīng)外電路流向b電極

+

B.負極的電極反應(yīng)式為HCOO-2e-+H2O=HCOJ+2H

C.若X為HA。，，通入O?發(fā)生的反應(yīng)為2Fe"+4H++C)2=2Fe3++2H2O

D.理論上每消耗標準狀況下22.4L02,有2moi媼通過陽離子交換膜

【答案】A

【分析】根據(jù)圖示可知，該燃料電池的a極區(qū)HCOOH在KOH環(huán)境被氧化為HCO"說明a極失去電子，

是負極；b極區(qū)Fe3+得到電子生成Fe2+,Fe?+通過外循環(huán)被O2氧化又生成Fe3+,b是正極；負極區(qū)的K+通過

陽離子交換膜進入正極區(qū)，構(gòu)成回路。

【解析】A.據(jù)分析，a極是負極，b極是正極，電池工作時，電子由a電極(負極)經(jīng)外電路流向b電極(正

極)，A正確；

B.據(jù)分析，該電池負極是在KOH環(huán)境，負極的電極反應(yīng)式為HCOCF-2e-+2OJT=HCO］+H2O,B錯誤；

C.據(jù)分析，F(xiàn)e2+通過外循環(huán)被Ch氧化生成Fe3+,若X為H3O4,通入0?發(fā)生的反應(yīng)為

2++

4Fe+4H+O2=4Fe"+2H2O,C錯誤；

D.理論上每消耗標準狀況下22.4L02,物質(zhì)的量是Imol,則有4moi電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，有4moi短通過陽

離子交換膜，D錯誤;

故選Ao

【變式3-2】某甲烷燃料電池的構(gòu)造如圖所示，a、b為電極，C、D為選擇性離子交換膜，只允許一種離子

通過。下列說法正確的是

CH4^|T小產(chǎn)°?（空氣）

I：出、質(zhì)量分數(shù)為

I：：“％的KOH溶液

出口X；||->出口Y

aCDb

A.b是電池負極

B.電流由b沿導線流向a,再由a通過電解質(zhì)溶液流回b

C.出口Y中KOH的質(zhì)量分數(shù)小于s%

D.a電極的電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+8OH-=CO2+6H2O

【答案】B

【分析】某甲烷燃料電池的構(gòu)造如圖所示，根據(jù)圖中分析甲烷是還原劑，因此a為原電池負極，氧氣為氧

化劑，因此b為原電池正極。

【解析】A.根據(jù)前面分析b是電池正極，a是電池負極，故A錯誤；

B.電流由正極經(jīng)導線流向負極即電流由b沿導線流向a,再由a通過電解質(zhì)溶液流回b,故B正確；

C.KOH溶液中的鉀離子穿過D膜向b移動，氧氣變?yōu)闅溲醺x子，因此出口Y中KOH的質(zhì)量分數(shù)大于

8%,故C錯誤；

D.a電極上甲烷變?yōu)樘妓岣?，其電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH-=CO^+7H2O,故D錯誤。

綜上所述，答案為B。

考點04新型電池

【例4］科學家研發(fā)了一種以A1和Pd@石墨烯為電極的Al-N2電池，電池以A1C1；-ALCl］離子液體作電解

質(zhì)，放電時在提供能量的同時實現(xiàn)了人工固氮，示意圖如下。下列說法不正確的是

A.充電時A1電極是陰極

B.放電時A1C1”離子濃度增大，ALC1；離子濃度減少

C.放電時正極反應(yīng)為N2+8A12C1；+6e-=2A1N+14A1C1；

D.放電時電路中每通過6moiel電池總質(zhì)量理論上增加28g

【答案】B

【解析】A.充電時，A1電極發(fā)生反應(yīng)是，8Al2Cl7+6e=2Al+14AlCl4,發(fā)生還原反應(yīng)，故作為陰極，A正

確；

B.放電時，A1作為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是2Al+14AlCl「6e-=8A12Cl；。正極發(fā)生反應(yīng)是

N2+8ALCl；+6e-=2AlN+14AlCl；,總反應(yīng)是2A1+N2=2A1N,A1C14,用＜1；濃度均不變，B錯誤；

C.放電時，正極發(fā)生反應(yīng)是N2+8A12Cl；+6e-=2AlN+14AlC￡,C正確；

D.由以上電極反應(yīng)可知，放電時電池總質(zhì)量增加相當于是增加了N2,每通過6moi電子，參加反應(yīng)N2是

Imol,增力口質(zhì)量是28g/molxlmol=28g,D正確；

故選B。

【變式4-1］氨不僅應(yīng)用于化肥生產(chǎn)，也可以應(yīng)用于能源領(lǐng)域，與氫氧燃料電池比，氨氧燃料電池有其獨特

優(yōu)勢，某研究小組設(shè)計的氨氧燃料電池裝置如圖，下列有關(guān)說法正確的是

負載

電

電

極

極

12

N2+H2O

NaOH溶液

A.電極2為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電極1的電極反應(yīng)式為：2NH3-6e=N2T+6H+

C.放電過程中溶液中的OH-朝正極移動

D.標準狀況下，2.24LO2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4M

【答案】D

【解析】A.根據(jù)圖不可知：在電極1上NH3失去電子變?yōu)镹?、H2O,則電極1為負極；在電極2上Ch得

到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH,故電極2為正極，A錯誤；

B.電解質(zhì)溶液顯堿性，不可能大量存在H+,B錯誤；

C.在放電過程中溶液中的OH向正電荷較多的負極移動，C錯誤；

D.標準狀況下，2.24LC)2的物質(zhì)的量是0.1mol,若其參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量是0」molx4=0.4mol,

則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是0.4M,D正確；

故合理選項是D。

【變式4-2】科學家利用垃圾滲透液研發(fā)出新型環(huán)保電池，實現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體化結(jié)合的裝置如圖。

垃圾滲透液

當該裝置工作時，下列說法正確的是

A.鹽橋中K+向X極移動，Cl向Y極移動

B.電路中流過3.75mol電子時，產(chǎn)生N2的體積為22.4L（標準狀況）

C.電流由X極沿導線流向Y極

D.Y極反應(yīng)式為2NO]+10e-+12H+=N2f+6H2O

【答案】B

【解析】A.在X電極上NH3失去電子被氧化變?yōu)镹2,所以X為負極；在Y電極上NO；得到電子被還原

變?yōu)镹2,所以Y電極為正極。根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，可知鹽橋中K+向負電荷

較多的Y極移動，C1-向正電荷較多的X極移動，A錯誤；

B.根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒可知反應(yīng)方程式：5NH3+3NO；=4N2+6H2O+3OH-,轉(zhuǎn)移15moi電子，反

應(yīng)產(chǎn)生4molN2,若轉(zhuǎn)移3.75mol電子，則反應(yīng)產(chǎn)生Nz的物質(zhì)的量?（N2）=x4mol=1mol,其在標準

15mol

狀況下的體積y=lmolx22.4L/mol=22.4L,B正確；

C.電子由負極X經(jīng)導線流向正極Y,電流方向是正電荷的移動方向，所以電流是由正極Y極沿導線流向

負極X極，c錯誤；

D.電解質(zhì)溶液顯堿性，不可能含有大量H+,Y電極的電極反應(yīng)式為：2NO]+10e-+6H2O=N2T+12OH-,D

錯誤；

故合理選項是B。

工過關(guān)楂測

1.下列有關(guān)化學電池的說法中正確的是

A.化學電池只能將化學能轉(zhuǎn)化為電能

B.燃料電池能將全部化學能轉(zhuǎn)化為電能

C.鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長

D.一次電池包括干電池和蓄電池

【答案】C

【解析】A.蓄電池不但可以將化學能轉(zhuǎn)化為電能（放電），也可以將電能轉(zhuǎn)化為化學能（充電），故A錯誤；

B.燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%,但不可能100%轉(zhuǎn)換，故B錯誤；

C.鋅銀電池具有比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長等特點，故c正確；

D.蓄電池可重復使用，屬于二次電池，故D錯誤。

答案選C。

2.下列說法正確的是（）

A.堿性鋅錦電池是二次電池

B.鉛蓄電池是一次電池

C.二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生

D.燃料電池的活性物質(zhì)大量儲存在電池內(nèi)部

【答案】C

【解析】A.鋅錦干電池只能放電不能充電，所以屬于一次電池，故A錯誤；

B.鉛蓄電池是二次電池，故B錯誤；

C.蓄電池是二次電池放電后可以充電重新使用，使活性物質(zhì)獲得再生，故C正確；

D.燃料在兩個電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)把化學能轉(zhuǎn)化為電能，不是在電池內(nèi)部燃燒，故D錯誤;

故答案為Co

3.化學電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法正確的是

石墨棒

二氧化鎰、

炭黑、氯化

錢、氯化鋅

鋅筒

鋅鎰干電池鉛蓄電池

圖甲圖乙圖丙

A.圖甲：鋰電池放電時，電解質(zhì)溶液中Li+向鋰電極遷移

B.圖乙：鋅筒作正極

C.圖丙：負極的電極反應(yīng)為：Pb-2e-=Pb?+

D.圖丙：電池放電過程中，溶液的pH增大

【答案】D

【解析】A.原電池放電時，陽離子從負極流向正極，該裝置中多孔碳材料是正極、鋰是負極，所以放電時

溶液中Li+從鋰電極向多孔碳材料電極遷移，故A錯誤；

B.該裝置中Zn易失電子作負極，故B錯誤；

C.PbSO4為難溶于水的鹽，故負極的電極反應(yīng)式為Pb+SOj-2e-=PbSO4,故C錯誤;

D.放電時，電池反應(yīng)式為Pb（s）+PbO2（s）+2H2so4（aq尸2PbsO4（S）+2H2O（1）,消耗硫酸且生成水，導致反應(yīng)后

硫酸濃度減小，故D正確；

故選D。

4.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)

式為Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2,下列說法中不正確的是

A.工作時，正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Ag2O

B.負極發(fā)生的反應(yīng)是Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2

C.工作時，負極區(qū)溶液c(OH-)減小

D.溶液中OH-向正極移動，K+、H+向負極移動

【答案】D

【解析】A.Ag2。中Ag化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，在正極反應(yīng)，故A正確；

B.Zn在負極上失電子，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，所以負極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2,故B正確；

C.負極發(fā)生反應(yīng)Zn+2OFT-2e-=Zn(OH)2,消耗氫氧根離子，因此負極c(OH)減小，故C正確；

D.原電池原理中，陽離子移向正極，陰離子移向負極，因此放電時，電解質(zhì)溶液中OH」向負極移動，K+、

H+向正極移動，故D錯誤；

故選D。

5.一種電化學裝置的工作原理：首先，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，先對堿性銀鐵二次電池充電，實現(xiàn)電能儲存；

當鎮(zhèn)鐵電池充電完成后，過剩的電能再接著用于電解水，實現(xiàn)氫能儲存。下列說法不正確的是

光伏電池

多孔隔膜

A.銀鐵電池充電時，OH-從B電極移向A電極

B.銀鐵電池充電完成后，繼續(xù)通電所產(chǎn)生的氣體I為

C.鑲鐵電池放電時，理論上每消耗O.lmolNiOOH,則Fe失去電子數(shù)為0.2NA

D.銀鐵電池放電時，正極反應(yīng)為：NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH~

【答案】C

【分析】由題意可知，放電時，A電極為原電池的正極，在水分子作用下NiOOH在正極得到電子發(fā)生還原

反應(yīng)生成Ni(0H)2和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為NiOOH+e—+H2O=Ni(OH)2+OH-,B電極為負極，堿性條

件下鐵在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氧化亞鐵；電極反應(yīng)式為Fe—2e—+2OH—=Fe(OH)2,充電時，

與光伏電池的正極相連的A電極為電解池的陽極，堿性條件下Ni(OH)2在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成

NiOOH和水，B電極為陰極，在水分子作用下氫氧化亞鐵在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵和氫氧根離

子，當銀鐵電池充電完成后，繼續(xù)通電，氫氧根離子在陽極B電極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和水，

水在陰極A電極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子。

【解析】A.由分析可知，鎮(zhèn)鐵電池充電時，A電極為電解池的陽極，B電極為陰極，氫氧根離子從陰極B

電極移向陽極A電極，故A正確；

B.由分析可知，當銀鐵電池充電完成后，繼續(xù)通電，氫氧根離子在陽極B電極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生

成氧氣和水，則繼續(xù)通電所產(chǎn)生的氣體I為氧氣，故B正確；

C.由得失電子數(shù)目守恒可知，鍥鐵電池放電時，理論上每消耗O.lmolNiOOH時，鐵失去電子數(shù)為0.1岫,

故C錯誤；

D.由分析可知，放電時，A電極為原電池的正極，在水分子作用下NiOOH在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)

生成Ni(OH)2和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為NiOOH+e—+比0=Ni(OH)2+OH一,故D正確；

故選Co

6.我國科研人員研制出一種Li-N,可充電電池，該電池中鋰箔作負極，多孔碳布作正極，玻璃纖維作隔板，

其電池結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反應(yīng)為6Li+Nz=2Li3N。下列說法錯誤的是

Li-N2

A.該電池屬于二次電池

B.放電時正極反應(yīng)式為6Li++Nz+6e-=2Li3N

C.正、負極室均可用鋰鹽水溶液作電解質(zhì)溶液

D.該電池的放電過程是一種固氮過程

【答案】C

【解析】A.該電池為可充電電池，屬于二次電池，故A正確；

B.放電時，電得到電子，參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為6Li++Nz+6e-=2Li3N,故B正確；

C.Li作負極，能與水發(fā)生反應(yīng)，則負極室不可用鋰鹽水溶液作電解質(zhì)溶液，故C錯誤；

D.放電時，電極反應(yīng)式為6口++此+6片=2/3?4,屬于固氮過程，故D正確；

故選Co

7.鋰離子蓄電池放電時的反應(yīng)如下：Lii-xCoCh+LixC6=6C+LiCoO2（x<l）,下列說法正確的是

A.放電時，Li卡在電解質(zhì)中由正極向負極遷移

B.放電時，Lii-xCoCh中Co元素的化合價不發(fā)生變化

+

C.充電時，陰極電極反應(yīng)式為：6C+xLi+xe-=LixC6

D.充電時，陽極發(fā)生還原反應(yīng)

【答案】C

【分析】由放電時的反應(yīng)方程式可知，放電時，LixC6為蓄電池的負極，LixC6在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)

生成鋰離子和碳，Lii-xCoCh為正極，在鋰離子作用下Lii-xCoCh在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成LiCoCh,

充電時，LixC6與直流電源的負極相連做電解池的陰極，Li-CoCh與正極相連做陽極。

【解析】A.放電時，陽離子鋰離子在電解質(zhì)中由負極向正極遷移，故A錯誤；

B.由分析可知，放電時，Lii-xCoCh為正極，在鋰離子作用下Li-CoCh在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成

LiCoCh,鉆元素的化合價降低，故B錯誤；

C.由分析可知，充電時，LixC6與直流電源的負極相連做電解池的陰極，電極反應(yīng)式為6C+xLi++xe—=LixC6,

故C正確；

D.充電時，LHxCoCh與正極相連做陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯誤；

故選Co

8.NH3-O2燃料電池裝置如圖所示，下列說法錯誤的是

NaOH溶液

A.該NHs燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

B.電極a是負極

C.NH3發(fā)生還原反應(yīng)

D.電極b上的電極反應(yīng)式為O2+2Hq+4e-=4OJT

【答案】C

【分析】由圖可知，電極a上NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2,電極b上Ch發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成

0H,則電極a為負極，電極b為正極，正極反應(yīng)式為O2+4e+2H2O=4OH-,負極反應(yīng)式為

2NH3+6OH--6e=N2+6H2O,原電池工作時陽離子移向正極，陰離子移向負極，據(jù)此分析解答。

【解析】A.原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，則該燃料電池能量之間的轉(zhuǎn)化是由化學能轉(zhuǎn)化為電能,

A正確；

B.該原電池中，電極a為負極，B正確；

C.該原電池中，電極a上NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2,C錯誤；

D.該原電池中，電極b為正極，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH\D正確；

答案選C。

9.燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境友好等優(yōu)點。一種甲醇燃料電池工作原理分別如圖所示：

則有關(guān)說法正確的是

A.放電時CH30H參與反應(yīng)的電極為正極

B.放電時負極的電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e=COr+6H2O

C.標準狀況下，通入5.6LCh并完全反應(yīng)后，有0.5mol電子轉(zhuǎn)移

D.放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低

【答案】B

【解析】A.放電時CH30H失電子，故為負極，故A錯誤；

B.負極CH30H失去電子被氧化轉(zhuǎn)化為CO；,負極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO：+6H2。，故B正確;

C.標準狀況下，5.6L氧氣的物質(zhì)的量為-5或=o.25mol,根據(jù)。2+4口+2H2O=4OH:轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)

22.4L/mol

的量為Imol,故C錯誤；

D.通入氧氣的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH:氫氧根濃度增大，故pH升高，故D錯誤；

故選B。

10.微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如

圖所示，下列說法正確的是

硫酸

鹽

還

原

菌

A.該電池在高溫下進行效率更高

B.電子的移動方向由b經(jīng)外電路到a

C.若該電池中有OZinolCh參加反應(yīng)，則有0.8molH+向b遷移

D.b電極發(fā)生的反應(yīng)為02+4—2H2O=4OH-

【答案】C

【分析】由圖可知硫酸鹽還原菌可以將有機物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以將硫氫根離子氧化成硫酸

根離子，所以兩種細菌存在，就會循環(huán)把有機物氧化成C02放出電子，負極上HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化

為SO；,失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是HS+4H2O-8e=SO；+9H+；正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)

+

4H+02+4e=2H20o

【解析】A.高溫使硫化菌失去活性，該電池不宜在高溫下進行，故A錯誤；

B.b是電池的正極，a是負極，所以電子從a流出經(jīng)外電路流向b,故B錯誤；

C.正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)4H++Ch+4e-=2H2O,根據(jù)電子守恒，若該電池中有0.2molCh參加反

應(yīng)，則有0.8molH+向b遷移，故C正確；

+

D.b電極發(fā)生的反應(yīng)為4H+O2+4e-=2H2O,故D錯誤；

故選Co

11.一種酸性生物燃料電池應(yīng)用的原理如圖所示，下列說法錯誤的是

/n\

X膜蒜Y膜

A.Ca2+、Mg2+透過離子交換膜X移向a極

+

B.負極反應(yīng)式為C6Hi2O6+6H2O-24e-=6CO2t+24H

C.ImolC6Hl2O6轉(zhuǎn)化為CO2,遷移到正極區(qū)的離子總數(shù)為12NA

D.該裝置可用于硬水軟化，同時還可產(chǎn)生電能

【答案】A

【分析】根據(jù)電子流向可知，a為負極、b為正極；

【解析】A.原電池中陽離子向正極移動，則Ca2+、Mg2+透過離子交換膜Y移向b極，A錯誤；

B.負極中C6Hl2。6得到電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)式為C6Hl2O6+6H2O-24e-=6CChT+24H+,B

正確；

C.由B電極式可知，ImolC6Hl2O6轉(zhuǎn)化為CO2,則會有24moi氯離子遷移到負極區(qū)；鈣離子、鎂離子均帶

2個單位正電荷，根據(jù)電荷守恒可知，遷移到正極區(qū)的離子總數(shù)為12NA,C正確；

D.該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，且得到軟水，故可用于硬水軟化，同時還可產(chǎn)生電能，D正確；

故選Ao

12.一種利用金屬氟化物的HF溶液作電解質(zhì)的氫氧燃料電池裝置如圖所示，裝置工作時，下列說法正確的

是

B.電子從a極失去，經(jīng)過導線到達b極，再經(jīng)過電解質(zhì)溶液回到a極

C.理論上導線上每通過4moi電子，則需消耗22.4LO2

D.負極電極反應(yīng)式為H2-2e+8(HF)2F-=6(HF)3F-

【答案】D

【分析】該裝置為燃料電池，利用原電池工作原理進行分析，通燃料一極為負極，即