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)識化學(xué)電源的組成特點(diǎn)，正

變化來分析、解決新型電池的開發(fā)問題。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、堿性鋅鋅電池。

(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，氧化劑一電子，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)

⑴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)間的長短。

二、化學(xué)電源的分類及工作原理

1.一次電池(以堿性鋅缽電池為例)

(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)：2MnCh+2屋+2H2O=2MnOOH+20H一；

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

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

放電。

2.二次電池(以鉛蓄電池為例)

⑴組成

負(fù)極：一；正極：：電解質(zhì)：O

(2)工作原理

①放電過程

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)+2H?0⑴。

②充電過程

陰極：：

陽極：PbSO4(s)+2H2O⑴-2e=PbO2(s)+4H/q)+SOr(aq)；

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

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.(I)MnO2ZnKOH。(2)Zn+20H-2e=Zn(OH)2；

2.(l)PbPbO2H2s04溶液(2)①Pb(s)+SOW(aq)—2e=PbSO?s)

@PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SOl(aq)：

3.(1)H2O2

-+--+-

(2)H2-2e=2HH2-2e+2OH-=2H2O1o2+2e4-2H=H2O5O2+2e-+H2O=2OH

預(yù)習(xí)檢測

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

A.干電池放置過久可能漏液失效，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)毓娜胙鯕猓蓽p輕溫室效應(yīng)

C.硫酸鋁可用來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的胃酸中和劑

【答案】A

【解析】A.干電池中電解質(zhì)鐵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.口常所用鋅錦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=Zn2+,2MnO2

+2NH*+2e=Mn2O3+2NH3+H2O,下列有關(guān)鋅缽干電池的敘述中，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

【答案】B

2.試寫出堿性鋅錦電池的正、負(fù)極反應(yīng)式。

3.對比兩種干電池，比較兩種電池的優(yōu)缺點(diǎn)。

4.為什么廢舊電池不能隨意丟棄，要回收利用？

【答案】

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

為MnO2,電解質(zhì)為KOH。

2.負(fù)極反應(yīng)式：Zn-2e-+2OH=Zn(OH)2,

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

3.普通鋅鎰電池中的NH」。糊呈酸性，能腐蝕負(fù)極材料Zn,通該干電池不能長時(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，是普通鋅缽干電池的升級換代產(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

普通鋅鋅電池和堿性鋅鋅電池

^2普通鋅鐳電池堿性鋅缽電池

b

[

71鋅粉和

干一石墨棒Hf-KOH的

裝置——MnC)2糊混合物

--NH.C1WI山魯

一鋅筒

外殼

負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

負(fù)極：Zn+20H~~2e~=Zn(OH)2

正極：2NH：4-2MnO2+2e-=2NH3正極：2MnCh+2H2O+2e

電極反應(yīng)及

+M112O3+H2O=2MnO(OH)+2OH-

電池總反應(yīng)

2+

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4=Zn總反應(yīng)：Zn4-2M11O2+

4-2NH3+Mn2O3+H2O2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

優(yōu)點(diǎn)：制作簡單，價(jià)格便宜。優(yōu)點(diǎn)：克服了普通鋅缽電池的塊點(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，適用于大電流和連續(xù)放電

一次電池使用過后一定要注意回收，防止污染環(huán)境。

典例精講

下列說法錯(cuò)誤的是

A.負(fù)極材料為Li,發(fā)生氧化反應(yīng)

D.電池工作時(shí)。向Li電極移動(dòng)

【答案】B

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

D.電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，C「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下列說法不正

確的是

A.鋅作負(fù)極，失去電子

B.正極為Ag2。，發(fā)生還原反應(yīng)

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

D.正極的電極方程式為：Ag20+2e+H20=2Ag+20H

【答案】C

【解析】該原電池Zn+Ag2O+H2O-Zn(OH)2+2Ag中，負(fù)極反應(yīng)為2n+20H2e-Zn(OH)z、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)而作攸極，故A正確：

B.正極上AgzO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、Ag?O是正極，所以放電時(shí)電子從Zn經(jīng)導(dǎo)

線流向AgzO極，故C錯(cuò)誤；

D.正極上Ag2。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】

【問題探究】

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)式如何書寫？

3.充電時(shí)的電極反應(yīng)式如何書寫？

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H2foH一知呈堿性。

2.負(fù)極：H2+2OH-2e=2HQ

正極：2Ni00H+2H2O+2e==2Ni(OH)2+20H-

3.陰極：2H2。+2「二出+20曠

陽極：2Ni(OH)2+2OH-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+2H?O

-

陰極PbSO4+2e=Pb+SO^

充

-

陽極PbSO44-2H2O-2c=PbO2+4H++SO：

電

總反應(yīng)

2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

,fcArr|~j

合并總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4%22PbSO44-2H2O

(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「泛。

②跳點(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)式的書寫方法

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)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?一，發(fā)生氧化反應(yīng)

-H放電+2

Pb4-PbO2+2H2SO4-2PbSO4+2H2O

得到2e：發(fā)生還原反應(yīng)

第二步：寫出--個(gè)比較容易書寫的電極反應(yīng)式，書寫時(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+SOf-2e=PbSO4o

第三步：在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(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

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。

(2)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)。

⑶充電時(shí)電池正極接電源正極作陽極，電池負(fù)極接電源負(fù)極作陰極。

（4）放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極；充電時(shí)，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。

（5）若電極反應(yīng)消耗OH一（或H+）,則電極周圍溶液pH減?。ɑ蛟龃螅?；若電極反應(yīng)生成（或OK）,則電

極周圍溶液的pH減小（或增大）；若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OH-（或H+）,則溶液的pH減?。ɑ蛟龃螅?；若總反

應(yīng)的結(jié)果是生成H+（或OFT）,則溶液的pH減?。ɑ蛟龃螅?。

典例精講

【例3】（2022秋“I【東前澤?高二曹縣一中校考階段練習(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。下列說法正確的是

A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：H2-2e=2H

_

B.充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)為：Ni（OH）2+OH-e-=NiO（OH）4-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向銀電極作定向移動(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，銀電極為陽極；根據(jù)圖示和電解質(zhì)溶液書寫電極反應(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，鋰電極為陽極，陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽極的電極反應(yīng)為：Ni（OH）2e+OH=NiO

（OH）+H2O,B項(xiàng)正確；

C?,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)，OH向碳電極作定向移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選Bo

【例4】（2022春?四川遂宇?高二遂寧中學(xué)?？计谥校┫聢D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/KOH溶液形成導(dǎo)電凝膠。下列說法錯(cuò)誤的是

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=ZnO1+2H2。

C.充電時(shí)，陽極附近pH減小

D.充電時(shí)，導(dǎo)線中每通過4moi電子，陰極產(chǎn)生22.4L（標(biāo)況下）02

【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AI性

質(zhì)相似，在堿性條件下以ZnO］存在)，正極氧氣得電子生成氫氫根離子，其電極反應(yīng)式為：O2+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，PVCRuO?電極為正極，所以K?向PVCRuOz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+40H=ZnO；+2H2。,

B正確：

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)。2一。

【問題探究】

1.該電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式如何書寫？

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

3.固體電解質(zhì)里的O,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)式如何書寫？

【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+10H2Oo

2.該電池的正極是氧氣，得電子，電極反應(yīng)式是O2+4e=202\負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

3.原電池中陰離子O,一向負(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

(I)連續(xù)地將燃料(常見的有氫氣、涇、明、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)

(I)氧化劑與燃料在工作時(shí)不斷地由外部供給，生成物不斷地被抹出，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

(I)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,氏在Pt催化下分解為H,

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

02得到電子生成H2O.

③電極反應(yīng)

介質(zhì)電極電池反應(yīng)：2H2+。2=2比0

-

負(fù)極2H2-4e=4H*

酸性(H+)

+

正極O2+4H+4e-=2H2O

+

中性負(fù)極2H2-4e-=4H

正極_-

(Na2s0。O2+2H2O4-4e=4OH

負(fù)極-

堿性2H2-4e+4OH=4H2O

-

(OH)正極O2+2H2O+4e=4OH-

(2)甲烷燃料電池

負(fù)極和正極分別通入CE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0H,負(fù)

極消耗0K并生成CO；。甲烷燃料電池正、負(fù)極在H2so4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

P

負(fù)極：CH4+2H2O-8e=CO2+8H

H2s04溶液CH4+2O2=CO2+2Hq

正極：202+8酎+8屋=4+0

-

負(fù)極：CH4+lOOH-8e=COf+

CH+2O+2OH-=cof+

溶液42

KOH7H2O

3H2O

正極：2O2+4H2O+8-=8OH-

(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

H2s04溶液t+12H*C2H50H+302=282+3H2O

+-

正極：3O2+12H+12e=6H2O

負(fù)極：C2H50H+160H--12e-

CH5OH+3O+4OH-=2COr+

NaOH溶液=2C0f+IIH2O22

5H2O

正極：3O2+6H2O+I2e--12OH-

(4)/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==4OH-

--

肺燃料電池K0H負(fù)極：N2H4+4OH-4e=N2+4H2O

總反應(yīng)：N2H4+O2=N2+2H2O

梭易錯(cuò)提fil

燃料電池電極反應(yīng)書寫關(guān)鍵

⑴燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書寫總反應(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)溶液要寫在總反應(yīng)方程式中。

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-=2O2,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。

⑶書寫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—

液晶顯示屏

C.呼出氣體中酒精含量越低，微處理器中通過的電流越大

【答案】c

故選Co

【例6】（2023秋?遼寧葫蘆島?高二統(tǒng)考期末）如圖所示為NH3—02燃料電池裝置，下列說法錯(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+6H2O,a極為

正極，電極反應(yīng)式為Oz+4e+2H2。=40比

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+6H2O,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)，陽離子（Na+）向正極（a極）移動(dòng)，故D正確；

故選：Co

課堂總結(jié)

強(qiáng)化訓(xùn)練探究

一、單選題

1.（2023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。下列說法正確

的是

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

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

【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為鋅缽干電池中，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lmol

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+PbCh+2H2so4=2PbSO4+2H2。，放電時(shí)鉛為負(fù)極，發(fā)生氧化

充電

反應(yīng)，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb2e+SO：=PbSO4,故D錯(cuò)誤；

故選C。

2.?022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。下列說法錯(cuò)誤的是

A.海水起電解質(zhì)溶液的作用

C.鋰電極應(yīng)與海水直接接觸

【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；

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；

選C。

3.（2022春?安徽亳州）以鋁空氣海水為能源的電池為我國首創(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):O2+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=

A四；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+6H2。04Al(0H)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)Q+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。

Zu粉

浸有KOH溶

液的隔板

AgzO粉

A.Ag2。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Ag2O電極經(jīng)過隔板流向Zn電極

【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,氯化銀為正極，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Ag20+2e-+H20=2Ag+20H-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，堿性條件卜，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正詢；

故選Do

A.直流電源為鉛蓄電池時(shí)，Pb極連接Y電極

B.丫電極發(fā)生還原反應(yīng)

【答案】C

【解析】A.鉛蓄電池中Pb電極為負(fù)極，PbCh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；

D.陽極區(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?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。以下是愛迪生電池分別在充電和放電

心電

時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：Fe+NiO2+2H2O^Fe(OH)2+Ni(OH)2o下列有關(guān)愛迪生電池的說法不正確的是

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NQ2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)牛.氧化反應(yīng)，NiCh是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；

B.放電時(shí)能生成Fe(0H)2、Ni(OHb，這兩種物質(zhì)能溶于酸，不能溶于堿，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)該呈堿性，故B

錯(cuò)誤：

C.充電時(shí)，陰極上電極反應(yīng)式與負(fù)極反應(yīng)式正好相反，所以電極反應(yīng)式為Fe(OH)2+2e=Fe+2OH,故C正確；

D.放電時(shí)，為原電池，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故D正確；

答案選B。

A.充電時(shí)，M應(yīng)與電源的正極相連接

B.充電時(shí)，Na+通過鈉離子交換膜向N極移動(dòng)

【答案】D

A.由分析可知，M極為原電池的負(fù)極，故充電時(shí)，M應(yīng)與電源的負(fù)極相連按，A錯(cuò)誤；

B.充電為放電的逆過程，所以充電時(shí)，Na，通過鈉離子交換膜向陰極(M極)移動(dòng)，B錯(cuò)誤；

故選：Do

8.?023春?浙江杭州?高一校聯(lián)考期中)下列有關(guān)燃料電池的說法正確的是

B.氫氧燃料電池工作時(shí)氧氣在正極被氧化

C.燃料電池的反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供

D.燃料電池主要是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能

【答案】c

【解析】A.燃料電池放電時(shí)，只有一部分能顯轉(zhuǎn)化為電能，所以能量轉(zhuǎn)化率不是100%，故A錯(cuò)誤；

B.氫氧燃料電池工作時(shí)氧氣在E極被還原，氫氣在負(fù)極被氧化，故B錯(cuò)誤；

C.燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，燃料電池的反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，故C

正確；

D.燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭赡艿难b置，故D錯(cuò)誤；

故選C。

9.（2022秋?云南昆明?高二?？计谥校錃?、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能

的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率正高達(dá)80%（一

般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右），產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說法錯(cuò)誤的是

A.上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)

B.氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用

C.乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH,該電池的負(fù)極反應(yīng)為C2H50Hl2e=2CO2個(gè)+3匕0

D.以KOH溶液作電弱質(zhì)溶液，甲烷燃料電池的正極反應(yīng)O2+2H2O+4e=4OH

【答案】C

【解析】A.燃料電池中，燃料做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)物可以是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)，A正確；

B、航天飛行器中氫氧燃料電池的總反應(yīng)為。2+2出=2出0,反應(yīng)產(chǎn)物是水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用，B

正確；

D、燃料電池中正極上氧氣得電子，堿性環(huán)境下，正極上電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e=4OH,D正確；

故答案為：Co

10.（2023春?河南?高二校聯(lián)考期末）某傳統(tǒng)鋅一空氣二次電池的允放電原理如圖所示：

下列說法正確的是

A.放電時(shí)，C02作氧化劑，被還原為K2cCh

C.放電時(shí)，多孔Cu網(wǎng)極的電勢高于Zn極

D.充電時(shí)，電子從Zn電極流出經(jīng)電解液向多孔銅電極移動(dòng)

【答案】C

C.放電時(shí)，裝置為原電池，多孔Cu網(wǎng)極為原電池正極端，電勢高于負(fù)極端Zn極，故C正確；

D.充電時(shí)，電了?從多孔銅電極流出經(jīng)導(dǎo)線向直流電源正極，從直流電源負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線向Zn電極移動(dòng)，

故D錯(cuò)誤；

答案選C。

11.（前23春?浙江紹興?高?紹興?中?？计谀┮环N新型鎂硫電池工作時(shí)的原理如圖所示。下列說法正確

的是

A.a極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.離子交換膜應(yīng)為陰離子交浜膜

C.當(dāng)石墨烯中的S均轉(zhuǎn)化為MgS8時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)達(dá)到最大值

D.若電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，則正極質(zhì)量增加12g

【答案】D

【脩析】由圖可知，活潑金屬M(fèi)g是負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Mg2e=Mg2+,S為正極，電極反應(yīng)依次是

2+2+2

8S+Mg+2e=MgS8,MgS8+3Mg+6e=4MgS2,MgS2+Mg*+2e=2MgSo

A.a是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；

B.離子交換膜是陽離子交換膜，通過的是Mg2+離子，故B錯(cuò)誤；

C.當(dāng)石墨烯中的S均轉(zhuǎn)化為MgS時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)達(dá)到最大，故C錯(cuò)誤；

D.電路中轉(zhuǎn)移lmol電子，有0.5rolMg失去電子形成Mg2+,0.5molMg2+通過陽離子交換膜與琉作用，陽極

端增加了O.SmolMg即12g,故D正確；

答案選D。

12.4023春?四川成都?高二校聯(lián)考期末)愛迪生發(fā)明的銀鐵堿性電池的壽命是鉛蓄電池的數(shù)倍，為了紀(jì)念

放電

愛迪生的付出,這種電池也叫“愛迪生蓄電池”,其反應(yīng)原理為:Fe+NiO+2HO=^Fe(OH)2+Ni(OH)2，用愛迪

22百

生蓄電池制取少量NazFeCh的裝置如圖所示。下列說法正確的是

A.裝置圖中愛迪生蓄電池的負(fù)極是b

B.該電池工作一段時(shí)間充電時(shí)，生成2。2的反應(yīng)是還原反應(yīng)

C.電解質(zhì)溶液中OH透過陰離子交換膜從右池移到左池

D.Fe電極上的反應(yīng)為：Fe6e+8OH=FeOj'+4H2O

【答案】D

充電

【解析】A.根據(jù)“愛迪生蓄電池”反應(yīng)原理：Fe+Ni02+2H20TFe(0H)2+Ni(0H)2用愛迪生蓄電池制取少量

放電

NazFeCU說明Fe電極作陽極，應(yīng)接電源正極，A錯(cuò)誤；

B.生成NiOz的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；

C.電解質(zhì)溶液中OH透過陰離子交換膜從左池移到右池，C錯(cuò)誤；

D.Fe電極上的反應(yīng)為：Fe6e+8OH=FeO：+4H2O,D正確；

故選D(,

二、填空題

13.(2022秋?廣東茂名)化學(xué)電池廣泛應(yīng)用在通訊、交通等方面。

⑴常用的酸性鋅錦干電池(構(gòu)造如期所示)中的電解質(zhì)糊狀物由ZnCh,和NHQ混合而成。該電池的負(fù)極材料

是。電池工作時(shí)，電子流向（填"正極”或“負(fù)極〃）。若ZnCL和NH2cl混合糊狀物中含有雜

質(zhì)Cu2+,會(huì)加速某電極的反應(yīng)，其主要原因是o

①該電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為O

【解析】（1）原電池的負(fù)極是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極：Zn—2e=ZM+；電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流向正極；Zn

與Cu2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的Cu附著在Zn的表面構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)速率，從而加快Zn的腐

蝕；

（2）鉛蓄電池工作時(shí)，硫酸參加反應(yīng)生成硫酸鉛同時(shí)生成水，導(dǎo)致硫酸濃度降低、酸性減弱，原電池放電

2

時(shí)陽離子向負(fù)極移動(dòng)；放