第4課第2課時(shí)化學(xué)電源

目標(biāo)任務(wù)

課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能列舉常見(jiàn)的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信1.能從宏觀與微觀結(jié)合的視角分析化學(xué)電源的工作原理、新

息分析化學(xué)電源的工作原理。型電源中微粒的移動(dòng)及電極反應(yīng)。

2.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量2.能利用原電池的結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)識(shí)化學(xué)電源的組成特點(diǎn)，正

變化來(lái)分析、解決新型電池的開(kāi)發(fā)問(wèn)題。確判斷新型電源的結(jié)構(gòu)、電極反應(yīng)及相關(guān)實(shí)際問(wèn)題。

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

自主梳理

一、化學(xué)電池的分類與優(yōu)劣

i.化學(xué)電池的分類及其特點(diǎn)

(1)一次電池：活性物質(zhì)消耗到一定程度，就,如普通的鋅錦電池、堿性鋅錦電池。

(2)二次電池：放電后可以再—使活性物質(zhì)獲得再生，如鉛蓄電池、銀鎘電池。

(3)燃料電池：燃料—電子，氧化劑—電子，如氫氧燃料電池。

2.化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)

具有高，供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

3.判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)

(1)比能量：所能輸出電能的多少。

(2)比功率：所能輸出功率的大小。

(3)電池的可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。

二、化學(xué)電源的分類及工作原理

1.一次電池(以堿性鋅鎰電池為例)

(1)組成。正極：；負(fù)極：；電解質(zhì)：o

(2)工作原理

負(fù)極反應(yīng)：;

正極反應(yīng)：2MnO2+21+2H2O=2MnOOH+20H；

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

(3)特點(diǎn)：堿性鋅鎬電池比普通鋅錦電池性能好，它的比能量和可儲(chǔ)存時(shí)間均有提高，適用于大電流和連續(xù)

放電。

2.二次電池(以鉛蓄電池為例)

⑴組成

負(fù)極：;正極：;電解質(zhì)：o

(2)工作原理

①放電過(guò)程

負(fù)極：(氧化反應(yīng))；

+-

正極：PbO2(s)+4H(aq)+SOF(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(1)；

總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(1)=

②充電過(guò)程

陰極：;

-+

陽(yáng)極：PbSO4(s)+2H20(1)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SOF(aq)；

總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=

⑶鉛蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)

①優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉，在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。

②缺點(diǎn)：比能量低、笨重，廢棄的電池污染環(huán)境。

3.燃料電池(以H2-O2燃料電池為例)

'負(fù)極：充入__，發(fā)生氧化反應(yīng)

(1)構(gòu)成■正極：充入發(fā)生還原反應(yīng)

.電解質(zhì)溶液：酸溶液或堿溶液

(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2so4)堿性電解質(zhì)(KOH)

負(fù)極反應(yīng)

正極反應(yīng)

總反應(yīng)2H2+O2=2H2O

【答案】

一、1.(1)不能使用(2)充電(3)失得2.能量轉(zhuǎn)換效率

3.(1)單位質(zhì)量或單位體積(2)單位質(zhì)量或單位體積

-

二、1.(l)MnO2ZnKOH。(2)Zn+20H-2e=Zn(0H),；

2.(l)PbPbO2H2sO4溶液(2)①Pb(s)+SO/(aq)—2e-=PbS04(s)

②PbSCUG)+2e-=Pb(s)+SOF(aq)；

3.(1)H2O2

++

(2)H2-2e-=2HH2-2e+20H=2H2O|o2+2e+2H=H2O|o2+2e+H2O=2OH

預(yù)習(xí)檢測(cè)

L化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，下列說(shuō)法正確的是

A.干電池放置過(guò)久可能漏液失效，其原因是顯酸性的氯化鏤溶液和外殼鋅反應(yīng)

B.燃煤時(shí)，適當(dāng)?shù)毓娜胙鯕?，可減輕溫室效應(yīng)

C.硫酸鋁可用來(lái)除去水體中的懸浮雜質(zhì)且具有殺菌消毒的作用

D.氫氧化鎂、氫氧化鋁和氫氧化鈉都是常見(jiàn)的胃酸中和劑

【答案】A

【解析】A.干電池中電解質(zhì)鏤根離子水解而使溶液呈酸性，酸能和外殼鋅反應(yīng)而腐蝕Zn,導(dǎo)致干電池放

置過(guò)久可能漏夜而失效，故A正確；

B.燃煤時(shí)，適當(dāng)?shù)毓娜胙鯕?，不能減少排放C02的含量，所以不能減輕溫室效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；

C.硫酸鋁中鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體能吸附水中懸浮物而凈水，但沒(méi)有強(qiáng)氧化性，

所以不能殺菌消毒，故c錯(cuò)誤；

D.NaOH具有強(qiáng)腐蝕性，能腐蝕胃壁，所以不能用作常見(jiàn)的胃酸中和劑，氫氧化鎂和氫氧化鋁可以作胃酸

中和劑，故D錯(cuò)誤；

故選A。

2.日常所用鋅銃干電池的電極分別為鋅筒和石墨棒，以糊狀NH4cl作電解質(zhì)，電極反應(yīng)為：Zn2e=Z?+,

2MnO2+2NH^+2e=Mn203+2NH3+H20o下列有關(guān)鋅鎰干電池的敘述中，正確的是

A.干電池中鋅筒為正極，石墨棒為負(fù)極

B.干電池可實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化

C.干電池長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作后，糊狀物可能流出，腐蝕用電器

D.干電池工作時(shí)，電流方向是由鋅筒經(jīng)外電路流向石墨棒

【答案】C

【解析】A.干電池中較活潑的金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的導(dǎo)電的非金屬石墨棒作正極，故A錯(cuò)誤；

B.干電池是一次電池，所以不能實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故B錯(cuò)誤；

C.NH4cl是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性，所以干電池長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用時(shí)內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕電器，故C正

確；

D.干電池工作時(shí)，電流由正極石墨棒經(jīng)外電路流向負(fù)極鋅，故D錯(cuò)誤；

故選Co

3.下列有關(guān)如圖所示鉛蓄電池的說(shuō)法正確的是

A.放電時(shí)，鉛被還原

B.放電時(shí)，電解質(zhì)溶液pH增大

C.充電時(shí)，原PbO?極接電源的負(fù)極即可復(fù)原

D.放電時(shí)總反應(yīng)：2PbSO4+H2O=PbO2+Pb+2H2SO4

【答案】B

【解析】A.放電時(shí)，鉛作負(fù)極，化合價(jià)升高，失去電子，被氧化，故A錯(cuò)誤；

B.放電時(shí)，鉛、二氧化鉛和硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和水，硫酸濃度降低，因此電解質(zhì)溶液pH增大，故B正

確；

C.放電時(shí)，Pb。?極為正極，則充電時(shí)，原Pb。?極接電源的正極即可復(fù)原，故C錯(cuò)誤；

D.2PbSO4+2H2(D=PbO2+Pb+2H2s是充電時(shí)總反應(yīng)，放電時(shí)總反應(yīng)為

PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H,O,故D錯(cuò)誤。

綜上所述，答案為B。

4.一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為H2+2OH-2e-=2H2O；NiO(OH)+應(yīng)。+F=Ni(OH)2+OH,

當(dāng)為電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是

A.也0的還原

B.NiO(OH)的還原

C.CH?的氧化

D.Ni(OH)2的氧化

【答案】D

【解析】充電電池放電時(shí)正極發(fā)生反應(yīng)為：NiO(OH)+H2O+e=Ni(OH)2+OH-,電池充電時(shí)，電池的

正極接電源的正極，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，則電池充電時(shí)，電極反應(yīng)式是電池放電時(shí)電極反應(yīng)式的逆

過(guò)程，即Ni(OH)2被氧化；

答案選D。

5.以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH4-O2、CH3OH-O2、N2H4-。2清潔燃料電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.放電過(guò)程中，K+均向正極移動(dòng)

B.放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量均減小

C.消耗等質(zhì)量燃料，CH4-O2燃料電池的理論放電量最大

D.消耗lmolO2時(shí)，理論上N2H4-。2燃料電池可得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體產(chǎn)物

【答案】B

【解析】A.放電過(guò)程中，根據(jù)“同性相吸"，則K+均向正極移動(dòng)，故A正確；

B.放電過(guò)程中，CH4-5、CH3OH-O2燃料電池中KOH不斷消耗生成碳酸鉀，KOH物質(zhì)的量減小，N2H4-。2

燃料電池反應(yīng)生成氮?dú)夂退碞Ra+O廣N#2HQ,電池中KOH物質(zhì)的量不變，則B錯(cuò)誤；

C.消耗等質(zhì)量燃料(設(shè)質(zhì)量為mg),三者失去電子物質(zhì)的量分別為￡X8、^X6、^X4,則CH4-O2燃料

163232

電池的理論放電量最大，故C正確；

D.根據(jù)方程式N2H4+。2=2+2凡。，消耗ImoQ時(shí)，則理論上N2H燃料電池可得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下lmol

氮?dú)饧?2.4L,故D正確。

綜上所述，答案為B。

6.氫能源汽車(chē)在北京冬奧會(huì)上大批量使用為減少碳排放立下了大功勞。下列關(guān)于氫氧燃料電池的說(shuō)法正

確的是

A.氫氧燃料電池工作時(shí)負(fù)極通入。2

B.氫氧燃料電池正極發(fā)生氧化反應(yīng)

C.氫氧燃料電池客車(chē)不能在寒冷天氣中使用

D.氫氧燃料電池工作時(shí)的總反應(yīng)為2H=2凡0

【答案】D

【解析】A.氫氧燃料電池工作時(shí)正極通入故A錯(cuò)誤；

B.氫氧燃料電池，正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；

C.氫氧燃料電池，可以有效使用輔助系統(tǒng)改善傳質(zhì)、增濕，所以氫氧燃料電池客車(chē)能在寒冷天氣中使用，

故C錯(cuò)誤；

D.氫氧燃料電池工作時(shí)，氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，總反應(yīng)為2H2+。2=2氏。，故D正確；

選D。

A環(huán)節(jié)一一次電池

【情境材料】

普通鋅鎰電池和堿性鋅鎬電池的構(gòu)造如下圖所示:

石墨棒

鋅粉和

?MiQ糊KOH的

NH4C1糊混合物

-MnO2

普通鋅錦電池堿性鋅錦電池

【問(wèn)題探究】

你能指出兩種干電池中的正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液?jiǎn)?

試寫(xiě)出堿性鋅錦電池的正、負(fù)極反應(yīng)式。

對(duì)比兩種干電池，比較兩種電池的優(yōu)缺點(diǎn)。

為什么廢舊電池不能隨意丟棄，要回收利用？

【答案】

1.普通鋅銃電池的負(fù)極為Zn,正極為石墨棒，電解質(zhì)溶液為NH4cl糊。堿性鋅錦電池的負(fù)極為Zn,正

極為MnCh,電解質(zhì)為KOH。

2.負(fù)極反應(yīng)式：Zn—2e—+20H—=Zn(0H)2，

正極反應(yīng)式：2MnO2+2b+2H2O=2MnO(OH)+20JT。

3.普通鋅鎰電池中的NH4cl糊呈酸性，能腐蝕負(fù)極材料Zn,故該干電池不能長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存；堿性鋅鎰電池

比普通鋅銃電池性能好，它的比能量和可儲(chǔ)存時(shí)間均有所提高，是普通鋅銃干電池的升級(jí)換代產(chǎn)品。

4.廢舊電池中常含有重金屬、酸和堿等物質(zhì)，能污染水源，危害人體健康，因此，應(yīng)將廢舊電池回收利

用，這樣既可減少環(huán)境污染，又可節(jié)約資源。

要點(diǎn)歸納

普通鋅鎰電池和堿性鋅鎰電池

普通鋅鎰電池堿性鋅鎰電池

1_+

7

鋅粉和

-石墨棒--KOH的

裝置-MrA糊混合物

-NH,Cl糊

1-MnC)2

一鋅筒

百a、—金屬

外殼

e

負(fù)極：Zn—2屋=Zt?+負(fù)極：Zn+2OJT—2鼠=Zn(OH)2

-

正極：2NH：+2MnO2+2e=2NH3正極：2MnO2+2H2O+2e一

電極反應(yīng)及

+MiuCh+H2O=2MnO(OH)+2OH-

電池總反應(yīng)

2+

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4=Zn總反應(yīng)：Zn+2MnO2+

+2NH3+M112O3+H2O2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。優(yōu)點(diǎn)：克服了普通鋅鎰電池的缺點(diǎn)，

特點(diǎn)缺點(diǎn)：新電池會(huì)發(fā)生自動(dòng)放電，使存放單位質(zhì)量所輸出的電能多，儲(chǔ)存時(shí)

時(shí)間縮短，放電后電壓下降較快間長(zhǎng)，適用于大電流和連續(xù)放電

一次電池使用過(guò)后一定要注意回收，防止污染環(huán)境。

典例精講

【例1】(2023春■河南南陽(yáng)?高二校聯(lián)考期末)Li-SOC12電池可用于治療某些心律失常所致的心臟起搏器

的驅(qū)動(dòng)。該電池的工作原理示意圖如圖所示:

A.負(fù)極材料為L(zhǎng)i,發(fā)生氧化反應(yīng)

B.正極反應(yīng)式為2soe-e=dCr+SJ+SO?7

C.LiAlCl,有助于電池內(nèi)部的導(dǎo)電

D.電池工作時(shí)C「向Li電極移動(dòng)

【答案】B

【解析】A.負(fù)極材料為L(zhǎng)i,鋰失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；

B.正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖示，正極反應(yīng)式為2soeU+4e-=4Cr+SJ+SO2T,故B錯(cuò)誤；

C.LiAlCl”有助于電池內(nèi)部的導(dǎo)電，故C正確；

D.電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，CT向Li電極移動(dòng)，故D正確；

選Bo

【例2】(2023?高二課時(shí)練習(xí))銀鋅紐扣電池的電池反應(yīng)式為：Zn+Ag20+H20=Zn(0H)2+2Ago下列說(shuō)法不正

確的是

A.鋅作負(fù)極，失去電子

B.正極為AgzO,發(fā)生還原反應(yīng)

C.電池工作時(shí)，電子從Ag2。經(jīng)導(dǎo)線流向Zn

D.正極的電極方程式為：Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH

【答案】C

【解析】該原電池Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag中，負(fù)極反應(yīng)為Zn+20H2e=Zn(0H)2、正極反應(yīng)為

Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,電子由負(fù)極流向正極。

A.Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，故A正確；

B.正極上Ag2。得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.原電池中電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，該原電池中Zn是負(fù)極、Ag2。是正極，所以放電時(shí)電子從Zn經(jīng)

導(dǎo)線流向Ag2。極，故C錯(cuò)誤；

D.正極上Ag20得電子，正極反應(yīng)為Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,故D正確；

故選：Co

A環(huán)節(jié)二二次電池

【情境材料】

一種充電電池的原料為H2,其電池反應(yīng)為H2+2NiOOH、學(xué)、2Ni(OH)2,它具有比能量多等優(yōu)點(diǎn)，常作

為電動(dòng)汽車(chē)、衛(wèi)星等的電源。

【問(wèn)題探究】

1.該電池內(nèi)電解質(zhì)溶液呈酸性還是堿性？

2.放電時(shí)的電極反應(yīng)式如何書(shū)寫(xiě)？

3.充電時(shí)的電極反應(yīng)式如何書(shū)寫(xiě)？

4.電池充電時(shí)，外接電源的負(fù)極連接二次電池的哪個(gè)電極？

【答案】

1.由H2foFT知呈堿性。

2.負(fù)極：H2+2OH--2e=2H2O

正極：2NiOOH+2H2。+2e-=2Ni(OH)2+2OJT

3.陰極：2H2O+2e-=H2+20H-

陽(yáng)極：2Ni(OH)2+20H-2e*=2NiOOH+2H2O

4.負(fù)極。

要點(diǎn)歸納

1.鉛酸蓄電池

(1)工作原理

負(fù)極Pb+SOf-2e-=PbSO4

放

+-

正極PbO2+4H+SOr+2e=PbSO4+2H2O

電

總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

陰極

PbSO4+2e~=Pb+

充

+

陽(yáng)極PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SOf

電

總反應(yīng)

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2sCU

放由

合并總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4笨，2PbSO4+2H2O

(2)電池的優(yōu)缺點(diǎn)

①優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉，在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。

②缺點(diǎn)：比能量低、笨重，廢棄電池污染環(huán)境。

2.可充電電池復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法

第一步：先標(biāo)出放電（原電池）總反應(yīng)式中變價(jià)元素的化合價(jià)，確定電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目，指出參與負(fù)極

和正極反應(yīng)的物質(zhì)。

如鉛酸蓄電池中：

_失去2右，發(fā)生氧化反應(yīng)

-M放電+21

Pb+PbO+2HSO^^2PbSO+2HO

I224f42

得到2e一,發(fā)生還原反應(yīng)

第二步：寫(xiě)出一個(gè)比較容易書(shū)寫(xiě)的電極反應(yīng)式，書(shū)寫(xiě)時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。如鉛

酸蓄電池的負(fù)極反應(yīng)式為Pb+SO廣-2e^=PbSO4o

第三步：在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，即得另一極的反應(yīng)式。如鉛酸蓄電池

+

的正極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式一負(fù)極反應(yīng)式得到，即Pb+PbO2+4H+2SOr-（Pb+SOf-2e

+

-）=2PbSO4+2H2O-PbSO4，整理得：PbO2+4H+SOr+2e-=PbSO4+2H2Oo

3.可充電電池充、放電時(shí)電極的連接

II

/負(fù)極:氧1化反應(yīng)**還原反應(yīng):陰極、（-）

放電充電一*電源

、正極:還原反應(yīng)一氧化反應(yīng):陽(yáng)極/（+）

II

口易錯(cuò)提醒

⑴二次電池放電時(shí)遵循原電池原理,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;充電時(shí)遵循電解池原理,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

⑵蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)和總反應(yīng)是放電時(shí)反應(yīng)的逆反應(yīng)，但蓄電池充、放電時(shí)的合并總反應(yīng)不是可逆

反應(yīng)。

（3）充電時(shí)電池正極接電源正極作陽(yáng)極，電池負(fù)極接電源負(fù)極作陰極。

⑷放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極；充電時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。

⑸若電極反應(yīng)消耗OEF（或H+）,則電極周?chē)芤簆H減?。ɑ蛟龃螅?；若電極反應(yīng)生成H+（或OH）,則

電極周?chē)芤旱膒H減?。ɑ蛟龃螅?；若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OIF（或H+）,則溶液的pH減小（或增大）；若

總反應(yīng)的結(jié)果是生成H+（或OH],則溶液的pH減?。ɑ蛟龃螅?/p>

典例精講

【例3】42022秋?山東荷澤?高二曹縣一中?？茧A段練習(xí)|）用吸附了出的碳納米管等材料制作的二次電池

的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：W—2e-=2H+

-

B.充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：Ni（OH）2+OH-e=NiO（OH）+H2O

C.充電時(shí)，將電池的碳電極與外電源的正極相連

D.放電時(shí)，OFT向鑲電極作定向移動(dòng)

【答案】B

【解析】放電時(shí)為原電池原理，吸附出的碳納米管為負(fù)極，銀電極為正極；充電時(shí)為電解原理，碳電極為

陰極，鍥電極為陽(yáng)極；根據(jù)圖示和電解質(zhì)溶液書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，結(jié)合工作原理作答。

A項(xiàng)，放電時(shí)為原電池原理，吸附出的碳納米管為負(fù)極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，負(fù)極電極反應(yīng)為：

H22e+2OH=2H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B項(xiàng)，充電時(shí)為電解原理，鑲電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：Ni（OH）

2e+OH=NiO（OH）+H20,B項(xiàng)正確;

c項(xiàng)，充電時(shí)碳電極為陰極，將碳電極與外電源的負(fù)極相連，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D項(xiàng)，放電時(shí)陰離子向負(fù)極移動(dòng)，0H向碳電極作定向移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選B。

【例4】（加22春?四川遂寧?高二遂寧中學(xué)校考期中）下圖是Zn空氣二次電池（鋅和鋁的某些性質(zhì)相似），電

池內(nèi)聚丙烯酸鈉吸收了KOH溶液形成導(dǎo)電凝膠。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

02

導(dǎo)電凝膠J

A.放電時(shí)，K+向PVCRuCh電極移動(dòng)

B.放電時(shí)，鋅電極發(fā)生反應(yīng)為Zn2e+4OH=ZnO，+2H2。

C.充電時(shí)，陽(yáng)極附近pH減小

D.充電時(shí)，導(dǎo)線中每通過(guò)4moi電子，陰極產(chǎn)生22.4L（標(biāo)況下）。2

【答案】D

【解析】根據(jù)題干信息可知，Zn二次電池中，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=ZnO；+2H2。（Zn與Al性

質(zhì)相似，在堿性條件下以Zn。，存在），正極氧氣得電子生成氫氧根離子，其電極反應(yīng)式為：5+4e+

2H2O=4OH；充電時(shí)，電極反應(yīng)式相反，利用原電池與電解池工作原理分析解答。

A.放電式Zn極為負(fù)極，PVCRuCh電極為正極，所以K+向PVCRuCh電極移動(dòng)，A正確；

B.放電時(shí)，鋅電極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)上述分析可知，其電極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=ZnO，+2H2。，

B正確；

C.充電時(shí)，陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式為：4OH--4e-=O2T+2H2O,消耗氫氧根離子的同時(shí)生成水，所以陽(yáng)極

附近pH減小，C正確；

D.充電時(shí)，導(dǎo)線中每通過(guò)4moi電子，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為1mol,所以標(biāo)況下其體積為

Imolx22.4L/mol=22.4L,D錯(cuò)誤；

故選Do

A環(huán)節(jié)三燃料電池

【情境材料】

設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是21世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料

電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸氣［以壬烷(C9H20)代表汽油］,電池的電解質(zhì)是摻雜了丫2。3

的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)

【問(wèn)題探究】

1.該電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式如何書(shū)寫(xiě)？

2.該電池的正極反應(yīng)如何書(shū)寫(xiě)？負(fù)極發(fā)生什么反應(yīng)？

3.固體電解質(zhì)里的。2一的移動(dòng)方向是怎樣的？

4.向外電路釋放電子的電極為哪一極？

5.若用KOH溶液代替固體電解質(zhì)，則放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式如何書(shū)寫(xiě)？

【答案】

1.該電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)就是壬烷燃燒的化學(xué)反應(yīng)：C9H20+14O2=9CO2+lOH.Oo

2.該電池的正極是氧氣，得電子，電極反應(yīng)式是。2+4/=2。2,負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

3.原電池中陰離子。2-向負(fù)極移動(dòng)。

4.負(fù)極。原電池中電子由負(fù)極流出，經(jīng)外電路流向正極。

__

5.C9H2o+740H-56e=9COr+47H2Oo

要點(diǎn)歸納

1.燃料電池的工作原理

(1)連續(xù)地將燃料(常見(jiàn)的有氫氣、燒、月井、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體)和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電

能。

(2)燃料電池的電極本身不參與氧化還原反應(yīng)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。

(3)工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出。

2.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

(1)氧化劑與燃料在工作時(shí)不斷地由外部供給，生成物不斷地被排出，能連續(xù)不斷地提供電能。

(2)能量轉(zhuǎn)換率高，有利于節(jié)約能源。

(3)排放的廢棄物少，綠色環(huán)保。

3.燃料電池的種類

(1)氫氧燃料電池

①構(gòu)成：氫氧燃料電池以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑，鉗作電極材料。

②工作原理：如圖所示的氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液為酸性，在負(fù)極室通入H2,H2在Pt催化下分解為H,

H再失去電子成為H+進(jìn)入電解質(zhì)溶液,H+可以穿過(guò)質(zhì)子交換進(jìn)入正極室;在正極室通入02,經(jīng)過(guò)Pt催化，

。2得到電子生成H2。。

正極室

負(fù)極室

質(zhì)子交換膜

③電極反應(yīng)

介質(zhì)電極電池反應(yīng)：2H2+O2=2H2O

負(fù)極2H2—4屋=4H+

酸性(H+)

+-

正極O2+4H+4e=2H2O

+

中性負(fù)極2H2-4e^=4H

正極-

(Na2SO4)O2+2H2O+4e=4OH

堿性負(fù)極2H2—4屋+40H=4H2O

」)

(OH正極O2+2H2O+4e=40H

(2)甲烷燃料電池

負(fù)極和正極分別通入CH4和02,在酸性條件下負(fù)極生成H+,正極消耗H+；堿性條件下正極生成OH,

負(fù)極消耗OIT并生成CO：。甲烷燃料電池正、負(fù)極在H2s。4溶液和KOH溶液中的反應(yīng)如表所示。

電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)式總反應(yīng)式

+

負(fù)極：CH4+2H2O-8e=C02+8H

H2sC>4溶液CH+2O=CO+2HO

+-4222

正極：2O2+8H+8e=4H2O

-

負(fù)極：CH4+1OOH-8e=COf+

CH4+202+2OH-=co|"+

溶液

KOH7H2O

3HO

正極：2C>2+4H2O+8e-=8OJT2

(3)乙醇燃料電池

電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)式總反應(yīng)式

負(fù)極：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2

t+12H+

H2s。4溶液C2H50H+3O2=2CO2+3H2O

正極：3。2+1211++12屋=6比0

負(fù)極：C2H50H+16OH一一12e一

-

C2H5OH+3O2+4OH=2CO|"+

NaOH溶液=2CO|+IIH2O

5H2O

正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-

(4)月井燃料電池

名稱電解質(zhì)電極反應(yīng)和總反應(yīng)

正極：O2+2H2O+4e——4OlT

脫燃料電池KOH

-

負(fù)極：N2H4+40H-4e-=N2+4H2O

總反應(yīng)：N2H4+O2=N2+2H2O

及易錯(cuò)提醒

燃料電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)關(guān)鍵

⑴燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)方程式時(shí)，要注意產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng),

若能反應(yīng)，電解質(zhì)溶液要寫(xiě)在總反應(yīng)方程式中。

2

⑵燃料電池正極反應(yīng)的本質(zhì)是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即O2+4e==2O,產(chǎn)生的02一存在形式與電

解質(zhì)溶液的酸堿性和電解質(zhì)的狀態(tài)有著密切的關(guān)系。

(3)書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式，一定要注意電解質(zhì)的酸堿性。堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H+；酸性溶

液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH，

典例精講

[例5](2022秋?山東棗莊?高二統(tǒng)考期中)執(zhí)法交警最常用的一種酒精檢測(cè)儀的工作原理示意圖如圖所示,

其反應(yīng)原理為CH3cH2OH+O2=CH3COOH+HJD,被測(cè)者呼出氣體中所含的酒精被輸送到電池中反應(yīng)產(chǎn)

生微小電流，該電流經(jīng)電子放大器放大后在液晶顯示屏上顯示其酒精含量。下列說(shuō)法不正確的

液晶顯示屏

B.b為正極，電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O

C.呼出氣體中酒精含量越低，微處理器中通過(guò)的電流越大

D.a極上的電極反應(yīng)式為CH3cH2OH+H2。-4已=CH3COOH+4H+

【答案】C

【解析】如圖，該裝置為原電池裝置，電極b通入空氣，主要是其中的氧氣參與反應(yīng)，則電極b作為電池

正極，環(huán)境為酸性，電極反應(yīng)式為Oz+4H++4e-=2H2。；電極a為負(fù)極，酒精在電極a失電子，被氧化，

+

CH3CH2OH+H2O-4e^=CH3COOH+4H；

A.原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電極a為負(fù)極，所以電解質(zhì)溶液中的SOj移向a電極，故A正確；

B.電極b通入空氣，主要是其中的氧氣參與反應(yīng)，則電極b作為電池正極，環(huán)境為酸性，電極反應(yīng)式為

+

O2+4H+4e=2H2O,故B正確；

C.呼出氣體中酒精含量越低，根據(jù)電極反應(yīng)式CH3cH2OH+H2。-4e-=CH3COOH+4H+,產(chǎn)生的電子越

少，電流越微弱，故C錯(cuò)誤；

D.電極a為電池的負(fù)極，酒精在電極a失電子，被氧化，電極反應(yīng)式為

-+

CH3cH20H+H2O-4e=CH3COOH+4H,故D正確；

故選C。

【例6】（2023秋?遼寧葫蘆島?高二統(tǒng)考期對(duì)）如圖所示為NH3—02燃料電池裝置，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.電池工作時(shí)，02得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)

B.電極b上的電極反應(yīng)式為2NH3+6OH6e=N2+6H2O

C.燃料電池可以把化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能

D.電池工作時(shí)，溶液中的Na+向電極a遷移

【答案】C

【解析】由圖可知，氮元素價(jià)態(tài)升高失電子，故b極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2NH3+6OH6e=N2+6H2。，a極

為正極，電極反應(yīng)式為C）2+4e+2H2O=4OH。

A.電池工作時(shí)，a極為正極，。2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；

B.b極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2NH3+6OH6e=N2+6H2。，故B正確；

C.燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，但仍有部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，不可能完全轉(zhuǎn)化為電能，故C

錯(cuò)誤；

D.電池工作時(shí)，陽(yáng)離子（Na+）向正極（a極）移動(dòng)，故D正確；

故選：Co

課堂總結(jié)

鋅鎰酸性干電池

T一次電池）一鋅鎰堿性干電池

鉛蓄電池

（化學(xué)電源）--1二次電池）一其他銀鋅電池、銀鎘

電池、銀氫電池

氫氧燃料電池

J燃料電池卜一甲烷、甲醇、腫燃料

電池等

強(qiáng)化訓(xùn)練探究

一、單選題

1.（。023春?河北唐山?高一校聯(lián)考期中|）化學(xué)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(shuō)法正

確的是

金屬外殼鋅粉

I/

H2so4

溶液

原電池示意圖紐扣式銀鋅電池

甲乙

.石墨棒

二氧化鎰、

炭黑、氯化

錢(qián)、氯化鋅

L鋅筒

鋅鎰干電池鉛蓄電池

丙丁

A.圖甲：鋅銅原電池工作時(shí)，電子由鋅經(jīng)電解質(zhì)溶液流向銅

B.圖乙：紐扣式銀鋅電池中，正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2。

C.圖丙：鋅錦干電池中，鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，且外電路中每轉(zhuǎn)移lmol電子消耗鋅32.5g

D.圖?。恒U蓄電池為二次電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb-2e-=Pb2+

【答案】C

【解析】A.圖1為鋅銅原電池，鋅為負(fù)極，銅為正極，電子通過(guò)導(dǎo)線流向銅，故A錯(cuò)誤；

B.圖2為紐扣式銀鋅電池，正極為氧化銀得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀，所以正極的極

反應(yīng)為：Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH,故B錯(cuò)誤；

C.圖3為鋅鎬干電池中，鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2+,所以外電路中每轉(zhuǎn)移Imol

電子，消耗鋅0.5moL質(zhì)量為0.5x65g/mol=32.5g,故C正確；

放電

D.圖4為鉛蓄電池為二次電池，總反應(yīng)為：Pb+PbO+2HSO4^2PbSO+2HO,放電時(shí)鉛為負(fù)極，發(fā)生氧

22堯電42

化反應(yīng)，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb2e+SOj=PbSC）4,故D錯(cuò)誤；

故選Co

2.（2022秋?河南駐馬店?高三統(tǒng)考期中|）鋰一海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.海水起電解質(zhì)溶液的作用

B.鋰為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)：Li-e-=Li+

C.鋰電極應(yīng)與海水直接接觸

D.正極反應(yīng)式：。2+2凡。+4片=4（汨-

【答案】C

【解析】A.海水中含有多種鹽，起電解質(zhì)溶液的作用，故A正確；

B.Li是活潑金屬易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，鋰為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)：Li-e-=Li+,故B正確；

C.鋰活潑金屬能與水反應(yīng)，鋰電極不應(yīng)與海水直接接觸，故C錯(cuò)誤；

D.正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e=4OH,故D正確；

選Co

3.(2022春?安徽亳州)以鋁空氣海水為能源的電池為我國(guó)首創(chuàng)，該電池用于航海標(biāo)志燈，只要把燈放入

海水中數(shù)秒鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光。電極材料為AI與石墨。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

A.鋁電極是該電池的正極B.海水中CI向石墨電極移動(dòng)

C.石墨電極的反應(yīng):C)2+2H2O+4e=4OHD.該新型電池屬于二次電池

【答案】C

【解析】以鋁空氣海水為能源的電池，電極材料為AI與石墨，AI作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：

AI3e=AF+；石墨為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e=4OH,電池總反應(yīng)為

4AI+3O2+6H2O[34AI(OH)3,據(jù)此分析解答。

A.根據(jù)分析，鋁電極是該電池的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；

B.原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，鋁電極是該電池的負(fù)極，海水中CI向鋁電極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)分析，石墨電極的反應(yīng):O2+2H2O+4e=4OH,故C正確；

D.該新型電池又叫做海洋電池，放電時(shí)，把電池放入海水中，便可供電，其能量比干電池高2050倍。電

池設(shè)計(jì)使用周期可長(zhǎng)達(dá)一年以上，避免經(jīng)常更換電池的麻煩，不能放電時(shí)，需要更換鋁電極，因此屬于一

次電池，故D錯(cuò)誤；

答案選C。

4.(2022秋?江蘇宿遷?高二校考開(kāi)學(xué)考試)新冠肺炎最明顯的癥狀就是出現(xiàn)發(fā)熱，體溫槍能快速檢測(cè)人體

體溫，該體溫槍所用的電池為一種銀鋅電池(如下圖所示)，該電池的總反應(yīng)式為：

Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是

Zn粉

浸有K0H溶

液的隔板

Ag2。粉

A.Ag20電極作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.該電池放電時(shí)溶液中的K+向Zn電極移動(dòng)

C.電池工作時(shí)，電流從Ag2。電極經(jīng)過(guò)隔板流向Zn電極

D.該電池的負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e+2OH=Zn(OH)2

【答案】D

【解析】由圖可知，銀鋅電池中，鋅為電池的負(fù)極，堿性條件下，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氧化鋅,

電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,氧化銀為正極，水分子作用下氧化銀得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀

和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-o

A.由分析可知，氧化銀為正極，水分子作用下氧化銀得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀和氫氧根離子，故A

錯(cuò)誤；

B.由分析可知，電池放電時(shí)鋅為電池的負(fù)極，氧化銀為正極，則溶液中鉀離子向氧化銀電極移動(dòng)，故B

錯(cuò)誤；

C.由分析可知，電池放電時(shí)鋅為電池的負(fù)極，氧化銀為正極，則電流從氧化銀電極經(jīng)導(dǎo)線流向鋅電極，

故C錯(cuò)誤；

D.由分析可知，鋅為電池的負(fù)極，堿性條件下，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氧化鋅，電極反應(yīng)式為

Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,故D正確；

故選D。

5.(2023春?廣東汕頭?高二統(tǒng)考期R)含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的酸性廢水可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，引發(fā)環(huán)境

污染。如圖是利用電化學(xué)原理處理NO”的原理，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

質(zhì)子交換膜

A.直流電源為鉛蓄電池時(shí)，Pb極連接Y電極

B.Y電極發(fā)生還原反應(yīng)

C.當(dāng)產(chǎn)生14gNZ時(shí)，有6moiH+跨膜而過(guò)

+

D.陽(yáng)極電極反應(yīng)方程式為：2H2O-4e-O2T+4H

【答案】C

【解析】A.鉛蓄電池中Pb電極為負(fù)極，Pb5電極為正極。Y極為陰極，與直流電源負(fù)極相連，故A正確;

B.Y是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.由于不能確定參與電極反應(yīng)的N0n中氮元素的具體化合價(jià)，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)無(wú)法確定，H+遷移數(shù)量無(wú)

法確定，故C錯(cuò)誤；

D.陽(yáng)極區(qū)電解質(zhì)為硫酸溶液，故電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2個(gè)+4H+,故D正確；

故答案選C。

6.(2023?全國(guó)?高三統(tǒng)考專題練習(xí))蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用。以下是愛(ài)迪生電池分別在充電和放

放電

電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：Fe+Ni02+2H20=^Fe(0H)2+Ni(0H)2o下列有關(guān)愛(ài)迪生電池的說(shuō)法不正確的是

A.放電時(shí)，F(xiàn)e是負(fù)極，NiCh是正極

B.蓄電池的電極可以浸入某種酸性電解質(zhì)溶液中

C.充電時(shí)，F(xiàn)e電極上的電極反應(yīng)式為Fe(OH)2+2e=Fe+20H

D.放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極方向移動(dòng)

【答案】B

【解析】放電時(shí)，F(xiàn)e被氧化生成Fe(0H)2,作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e+2OH=Fe(OH)2,正極NiCh得電子被

還原生成Ni(0H)2,電極反應(yīng)式為NiO2+2H2O+2e=Ni(OH)2+2OH,充電時(shí)，陽(yáng)極、陰極與正負(fù)極反應(yīng)正好相

反。

A.放電時(shí)，F(xiàn)e是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，NiCh是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故