售停州偏假市得銜學校專題6.2原電池化學電源

1.(2022課標H)我國科學家研發了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO二次電池。將NaClO溶于有機溶劑

24

作為電解液，鈉和負載碳納米管的銀網分別作為電極材料，電池的總反應為：3C0+4Na2NaCO+C。下

223

列說法錯誤的是

A.放電時，C10-向負極挪移

4

B.充電時釋放CO,放電時吸收CO

22

C.放電時，正極反應為：3C0+4e-=2C02-+C

23

D.充電時，正極反應為：Na+e-=Na

【答案】D

2.(2022課標比)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時，0與Li，在多孔碳材料電極處生成Li0

222-x

(x=0或者1)。下列說法正確的是

A.放電時，多孔碳材料電極其負極

B.放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

C.充電時，電解質溶液中Li，向多孔碳材料區遷移

D.充電時，電池總反應為Li0=2Li+(1-)0

22-i2

【答案】D

3.(2022江蘇)下列說法正確的是

A.氫氧燃料電池放電時化學能全部轉化為電能

B.反應4Fe(s)+3O(g)2Fe0(s)常溫下可自發進行，該反應為吸熱反應

223

C.3molII與1molN混合反應生成Nil,轉移電子的數目小于6X6.02X10*

223

D.在酶催化淀粉水解反應中，溫度越高淀粉水解速率越快

【解析】分析：A項，氫氧燃料電池放電時化學能不能全部轉化為電能，理論上能量轉化率高達85%~90%

B項，反應4Fe(s)+30(g)=2Fe0(s)的AS0,該反應常溫下可自發進行，該反應為放熱反應；C

223

項，N與H的反應為可逆反應，3molH與ImolN混合反應生成NH,轉移電子數小于6mol；D項，酶是?一類

22223

具有催化作用的蛋白質，酶的催化作用具有的特點是：條件溫和、不需加熱，具有高度的專一性、高效催

化作用，溫度越高酶會發生變性，催化活性降低。

詳解：A項，氫氧燃料電池放電時化學能不能全部轉化為電能，理論上能量轉化率高達859r90%,A項錯誤：

B項，反應4Fe(s)+30(g)=2Fe0(s)的AS0,該反應常溫下可自發進行，該反應為放熱反應，B

223

項錯誤；C項，N與H的反應為可逆反應，3molH與ImolN混合反應生成NH,轉移電子數小于6mol,轉移

22223

電子數小于66.0210",C項正確；D項，酶是一類具有催化作用的蛋白質，酶的催化作用具有的特點

是：條件溫和、不需加熱，具有高度的專一性、高效催化作用，溫度越高酶會發生變性，催化活性降低，

淀粉水解速率減慢，D項錯誤；答案選C。

4.(2022天津)下列能量轉化過程與氧化還原反應無關的是

A.硅太陽能電池工作時，光能轉化成電能

B.鋰離子電池放電時，化學能轉化成電能

C.電解質溶液導電時，電能轉化成化學能

D.葡萄糖為人類生命活動提供能量時，化學能轉化成熱能

【答案】A

5.(2022新課標m)全固態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，電池反應為：16Li+xS=8LiS(2WxW8)。下列說法錯誤的是

8B2x

A.電池工作時，正極可發生反應:2LiS+2Li-+2e=3LiS

2624

B.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性

D.電池充電時間越長，電池中的LiS量越多

22

【答案】D

考綱解讀

考點內容說明

原電池原理在高考中是

理解原電池的構成、工作原理及應用，能書寫

必考內容之一，常在選

原電池電極反應和總反應方程式。了解常見化學電源

擇題和填空題中考

的種類及其工作原理。

查。

考點精講

考點一原電池

1.原電池

(1)概念：將化學能轉化為電能的裝置。

(2)實質：自發進行氧化還原反應，把化學能轉化為電能。

2.原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)

t1

皂

r

裝置示意圖

????Zu*,,工匕

VJ

3).府修OMI席場

現象鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質析出，質量增加，電流表指針發生偏轉

電極Zn電極Cu電極

電極名稱負極正極

電子流向流出流入

反應類型氧化反應還原反應

電極反應式Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu

總反應式Zn+Cu2+===Cu+Zn2+

3.原電池形成的條件

(1)兩個活潑性不同的電極。

（2）電解質溶液或者熔融電解質，形成閉合回路（或者兩極直接接觸）。

（3）能自發地發生氧化還原反應。

4.電子流向

負極一正極（電子不能通過溶液）

5.電極反應

負極：普通是活潑性較強的金屬，發生氧化反應。

正極：普通是活潑性較弱的金屬（或者導電非金屬），發生還原反應。

6.鹽橋的組成和作用

（1）鹽橋中裝有飽和的KC1、KNO等溶液和瓊膠制成的膠凍。

3

⑵鹽橋的作用：a.連接內電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產生電流。

典例1（2022課標II）Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是

A.負極反應式為Mg-2e=Mg2-

B.正極反應式為Ag+e=Ag

C.電池放電時Cl由正極向負極遷移

D.負極會發生副反應Mg+2HO=Mg（OH）+Ht

222

【答案】B

典例2（2022四川）某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池的總反應為：LiCoO+

l-x2

LiC=LiCoO+C（x<l）o下列關于該電池的說法不正確的是（）

x626

A.放電時，Li.在電解質中由負極向正極遷移

B.放電時，負極的電極反應式為LiC-xe=xLi+C

X66

C.充電時，若轉移1mole,石墨C電極將增重7xg

6

D.充電時，陽極的電極反應式為LiCoO-xe=LiCoO+Li

【答案】C

【總結提升】

1.工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例)

2.原電池電極的判斷

3.原電池的負極

普通，在原電池反應中活潑金屬作負極包含兩層含義：

(1)“活潑”是指相對活潑而不是絕對活潑。

(2)在大部份原電池反應中，金屬活動性較強的一極作負極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，

例如：

①冷的濃硝酸作電解質溶液，金屬鐵或者鋁與金屬銅作電極時，鐵或者鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動

性弱

的銅與濃硝酸發生氧化反應作負極。

②NaOH溶液作電解質溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時，因鋁能與NaOH溶液反應，作負極，而金屬活動性

強的鎂只能作正極。

4.原電池的設計

從理論上講，能自發進行的氧化還原反應均可以設計成原電池，實際設計時應注意以下幾點：

(1)負極(還原性較強的物質)：

⑵正極是活動性較差的金屬或者能導電的非金屬；

(3)電解質溶液：兩電極浸入電解質溶液中，陰離子移向負極，陽離子移向正極。

考點一精練：

1.(普通高中高三單科質量檢查)鋰空氣電池是?種新型的二次電池，其放電時的工作原理如下圖所示。

下列說法正確的是

A.電解液中，Li+由多孔電極遷移向鋰電極

B.該電池放電時，負極發生了還原反應

C.充電時，電池正極的反應式為Li0=2Li.+0t+2e-

222

D.電池中的電解液可以是有機電解液或者稀鹽酸等

【答案】C

【解析】A.鋰電極作負極，多孔電極作正極，電解液中，陽離子移向陰極，所以Li.由鋰電極遷移向多孔

電極，故A錯誤；B.該電池放電時，負極發生了氧化反應，故B錯誤：C.充電時，電池正極的反應式為

Li0=2Li，+0t+2e,故C正確；D.金屬鉀與稀鹽酸發生反應，所以電池中的電解液不可以是稀鹽酸，故D

222

錯誤。故選a

2.(貴州省遵義市高三上學期第二次聯考)某充電電池以KEeO和Zn為電極材料,電解質是KOH,放電時

24

Zn轉化為Zn(OH)、FeO2-轉化為Fe(OH),下列說法正確的是

2I3

A.正極反應式為FeOz+4HO+3e=Fe(OH)+50H

423

B.Zn為電池的負極，電子經KOH溶液流入正極

C.該電池放電過程中電解質溶液的pH減小

D.電池充電時0H-向Zn電極遷移

【答案】A

3.(高三第一次摹擬考試)可充電氟鎂動力電池比鋰電池具有更高的能量密度和安全性，在充電和放電時，

其電池反應為Mg+2MnF2MnF+MgF。下列說法不正確的是()

322

A.放電時，鎂為負極材料

B.放電時，電子從鎂極流出，經電解質流向正極

C.充電時，陽極的電極反應式為：MnF+F-e-=MnF

23

D.充電時，外加直流電源負極應與原電池的Mg極相連

【答案】B

【解析】放電時，裝置為原電池，鎂做負極，發生氧化反應，A正確；放電時，電子由負極流出經導線進

入正極，B錯誤；充電時，為電解池，陽極發生氧化反應，鎰元素由+2價變為+3價，C正確；原電池的負

極發生氧化，電解池的陰極發生還原，外加直流電源負極應與原電池的Mg極相連，這樣才干進行充電過程。

B正確；正確選項B。

4.（高三第一學期二模）斯坦福大學研究人員研制出一種可在一分鐘內完成充放電的超常性能鋁離子電池，

充放電時A1C1-和AlC1-兩種離子在A1電極上相互轉化，其它離子不參預電極反應，其放電工作原理如

?27

右圖所示。下列說法正確的是

A.放電時，有機陽離子向鋁電極方向挪移

B.充電時，外加電源時鋁連正極、石墨連負極

Al.CiTA1CI；

C.放電時負極的電極反應為：4'=A1—3e-+7*

依A

Aicr、、cr

D.該電池的工作原理為：A1+4"4+3CA1C1,'祥3C+421

【答案】D

【解析】A、放電時，活潑的金屬鋁是負極，不活潑石器為正極，放電時，有機陽寓于向正極石墨電極方向

移動，故A錯誤；B、充電B寸，鋁電極是陰極連接外加電源的負極，石里電極是陽極連接外加電源的正極，

故B錯誤jC、放電時，活潑的金J1鋁是負極，電極反應為：A1-”-；A1CL-4AJ：a-,故C錯誤jD、放

電時負極發生氧弊雎成鋁罔子，鋁同子“CL結直甄2￡1上所以電極反呻"AMe+7川口

—4A1Cl正極上電極反應式為：CnAlCl+e--Cn+AlCl兩極反應相加得到總反應：XnAlCl+A1+4A1C1

27414I

-4A1Cl-+3Cn,故D正確；故選D。

27

5.（高三?模檢測）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（）

A.反應CH+H03H+C0,每消耗ImolCH轉移8mol電子

A2I

B.電極A上H參預的電極反應為：H+C0：＞-2e=H0+C0

C.電池工作時，CO2-向電極B挪移

D.用電器上每通過4moi電子，電極B上參加反應的0為22.4L

【答案】B

6.（烏魯木齊地區高三第一次診斷測試）一種鋰銅可充電電池，工作原理如圖。在該電池中，非水系電解

液和水系電解液被鋰離子固體電解質陶瓷片（LISICON）隔開。卜.列說法不正確的是

A.陶瓷片允許Li.通過，不允許水份子通過

B.放電時，N為電池的正極

C.充電時，陰極反應為：Li.+e二Li

D.充電時，接線柱A應與外接電源的正極相連

【答案】D

【解析】A,根據圖示，陶瓷片允許Li?通過，Li能與水反應生成LiOH和H,Li電極不能與水接觸，陶瓷

2

片不允許水份子通過，A項正確；B,放電時LL由M電極向N電極遷移，M為負極，N為電池的正極，B項

正確；C,放電時M為負極，M極電極反應式為Li-e-Li.,充電時M為陰極，電極反應式為LL+e=Li,C項

正確；D,充電時M為陰極，接線柱A應與外接電源的負極相連，D項錯誤；答案選D。

7.（高三1月高考適應性調研考試）近年來AIST報告正在研制一種“高容量、低成本”鋰銅空氣燃料電

池，該電池通過一種復雜的銅腐蝕現象產生電力，整個反應過程中，銅相當于催化劑，裝置如圖所示。下

列說法不正確的是

A.放電時，Li.透過固體電解質向Cu極挪移

B.放電時，正極的電極反應式為0+4e+2H0=40H

22

C.空氣的作用是把銅表面氧化為Cu0

2

D.鋰電極減輕1.4g時，至少需通入空氣約5.6L（狀況下）

【答案】B

考點二原電池原理的應用

1.加快氧化還原反應的速率

例如：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO溶液，能使產生H的速率加快。

2.比較金屬活動性強弱

3.設計化學電池

例如：以Fe+CuCl===FeCl+Cu為依據，設計一個原電池。

22

（1）將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極的電極反應式。

負極：Fe—2e-=Fe2+,

正極：Cu2，+2e=Cu。

（2）確定電極材料

若發生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；若發生氧化反應的為氣體（如H）或者溶液中

的

2

還原性離子，可用惰性電極（如Pt、碳棒）作負極。發生還原反應的電極材料普通不如負極材料活潑。

本例中可用Fe作負極，用的絲或者碳棒作正極。

（3）確定電解質溶液

普通選用反應物中的電解質溶液即可，如本例中可用CuCl溶液作電解液。

2

（4）構成閉合回路：將電極用導線連接，使之構成閉合回路。

4.電化學防護：犧牲陽極的陰極保護法一一利用原電池原理

①負極（陽極）是作保護材料的金屬；

②正極（陰極）是被保護的金屬設備。

典例1（福州第三中學高三下學期第一次校摹擬考試）某化學小組擬設計微生物燃料電池將污水中的乙二

胺［HN（CH）NH］氧化成環境友好的物質，工作原理如圖所示（a、b均為石墨電極）。下列分析正確的是）

2222

A.電子流動方向為導線b

B.經質子交換膜由右向左挪移

C.放電一段時間b極附近pH不變

D.a電極發生反應：HN（CH）NH+16e+4HO=2C0t+Nt+16H-

【答案】A

典例2（高三第一次摹擬考試）報告中提出要“打贏藍天保衛戰”，意味著對大氣污染防治比過去要求更

高。二氧化硫一空氣質子交換膜燃料電池實現了制硫酸、發電、環保三位一體的結合，原理如圖所示。下

列說法正確的是

A.該電池放電時質子從P12電極經過內電路流到Ptl電極

B.Ptl電極附近發生的反應為：SO+2H0-2e-=HSO+2H=

2224

C.Pt2電極附近發生的反應為0+4e-+2H0=40H-

22

D.相同條件下，放電過程中消耗的SO和0的體積比為2：1

22

【答案】D

【解析】放電時為原電池，質子向正極挪移，Ptl電極其負極，則該電池放電時質子從Ptl電極移向Pt2

電極，A錯誤；Ptl電極其負極，發生氧化反應，SO被氧化為硫酸，極反應為SO+2H0-2e-=SM+4H+,

2224

硫酸應當拆為離子形式，B錯誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水，C錯誤；相同條件下，放電過程中：負

極發生氧化反應：2so+4H0-4e-=2S6-+8H+,正極發生還原反應：0+4e+4H+=2H0,根據轉移電

22422

子數相等規律可知：放電過程中消耗的S0和0的體積比為2：1,D正確；正確選項D。

22

考點二精練：

1.（高三第一次摹擬考試）氨硼烷（NH?BH）電池可在常溫下工作，裝置如圖所示。該電池工作時的總反應

33

為：NH?BH+3H0=NHBO+4H0。下列說法正確的是

3322422

A.正極附近溶液的pH減小

B.電池工作時，H.通過質子交換膜向負極挪移

C.消耗3.1g氨硼烷，理論上通過內電路的電子為0.6ml

D.負極電極反應為：NH-BH+2H0-6e-=NH-+B0+6出

33242

【答案】D

2.（高三二模）鎂一空氣電池的工作原理如圖所示，電池反應方程式為：2悔+0+2H0=2Mg（0H）,有關該電

池的說法不正確的是

A.通入氧氣的電極其正極

B.放電時，溶液中的0H由正極移向負極

C.負極的電極反應為Mg-2e+20H=Mg(OH)

2

I).當電路中轉移0.04mol電子時，參加反應的0為0.02mol

2

【答案】c

【解析】A.鎂一空氣電池中，鎂為負極，氧氣為正極，A正確；B.原電池中陽離子移向正極，陰離子移

向負極，所以溶液中的0H由正極移向負極，B正確：C.鎂為負極，負極的電極反應為Mg-2R3,C錯誤;

I).氧氣為正極，電極反應為0+2H0+4e=40H,根據電極反應可知：當電路中轉移0.04mol電子時，參

22

加反應的0為0.Olmol,D錯誤。答案選C.

2

3.(高三下學期一模考試)一種新型可逆電池的工作原理如下圖所示。放電時總反應

為:A1+3c(A1C1)+4AlCl4A1Cl+3C(Cn表示石墨)。

ntI27n

下列說法正確的是

A.放電時負極反應為：2Al-6e+7Cl-=AlCl

27

B.放電時A1C1-移向正極

C.充電時陽極反應為：A1C1-e+c=C(A1C1)

4nn4

D.電路中每轉移3mol電子，最多有ImolC(A1C1)被還原

n4

【答案】c

4.(中原名校(即豫南九校)高三下學期第一次聯考)現有的氮合成氣，液休燃料合成氣制各工藝復雜且

能耗高，中科院大連化學物理研究所提出在混合導體透氧膜反應器中一步同時制備復合成氣和液體燃料合

成氣的概念，并取得研究發展。其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.0和H0均發生還原反應

B.膜I側相當于原電池的正極

C.膜I【側發生的反應為：CH+02-2e-=2H+C0

I2

D.膜n側消耗CH4與膜I側生成H的物質的量之比為12

【答案】D

【解析】A.反應中0中氧的化合價由0價變為-2價，發生還原反應；H0中氫元素化合價由+1價變為0,

22

發生還原反應；選項A正確；B.膜I側氧氣得電子發生還原反應，相當于原電池的正極，選項B正確；C.

膜I【側為電池負極，發生的反應為：CH+02--2e=2H+C0,選項C正確：D.根據電子得失守恒，膜II側消

42

耗CH與膜【側生成H的物質的量之比為1：1,選項D錯誤。答案選D。

42

5.（等三省十校高三下學期聯考）全固態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S8材料，8電池反2X應為：16Li+xS=8LiSy（2WxW8）。下列說法正確的是

A.電池工作時，負極可發生反應：2LiS+2Li-+2e-=3LiS

2624

B.電池充電時間越長，電池中的LiS量越多

22

C.電解質中加入硫酸能增強導電性

D.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14g

【答案】D

6.（華南師范大學附屬中學高三綜合測試三）某化學小組構想將汽車尾氣（NO、N0）轉化為重要的化工原料

HNO,其原理如右圖所示，其中A、B為多孔材料.下列說法正確的是

3

A.該電池工作時，電子的流向：外電路由B到A

B.電極B附近的HNO濃度增大

3

C.A電極的反應為：NO-e+H0=N0-+2H-,NO-3e+2H0=NO+4H.

22323

D.該電池工作時，除去含ImolNO和NO的混合尾氣，需消耗11.210（狀況下）

22

【答案】C

7.（貴州省黔東南州高三第一次摹擬考試）二甲醛（CHOCH）燃料電池的工作原理如右圖，有關敘述正確

的是

A.該裝置能實現化學能100%轉化為電能

B.電子挪移方向為：a極fb極一質子交換膜一a極

C.a電極的電極反應式為：CHOCII+3H0=2C0+12e+12H.

3322

D.當b電極消耗22.4L0時,質子交換膜有4mom通過

2

【答案】c

【解析】燃料電池中通入燃料的一極其負極，負極上二甲醛失電子生成二氧化碳和氫離子，則負極的電極

反應式為：CHOCH+3H0-12e—2C0+12H.,通入氧氣的一極其正極，即B電極其正極；溶液中陽離子向正

3322

極挪移，即H-從A移向B；

A、能量的轉化率很難達到100%,該裝置不能實現化學能100娥化為電能，故A錯誤：B、電子不在溶液中

挪移，故B錯誤：C、燃料電池中通入燃料的一極其負極，負極上二甲醛失電子生成二氧化碳和氫離子，則

負極的電極反應式為：CHOCH+3H0-12e-2C0+1211-,故C正確：D、當b電極消耗22.4L0時，沒有強調

33222

氣體為狀況，故D錯誤；故選C。

8.（豫南九校高三下學期第一次聯考）12月，華為宣布：利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量

穿梭運動的特性，開辟出石墨烯電池，電池反應式為LixC6+Lil-xCo0jq+LiCoOj其工作原理如圖

所示。下列關于該電池的說法不正確的是

A.該電池若用隔膜可選用質子交換膜

B.石墨烯電池的優點是提高電池的儲鋰容量進而提高能量密度

C.充電時，LiCoO極發生的電極反應為：LiCoO-xe-=LiCo0+xLi-

221r2

D.廢舊的該電池進行“放電處理”讓LL從石墨烯中脫出而有利于回收

【答案】A

考點三化學電源

幾種常見的電池

1.一次電池：放電之后不能充電，內部的氧化還原反應是不可逆的。

堿性鋅鎰電池

構成：負極是鋅，正極是MnO,電解質是KOH

負極：Zn+20H-2e=Zn(OH):

2

正極：2MnO+2HO+2e-=2MnOOH+2OH-

總反應式：Zn+2MnO+2HO=2MnOOH+Zn(OH)

222

特點：比能量較高，儲存時間較長，可合用于大電流和連續放電。

2.二次電池

(1)鉛蓄電池

放電電極反應：

負極：Pb(s)+SO2-(aq)—2e-=PbSO(s)；

放電、

正極：PbO(s)+4H-(aq)+S02-(aq)+2e-=PbSO(s)+2H0(1)

2<I2

充電

總反應式：Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)=2PbS0(s)+2H0(1)

22442

充電電極反應：

陽極：PbSO(s)+2HO(l)-2e--PbO(s)+4H-(aq)+S02-(aq)：

4224

陰極：PbSO(s)+2e-=Pb(s)+S02-(aq)

■14

總反應：2PbS0(s)+2HO(l)=Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)

4222<

總反應方程式：Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)2PbS0(s)+2H0(1)

說明：電池充電時，正負極分別和電源的正負極相連。

⑵銀-鎘堿性蓄電池

負極：Cd+20H--2e-=Cd(0H)；

正極：2NiO(OH)+2H0+2e-=2Ni(0H)+20H-

22

總反應式：Cd+2NiO(OH)+2H02Ni(OH)+Cd(OH)

222

3.燃料電池

電池電極反應酸性電解質堿性電解質

2H-4e-=4H，2H+40H--4e-=4H0

氫氧燃負極222

正極0+4H++4e-=2H00+2H0+4e-=40H-

料電池2222

總反應2H-K)=2H02H+0=2H0

222222

負極CH+2H0-8e-=C0+8H+CH+100H-8e-=C02-+7H0

■122?132

甲烷燃

正極20+8H++8e-=4H020+4H0+8e-=80H-

22陵2

料電池

總反應CH+20=CO+2H0CII+20+2K0H=KCO+3H0

422242232

負極2CHOH+2H0-12e-=2C0+12H-2CHOH+160H--12e-=2C02-+12H0

甲醇燃

正極30+12H++12e-=6H030+6H0+12e-=120H-

2222

料電池

總反應2CHOH+30=2C0+4H02CH0H+30+4K0H=2KCO+6H0

322232232

除氫氣外，燒、腫、甲醇、氨、煤氣等液體或者氣體，均可作燃料電池的燃料；除純氧氣外，空氣中

的氧氣也可作氧化劑。

燃料電池的能量轉化率高于80%,遠高于燃燒過程（僅30%擺布），有利于節約能源。燃料電池有廣

闊的發展前途。

典例1（華大新高考聯盟高三1月教學質量測評）我國科學家研制出“可充室溫Na-C0電池”（Rechargeable

2

Room-TemperatureNa-COBatter-ies）現已取得突破性發展，其有望取代即將“枯竭”的鋰電池，該電池

2

結構如圖所示。下列說法錯誤的是

A.電池工作時，正極發生反應：4Na-+3CO+4e-==2NaCO+C

223

B.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.46g

C.多壁碳納米管的作用主要是導電及吸附C0

2

D.電池中四甘醇二甲醛可用飽和食鹽水代替實現Na，傳導

【答案】D

典例2（高三第?次綜合質量檢查）有人設想以K和H為反應物，以溶有X的稀鹽酸為電解質溶液，創造

22

出新型燃料電池，裝置如圖所示。下列說法正確的是

A.放電時H,向左挪移，生成的物質X是NHC1

B.通入H的?極其正極

C.通入N的電極反應為：N+6H-6e-2NH

223

D.放電過程右邊區域溶液pH逐漸增大

【答案】A

典例3(第三中學校高三一模考試)鋰-碘電池應用于心臟起搏器，使用壽命超過10年，負極是鋰，正極

是聚2-乙烯毗(PVP)和I復合物，工作原理2Li+PVP?nl=2LiI+PVP?(n-l)I,下列敘述錯誤的是

222222

A.該電池是電解質為非水體系的二次電池

B.工作時LL向正極挪移

C.正極反應式為PVP?nl+2Li+2e=2LiI+PVP?(n-1)I

2222

D.該電池具有全時間工作、體積小、質量小、壽命長等優點

【答案】A

【解析】金屬鋰能夠與水反應，所以該電池是電解質為非水體系的一次電池，使用壽命超過10年，A錯誤；

原電池工作時，陽離子(Li，)向正極挪移，B正確；原電池正極發生還原反應，PVP-nl在正極得電子，C

22

正確：鋰-碘電池應用于心臟起搏器，使用壽命超過10年，該電池具有全時間工作、體積小、質量小、壽

命長等優點，D正確；正確選項A。

【總結提升】

電極反應式的書寫

總的原則同化學方程式的書寫：先寫反應物，再寫生成物，根據化合價標出得失電子數，再根據電荷

守恒和物料守恒配平，同時注意溶液的酸堿性。

1.先確定原電池的正、負極，列出正、負極上的反應物質，并標出相同數目電子的得失。

2.注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質溶液中的陰

離子應寫入負極反應式；若正極上的反應物質是0,且電解質溶液為中性或者堿性，則水必須寫入正極反

應

2

式中，且o生成on,若電解質溶液為酸性，則n必須寫入正極反應式中，o生成水。

22

3.正、負極反應式相加得到電池反應的總反應式。若已知電池反應的總反應式，可先寫出較易書寫的

一極的電極反應式，然后在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式，即得到較難

寫出的另一極的電極反應式。

4.燃料電池電極反應中，酸性溶液中不能浮現0H-,堿性溶液中不能浮現H+,水溶液中不能浮現

02-,而熔融電解質中0被還原為02-o

考點三精練：

1.（高三下學期第一次質量檢查）某高性能電池的工作原理如圖。其電池反應為

我電

電電?

。下列說法不正確的是

A.放電時,b為正極

B.充電時，陰極反應為Sn+Na++e-=NaSn

C.放電時,負極材料Sn在很大程度上被腐蝕

D.充電時,PF向右遷移并嵌入石墨烯中

6

【答案】C

2.（甘肅省蘭州市高三第一次診斷性考試）科學家設計出質子膜HS燃料電池，實現了利用HS廢氣資源回

22

收能量并得到單質硫。質子膜HS燃料電池的結構示意圖如下圖所示。下列說法不正確的是

2

A.電極a為電池的負極

B.電極b上發生的電極反應為：0+4H.+4e==2H0

22

C.電路中每流過4mol電子，在正極消耗44.8LHS

2

D.每17gHs參預反應，有1molH，經質子膜進入正極區

2

【答案】c

3.（廣西桂林、賀州、崇左三市高三第二次聯合調研考試），研究小組開辟出一種以糖為能源，可循環使用

的環保電池裝置。其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A.葡萄糖在電池負極發生反應

B.裝置所示原理可以在強堿性條件下進行

C.裝置正極電極反應式為：0+4e+4H.=2H0

22

D.裝置工作時，每消耗180g葡萄糖，將有2mol質子通過交換膜

【答案】B

【解析】A、該電池的總反應可以描述為：葡萄糖+0-葡萄糖酸內酯+H0,因此反應過程中葡萄糖被氧化，

22

在原電池的負極參加反應，A正確。B、葡萄糖轉變成葡萄糖酸內酯的過程需要“附帶酶的電極介質”，而

酶在強堿條件下會發生變性而失去活性，所以不宜在強酸、強堿等條件下進行，B錯誤。C、電池正負極間

以質子交換膜分隔開，所以兩極反應與質子（H?）有關，因此正極0反應生成H0的反應原理為：

22

HOCHyy3

HCMOH

0+4e-+4H-=2H0,C正確。D、前萄糖酸內酯結構是,負極反應為：CH0-2e=CH0+2H-,

2261266106

180c

-------------Lnu>l

180g葡萄糖為"‘勾EV',則反應轉移電子2mol,D正確。所以錯誤答案選B。

4.（甘肅省蘭州市高三一診）下圖為“甲醇燃料電池”的工作原理示意圖，下列有關說法正確的是

A.該燃料電池工作過程中電流方向從a極流向b極

B.該燃料電池工作時電路中通過Imol電子，消耗的0的體積為5.6L

2

C.Pt（a）電極的反應式為CHOH-6e-+HO=COt+6H-

322

D.該燃料電池工作時H.由b極室向a極室挪移，電解質溶液的PH增大

【答案】C

5.（高三第一次摹擬考試）鋰碘電池的正極材料是聚2-乙烯毗咤（簡寫為PVP）和I的復合物，電解質是

22

熔融薄膜狀的碘化鋰，正極的電極反應式為PVP-nl+2e+2Li,=PVP?（n-1）1+2LiI。下列說法正確的是

2222

A.該