第28講原電池

、考試要求

1.能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計簡單的原電池。2.

了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3.能夠書寫常見化學(xué)電源的

電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

考點一原電池的工作原理及應(yīng)用

必備知識整合

1.原電池的概念及構(gòu)成條件

(1)定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

(2)原電池的形成條件

①能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。

②兩個活潑性不同的電極(燃料電池的兩個電極可以相同)。

③形成閉合回路,需滿足三個條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直

接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。

2.原電池的工作原理(以鋅銅原電池為例)

(1)圖解原電池工作原理

(2)電極反應(yīng)

負(fù)極：Zn-2e=Zn2+,氧化反應(yīng);

正極：Cu2++2e-==Cu,還原反應(yīng)。

2+2+

總反應(yīng)：Zn+Cu=Cu+Zno

【微思考】裝置中的鹽橋有哪些作用？

提示：連接內(nèi)電路形成閉合回路;維持兩電極電勢差(中和電荷),

使電池能持續(xù)提供電流。

3.原電池的應(yīng)用

(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負(fù)極一般是活動性較強

的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率

加快。

(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正盤而

受到保護。

(4)設(shè)計原電池：首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)，其次根

據(jù)原電池的反應(yīng)特點，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶

液。

【基礎(chǔ)輾曬根據(jù)反應(yīng)2FeC13+Cu===2FeCb+CuC12設(shè)計原電池，在

方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式:

①不含鹽橋②含鹽橋

Cu『

cuAAc

共橋共

王----一，

FeCl：溶液CuCb溶液FeCh溶液

負(fù)極：Cu2e——"

正極：2Fe3++2e——2Fe?+

|秒判正誤卜

正確的打“，錯誤的打“X”。

(1)放熱的反應(yīng)都可設(shè)計成原電池。(X)

(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極。(V)

(3)構(gòu)成原電池兩極的電極材料一定是活潑性不同的金屬。

(X)

(4)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池

效率高。(V)

(5)實驗室制備H2時，用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸

反應(yīng)效果更佳。(V)

對點題組突破“提能力

題組一原電池工作原理分析

1.課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流表、

橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯誤的是（D）

自

電極a一二二一『二二一電極b

魯二皆一橙汁

A.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置

B.原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成

C.圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導(dǎo)線中會產(chǎn)生電流

D.圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導(dǎo)線流向

鋅片

解析：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A正確；根據(jù)

題圖可知，原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成，故B正確；

該裝置符合原電池的構(gòu)成條件，所以該裝置是原電池，放電時能產(chǎn)生

電流，故C正確；該裝置是原電池，鋅是負(fù)極，銅是正極，原電池

放電時電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，故D錯誤。

2.（2023?山東省實驗中學(xué)二診）利用如圖所示裝置可觀察到與

銅導(dǎo)線連接的靈敏電流計指針明顯偏轉(zhuǎn)，燒杯a中裸露線頭周邊溶液

藍(lán)色逐漸加深。下列說法錯誤的是（A）

A.b中導(dǎo)線與硫酸銅濃溶液構(gòu)成負(fù)極區(qū)，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.若a中滴加幾滴稀NaOH溶液，降低溶液中C/+濃度，則有

利于電極反應(yīng)進行

C.當(dāng)兩側(cè)溶液中Cl?+濃度相等時，靈敏電流計指針停止偏轉(zhuǎn)

D.鹽橋中的陰離子向燒杯a移動

解析：燒杯a中裸露線頭周邊溶液藍(lán)色逐漸加深，說明Cu2+濃度

增大，發(fā)生反應(yīng)Cu—2e--Cu2+,a中導(dǎo)線與硫酸銅稀溶液構(gòu)成負(fù)極

區(qū)，b中導(dǎo)線與硫酸銅濃溶液構(gòu)成正極區(qū)，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯誤；

若a中滴加幾滴稀NaOH溶液，NaOH與硫酸銅反應(yīng)生成沉淀，Cu2+

濃度減小，通過Cu—21==Cu2+補充Ci?+濃度，故B正確；當(dāng)兩側(cè)

溶液中C/+濃度相等時，不存在濃度差，沒有電流產(chǎn)生，靈敏電流計

指針停止偏轉(zhuǎn)，故C正確；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動，燒杯a為負(fù)

極，故D正確。

方法技巧

判斷原電池正、負(fù)極的四方法

①失去電子的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反

依據(jù)反應(yīng)類型應(yīng)；②得到電子的電極為正極，發(fā)生還

原反應(yīng)

①電子流出的電極為負(fù)極，電子經(jīng)外電

依據(jù)電子定向移動方向和

路流入正極；②電流流出的電極為正極，

電流方向

電流經(jīng)外電路流入負(fù)極

依據(jù)離子移動方向陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動

一般不斷溶解、質(zhì)量減小的電極為負(fù)極；

依據(jù)電極現(xiàn)象有固體析出、質(zhì)量增加或不變或有氣體

產(chǎn)生的電極為正極

［特別提醒］原電池的正、負(fù)極不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與

電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成思維定勢——活潑金屬不一定是負(fù)極，但

發(fā)生氧化反應(yīng)的一定是負(fù)極。

題組二原電池工作原理的應(yīng)用

3.有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)

象如下：

br<ShabiCCdad

<■-7

實驗/<——

--二二二二二一二二二二二二

裝置_三_

CuSO酒液稀硫酸露病靛

部分a極質(zhì)量減b極有氣體d極溶解；c

電流從a極

實驗小；b極質(zhì)量產(chǎn)生；c極無極有氣體產(chǎn)

流向d極

現(xiàn)象增加變化生

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(C)

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析：把四個實驗從左到右分別編號為①②③④，則由實驗①可

知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動性：a>b;由實驗

②可知，金屬活動性：b>c;由實驗③可知，d作原電池負(fù)極，c作

正極，金屬活動性：d>c;由實驗④可知，d極為原電池負(fù)極，a極

為原電池正極，金屬活動性：d>a。

4.某校化學(xué)興趣小組進行探究性活動，將氧化還原反應(yīng)：2Fe3+

+2F=2Fe2++L,設(shè)計成帶鹽橋的原電池。提供的試劑:FeCb溶液，

KI溶液，其他用品任選。請回答下列問題：

(1)請畫出設(shè)計的原電池裝置圖，并標(biāo)出電極材料、電極名稱及

電解質(zhì)溶液。

靈敏電流計一

正極(I沛~轉(zhuǎn)~千~翼~_1崢極(C)

FeCl：,溶液KI溶液

I_____________________________

(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2「一2el==l2。

(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時，外電路導(dǎo)線中王(填“有”或“無”)電

流通過。

(4)平衡后向FeCb溶液中加入少量FeCb固體，當(dāng)固體全部溶解

后，則此時該溶液中電極變?yōu)轸~(填“正”或“負(fù)”)極。

解析：(1)先分析氧化還原反應(yīng)，找出正負(fù)極反應(yīng)，即可確定正

負(fù)極區(qū)電解質(zhì)溶液。（2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，r失電子。（3）

反應(yīng)達(dá)到平衡時，無電子流動，故無電流產(chǎn)生。（4）平衡后向FeCb溶

液中加入少量FeCL固體，平衡逆向移動，此時FeCL溶液失電子，

正極變成負(fù)極。

思維建模

設(shè)計制作化學(xué)電源的基本步驟

拆分反應(yīng)一陷簟化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)，

將還原劑（一般為比較活潑的金屬）

選擇電極

作負(fù)極，活動性比負(fù)極弱的金屬或非

材料

金屬導(dǎo)體作正極

如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中

構(gòu)成閉合進行（中間連接鹽橋），則兩個容器中

回路的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相

同的金屬陽離子

結(jié)合要求及反應(yīng)特點，畫出原電池裝

|畫出裝

|置圖置圖，標(biāo)出電極材料的名稱、正負(fù)極、

電解質(zhì)溶液等

考點二化學(xué)電源

必備知識整合

1.常見化學(xué)電源及其分類

堿性鋅鎰電池屬于*電池；鉛酸蓄電池屬于二次電池;氫氧燃

料電池屬于燃料電池。

2.典型化學(xué)電源的工作原理

電池電極反應(yīng)

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2。一2MnO(OH)+Zn(0H)2;

堿性鋅

負(fù)極：Zn+20H2屋一Zn(0H)2；

鎰電池

正極：2MnO2+2H2O+2e-——2Mn0(0H)+20H一

鉛酸蓄總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4—-2Pbsc)4+2H2。;

電池負(fù)極：Pb+SO22e——PbSCU;

正極：PbO2+4H++SON+2e—PbSCh+ZH?。

總反應(yīng)：2H2+。2—-2H2。；

氫氧酸性負(fù)極：2H24屋——4小

燃正極：C)2+4e+4H----2H2。

料電

池總反應(yīng)：2H2+。2—-2H2。；

堿性負(fù)極：2H2+4OH4e--4H2。;

正極：O2+2H2O+4e—-40H

CW二次電池的充放電

放電充電

(1)充電時，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外

接電源正極相連，記作：“正接正，負(fù)接負(fù)”。

(2)放電時的負(fù)極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)相反，放電時的正極

反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)相反。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電

子移項即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。

例：Cd+2NiOOH+2HOMcd(OH)+2Ni(OH),放電時負(fù)極

2充電22

電極反應(yīng)式為Cd+20H-2e=Cd(OH)2,則充電時陰極的電極反

應(yīng)式為Cd(OH)2+2e-=Cd+20H-o

|秒判正誤,

正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)堿性鋅鎰電池中，1molZn和1molMnCh放電轉(zhuǎn)移電子數(shù)相

等。(X)

(2)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)。(X)

(3)鉛酸蓄電池放電時，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。(V)

(4)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。

(X)

(5)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定

要發(fā)生氧化反應(yīng)。（X）

對點題組突破I?提能力

題組一一次電池、二次電池

1.火星大氣中含有大量C02,一種有C02參加反應(yīng)的新型全固

態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為

正極，放電時（B）

A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)

B.CO?在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負(fù)極

D.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

解析：根據(jù)題干信息可知，放電時，總反應(yīng)為4Na+

3co2==2Na2cO3+C,負(fù)極上Na失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Na+,

故A錯誤；正極上C02得到電子生成C,故B正確；放電時陽離子

移向正極，故C錯誤；放電時該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電

能，故D錯誤。

2.（2023?遼寧名校聯(lián)考）磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出

了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有較長的循環(huán)壽命，放電時的反應(yīng)為Li（6

+LiixFePO4=6C+LiFePO4。某磷酸鐵鋰電池的切面如下圖所示。

下列說法錯誤的是（B）

隔膜0銅箔

A.放電時Li+脫離石墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極

B.充電時電子從電源經(jīng)鋁箔流入正極材料

C.隔膜在反應(yīng)過程中只允許Li+通過

D.充電時電池正極上發(fā)生的反應(yīng)為LiFePCU一猶一==LiirFePO4

+xLi1

解析：原電池放電時，電解質(zhì)中陽離子移向正極，即Li+脫離石

墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極，故A正確；充電時電子從外電源負(fù)極一陰

極、陽極一電源正極，即充電時電子從電源經(jīng)銅箔流入負(fù)極材料，故

B錯誤；該原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為LixCe—XeI==6C+%Li+,正極

反應(yīng)式為Lii_FePO4+%Li++%e-==LiFePO4,所以隔膜為陽離子交換

膜，在反應(yīng)過程中只允許Li+通過，故C正確；放電時，正極反應(yīng)式

為Li-xFePO4+%Li++%e-==LiFePO4,充電時，原電池的正極與外加

電源正極相接，電極反應(yīng)與原電池正極反應(yīng)相反，即充電時電池正極

上發(fā)生的反應(yīng)為LiFePCU—疣一==LiiFeP04+%Li+,故D正確。

思維建模

可充電電池分析的思維模型

互逆

陰極:還原反應(yīng)總負(fù)極:氧化反應(yīng)

陽1陰反放原陰1

離離應(yīng)離

子II子式子L

陽極:氧化反應(yīng)正極:還原反應(yīng)

互逆.、

技巧:陰極反應(yīng)式=充電總正極反應(yīng)式=放電總

反應(yīng)式-陽極反應(yīng)式反應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式

題組二燃料電池

3.（2024?山西臨汾期中）某學(xué)習(xí)小組以朋2H助為原料設(shè)計了一

種燃料電池，構(gòu)造如圖所示，其中兩個電極均為粕電極，電池的總反

應(yīng)方程式為N2H4+O2==N2+2H2。。下列說法錯誤的是（C）

A.通入N2H4的一極是電池的負(fù)極

B.通入Ch的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-

C.電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH將變大

D.若消耗16gN2H4,則理論上轉(zhuǎn)移2mol電子

解析：電池的總反應(yīng)方程式為N2H4+O2==N2+2H2。，則N2H4

中N元素由一2價升高到0價，N2H4失電子作還原劑，被氧化，從

而得出左側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極，A正確；通入。2的電極

為正極，02得電子產(chǎn)物與水反應(yīng)生成0H,電極反應(yīng)式為O2+2H2O

+4e=40H-,B正確；電池工作時，總反應(yīng)方程式為N2H4+O2=N2

+2氏0,一段時間后電解質(zhì)溶液中0H-的物質(zhì)的量不變，但水的質(zhì)

量增加，則c(OlT)減小，pH將變小，C錯誤；由電極反應(yīng)式N2H4

-

+40H-4e=N2+4H2O可知，若消耗16gN2H4,則理論上轉(zhuǎn)移

162

電子，正確。

3”2g//mol]X4=2mol'D

4.某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2co3、K2cO3為電解質(zhì)、以CH4

為燃料時，該電池工作原理如圖，下列說法正確的是(D)

A.a為。2,b為CH4

B.CO*向正極移動

C.此電池在常溫時也能工作

D.正極電極反應(yīng)式為2co2+。2+4b==2C0+

解析：燃料電池中通入燃料的電極是負(fù)極，通入氧化劑的電極是

正極，故a是CH4,b為。2,A項錯誤；原電池放電時，陰離子向負(fù)

極移動，即COf向負(fù)極移動，B項錯誤；電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，需要

高溫條件，C項錯誤；正極上。2得電子和C02反應(yīng)生成CO孔電極

反應(yīng)式為O2+2CO2+4e一==2C01,D項正確。

歸納提升

解答燃料電池題目的幾個關(guān)鍵點

(1)注意介質(zhì)成分，是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽、氧化物或是有機

溶劑。

(2)通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣(或其他氧

化劑)。

(3)通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時考

慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。

題組三電極反應(yīng)式的書寫

5.(1)鋅-汞電池總反應(yīng)為Zn(s)+HgO(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)

+Hg(l),放電時，負(fù)極反應(yīng)式：Zn—21+20H-==Zn(0H)2;正極

反應(yīng)式：HgO+2e-+H2O==Hg+2011一。

(2)高性能的堿性硼化鈾(VB2)-空氣電池如圖所示，其中在VB2

電極發(fā)生反應(yīng)：VB2+160H--11e-=VOl-+2B(0H)；+4H2O。

負(fù)載

VB,電?極極I—一|復(fù)合碳電極

空氣

KOH溶液離子選擇性膜

該電池工作時，復(fù)合碳電極反應(yīng)式：O?+4e+2H2O==4OH；

電池反應(yīng)離子方程式：4VB2+IIO2+20OH-+6H2O==4VO++

8B(0H)TQ

(3)甲烷-氧氣燃料電池(正極反應(yīng)式與氫氧燃料電池正極反應(yīng)式

相同，下面只需寫出負(fù)極反應(yīng)式即可)。

①CH4—8e-+10OH-===C0至+7出0(堿性介質(zhì))

②CH4—8e「+2H20==9+8才(酸性介質(zhì))

③CH4-8廣+4c0。==5cCh+2H2。(碳酸鹽作介質(zhì))

④CH4-8e-+4O2-==CO2+2H2O(熔融的金屬氧化物作介質(zhì)，

高溫下能傳導(dǎo)。2-)。

方法技巧

電極反應(yīng)式的書寫方法

方法一：直接書寫

列物質(zhì)

標(biāo)得失一電極反應(yīng)物f產(chǎn)物及得失電子數(shù)

在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極

看環(huán)境

—產(chǎn)物，即、（）、旦（）等是否參加反應(yīng)，

配守恒H+H

遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、得失電子守恒

兩式力口

II一兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對照驗證

I驗總式I

方法二：間接書寫

第一步，寫出電池總反應(yīng)式。

第二步，寫出電極的正極反應(yīng)式。

第三步，負(fù)極反應(yīng)式=總反應(yīng)式一正極反應(yīng)式。

高專真題演練明考向

1.（2023?海南卷）利用金屬A1、海水及其中的溶解氧可組成電

池，如圖所示。下列說法正確的是（A）

A.b電極為電池正極

B.電池工作時，海水中的Na+向a電極移動

C.電池工作時，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強堿性

D.每消耗IkgAl,電池最多向外提供37moi電子的電量

解析：鋁為活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，則石墨為正極；b

電極為電池正極，A正確；電池工作時，陽離子向正極移動，故海水

中的Na+向b電極移動，B錯誤；電池工作時，a電極反應(yīng)為Al—3e

-=A13+,鋁離子水解顯酸性，C錯誤；由C分析可知，每消耗1

kg,稱0mo1卜1,電池最多向夕卜提供1號0molX3=1mol電子的

電量，D錯誤。

2.（2023?廣東卷）負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除

C「實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是（B）

A.Ag作原電池正極

B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt

-

C.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e=4OH-

D.每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2,最多去除lmolC「

解析：。2在Pt表面得電子發(fā)生還原反應(yīng)，Pt為正極，C「在Ag

極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，A錯誤；電子由負(fù)極Ag經(jīng)

活性炭流向正極Pt,B正確；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反

應(yīng)為O2+4H++4e-==2H2（D,C錯誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的

02,轉(zhuǎn)移電子2mol,而2moic「失去2moi電子，故最多去除2moi

cr,D錯誤。

3.（2023?遼寧卷）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說

法正確的是（B）

d電源或負(fù)載卜

Pb/PbSO,丁多孔碳

Fe3+/Fe2+

H2sol(aq)

H2SO4(aq)

質(zhì)子交換膜

A.放電時負(fù)極質(zhì)量減小

B.儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

C.放電時右側(cè)H+通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)

3+2+

D.充電總反應(yīng)：Pb+SO?+2Fe=PbSO4+2Fe

解析：該儲能電池放電時，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子

生成PbS04,附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯誤;儲能過程中，

該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；右側(cè)為正極，電解

質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，

C錯誤；充電時，總反應(yīng)為PbSC）4+2Fe2+==Pb+SO孑+2Fe3+,D錯

、口

沃。

4.（2023,全國新課標(biāo)卷）一種以V2O5和Zn為電極、Zn（CF3so3）2

水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時，Z/+可插入

V2O5層間形成ZnxV2O5?"H2O。下列說法錯誤的是(C)

[bb.層令魏^n

V2O5"ZnvV2O5-nH.'O

Zn電極VQs電極J

JZn(CF3so3)2水溶液(

A.放電時V2O5為正極

B.放電時ZM+由負(fù)極向正極遷移

C.充電總反應(yīng)：^Zn+V2O5+nH2O=

ZnAV2O5-wHoO

2+

D.充電陽極反應(yīng)：Zn.YV2O5nH2O-2xe-=xZn+V2O5+?H20

解析：圖析電池：

放電時為負(fù)極，Zn-2e-=Zn2+

充電時為陰極，Zn2++2e-=Zn

一電'

V2O5,Zn'V,Os-nH.;O

Zn電極V26電極_

Zn(CF3so3)2水溶液

2+

放電時為正極，xZn+V2O;-+HH2O+2xe-=ZntV2O..-MH2O

充電時為陽極，Zn/VQ,?〃H2O-2xe-=xZn2++VQ5+〃H2O

由電池充放電時的物質(zhì)轉(zhuǎn)化可知，放電時，Zn為負(fù)極、V2O5為正極，

A正確；放電時，陽離子(ZN+)向正極遷移，B正確；根據(jù)電池分析

可知，電池在放電時的總反應(yīng)為xZn+V2O5+nH2O=ZntV2O5nH2O,

則其在充電時的總反應(yīng)為ZnAV2O5nH2O=xZn+V2O5+?H20,C錯

誤；由上述分析可知，D正確。

5.(2023?全國乙卷)室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能

量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔

置于聚苯并咪喋膜上作為一個電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維

素紙作為另一電極。工作時，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：!s8+e--*|si-,

+e-S孑，2Na++wS孑+211—je-NazSx。

鈉

極

電

電

解

質(zhì)

7/"硫電極

下列敘述錯誤的是（A）

A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時外電路電子流動的方向是a-b

C.放電時正極反應(yīng)為2Na++cS8+2e--Na2sx

o

D.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導(dǎo)電性能

解析：放電時硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原

電池負(fù)極。充電時為電解池裝置，陽離子移向陰極，即鈉電極，故充

電時，Na+由硫電極遷移至鈉電極，A錯誤；放電時Na在a電極失

去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子

與a電極釋放出的Na+結(jié)合得到NazSx,電子在外電路的流向為a-b,

B正確；由題給的一系列反應(yīng)式依次標(biāo)號①②③，由*①+*②+

Y

③可以得到放電時正極的反應(yīng)式為2Na++[S8+2e--Na2Sx,C正確;

O

炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強硫電

極的導(dǎo)電性能，D正確。

6.（2022?遼寧卷）某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是

(A

-+

A.放電時負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e=NaTi2(PO4)3+2Na

B.放電時C「透過多孔活性炭電極向CC14中遷移

C.放電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CC14吸收0.5molCl2

D.充電過程中，NaCl溶液濃度增大

解析：放電時負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+

+

2Na,正極反應(yīng)：Cl2+2e^=2Cr；充電時陽極反應(yīng)：2c「一2?一

+-

=C12f,陰極反應(yīng)：NaTi2(PO4)3+2Na+2e=Na3Ti2(PO4)3,由

此解析。由以上分析知，A正確；放電時，陰離子移向負(fù)極，所以

CF透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，B錯誤；放電時每轉(zhuǎn)移1mol

電子，理論上CCL釋放0.5molCL,C錯誤；充電過程中，陽極消耗

氯離子，陰極消耗鈉離子，NaCl溶液濃度減小，D錯誤。

課時作業(yè)28

一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)

1.某興趣小組模擬紙電池進行實驗(如圖)，有關(guān)說法正確的是

(A)

-------銅電極

(￡《浸有硫酸銅溶液的濾紙

匚口—鋅電極

A.該裝置把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.Zn為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.工作時SO孑由鋅電極向銅電極遷移

D.工作一段時間后銅電極質(zhì)量不變

解析：該裝置為原電池，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A項正確；鋅電

極失去電子，為負(fù)極，B項錯誤；陰離子向負(fù)極移動，則工作時SO于

由Cu電極向Zn電極遷移,C錯誤;Cu電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu,

質(zhì)量增加，D錯誤。

2.原電池的電極反應(yīng)式不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解

質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法錯誤的是(A)

A.由Fe、Cu、FeCb溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu—2e

:Cu2+

B.由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al—

3e=A13+

C.由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為A1+

4OH--3e"=[Al(OH)4]"

D.由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu—

2e-=Cu2+

解析：鐵比銅活潑，鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,

A錯誤；鋁比銅活潑，鋁作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al—3e-==AF+,B

正確；雖然鎂比鋁活潑，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此鋁作負(fù)極，

負(fù)極反應(yīng)式為Al+4OlT—3e-==[Al(OH)4「，C正確；A1與濃硝酸

發(fā)生鈍化，銅作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu—2e--Cu2+,D正確。

3.將兩份過量的鋅粉a、b分別加入一定量的稀硫酸，同時向a

中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生叢的體積V(L)與時間*min)的關(guān)系

正確的是(B)

解析：加入CuSC)4溶液，Zn置換出Cu,形成原電池，加快反應(yīng)

速率，由于H2s。4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多。

4.鉛酸蓄電池是汽車常用的蓄電池，其構(gòu)造如圖所示。下列說

法不正確的是(A)

A.電池放電時，負(fù)極質(zhì)量減小

B.電池放電時，c(H+)減小

C.電池充電時總反應(yīng)為2PbSO4+2H2(3==Pb+PbO2+2H2s。4

D.鉛酸蓄電池的缺點是笨重、比能量低

解析：放電時，負(fù)極Pb失去電子轉(zhuǎn)化為PbSO4,負(fù)極質(zhì)量增加，

A項錯誤。

5.堿性鋅錦電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)

+Zn(OH)2o下列有關(guān)該電池的說法不正確的是(D)

A.Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn—2。+201r===Zn(0H)2

B.MnCh作正極，發(fā)生還原反應(yīng)

C.電池工作時，電流由MnCh經(jīng)外電路流向Zn

D.電池工作時，K0H沒有發(fā)揮作用

解析：Zn作負(fù)極，被氧化生成Zn(0H)2,電極反應(yīng)式為Zn—2e

一+2OIT==Zn(OH)2,A正確；MnCh作正極，被還原生成MnO(OH),

B正確；電池工作時，電流由正極流向負(fù)極，則電流由MnCh經(jīng)外電

路流向Zn,C正確；電池工作時，KOH未參與電池總反應(yīng)，但起到

導(dǎo)電作用，D錯誤。

6.(2023?山東濟南模擬)以硝酸鹽為離子導(dǎo)體的NaCh電池裝置

與其某一電極M附近的反應(yīng)機理如圖所示。下列說法錯誤的是

(D)

A.鑲電極上發(fā)生還原反應(yīng)

B.NazO是該過程中的中間產(chǎn)物

C.固體電解質(zhì)能起到隔絕空氣的作用

D.M的電極反應(yīng)為4Na++O2+2N("+2e-==4NaNO2

解析：根據(jù)活潑性，液態(tài)鈉為原電池的負(fù)極，銀電極為正極，發(fā)

生還原反應(yīng)，A正確；由M電極物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖可知，Na-NazO-NazCh,

Na?。先生成后又反應(yīng)，是該過程中的中間產(chǎn)物，M的電極反應(yīng)式為

+-

2Na+02+2e=Na2O2,B正確，D錯誤；液態(tài)鈉和空氣中的。2、

水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所以需要隔絕空氣，固體電解質(zhì)能起到隔絕空氣的

作用，C正確。

7.（2021?山東卷）以KOH溶液為離子導(dǎo)體,分別組成CH30Ho2、

N2H4O2、（CH3）2NNH2（）2清潔燃料電池，下列說法正確的是（C）

A.放電過程中，K+均向負(fù)極移動

B.放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小

C.消耗等質(zhì)量燃料，（CH3）2NNH2O2燃料電池的理論放電量最大

D.消耗ImolCh時，理論上N2H4O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為H.2L

解析：放電過程為原電池工作原理，所以鉀離子均向正極移動，

A錯誤；堿性環(huán)境下，N2H4一。2清潔燃料電池總反應(yīng)為N2H4+

O2=N2+2H2O,其總反應(yīng)中未消耗KOH,所以KOH的物質(zhì)的量不

變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應(yīng)可知，KOH的物質(zhì)的量均減小，B

錯誤；理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān)，設(shè)消耗燃料

的質(zhì)量均為mg,則甲醇、N2H4和（CH3XNNH2放電量（物質(zhì)的量表

達(dá)式）分別是”二g11X6、Jg卜"mgiX16,通過比較可

32g-mol32g-molA60ng-molv'

知（CH3XNNH2理論放電量最大，C正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總

反應(yīng)式可知，消耗ImolCh生成的氮氣的物質(zhì)的量為Imol,在標(biāo)準(zhǔn)

狀況下為22.4L,D錯誤。

8.（2023?山東濟南期中）基于硫化學(xué)的金屬硫電池有望替代當(dāng)

前鋰離子電池技術(shù)，滿足人類社會快速增長的能源需求，該電池的結(jié)

構(gòu)及原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是（C）

充電

A.該電池可采用含K+的水溶液或有機物為電解質(zhì)溶液

B.放電時，電子的移動方向：電極a-電極b-隔膜一電極a

C.充電時，正極區(qū)可能發(fā)生的反應(yīng)有％K2s3—（2%—6）e-===3S/+

2%K+

D.充電時，電路中轉(zhuǎn)移2mole一時，負(fù)極質(zhì)量減小78g

解析：該裝置為電化學(xué)裝置，金屬鉀作負(fù)極，金屬鉀是活潑金屬，

能與水發(fā)生反應(yīng)，因此電解質(zhì)溶液不能是水溶液，故A錯誤；根據(jù)

原電池工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子從電極a-

燈泡一電極b,電池內(nèi)部沒有電子通過，故B錯誤；電池充電時，電

池正極接電源正極，電池負(fù)極接電源負(fù)極，充電時，電池正極上失去

電子，化合價升高，根據(jù)裝置圖可知，正極反應(yīng)式為％K2s3一（2%—6把

-=3S2X+2XK+,故C正確；充電時，負(fù)極（陰極）反應(yīng)式為K+

+e==K,電路中轉(zhuǎn)移2mole，生成2molK,負(fù)極質(zhì)量增加2

molX39g/mol=78g,故D錯誤。

9.（2023?重慶萬州區(qū)模擬）某化學(xué)小組將可樂和MnCh放在一個

由濾紙制成的通道內(nèi)，形成了電池，該電池可將可樂（pH=2.5）中的葡

萄糖作為燃料獲得能量，下列說法錯誤的是（B）

葡萄糖內(nèi)酯葡萄糖

A.b極為正極

B.若消耗0.1mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.4mol電子

C.隨著反應(yīng)不斷進行，負(fù)極區(qū)的pH不斷減小

+2+

D.b極的電極反應(yīng)式為MnO2+4H+2e=Mn+2H2O

解析：該裝置為原電池，根據(jù)有機物氧化還原的定義，葡萄糖

（C6Hl2。6）生成葡萄糖內(nèi)酯（C6H10O6）,氫原子減少兩個，發(fā)生氧化反應(yīng)，

故葡萄糖所在的一極為負(fù)極，即a極為負(fù)極，b極為正極，A項正確；

該電池的負(fù)極反應(yīng)式為C6Hl206—2e—==C6Hio06+2H+,1mol葡萄

糖參與反應(yīng)，失去2moi電子，則0.1mol葡萄糖參與反應(yīng)，電路中

-

轉(zhuǎn)移0.2mol電子，B項錯誤；負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6Hi2O6-2e

+

=C6HIO06+2H,有H+生成，負(fù)極區(qū)溶液pH變小，C項正確；b

+2+

極為正極，MnC）2為氧化劑，發(fā)生反應(yīng)：MnO2+4H+2e^=Mn+

2H2O,D項正確。

10.（2023?黑龍江哈六中段考）某種熱激活電池的結(jié)構(gòu)如圖所示,

該電池放電后的產(chǎn)物為Li7Si3和LiMsCU,下列說法正確的是（A）

A.放電時，a極的電極反應(yīng)方程式為

-+

3Lii3Si4-lle=4Li7Si3+HLi

B.該電池中火藥燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

C.常溫時，在a、b間連接電流表，指針偏轉(zhuǎn)

D.放電過程中，Li+移向a極區(qū)

解析：a極，Li”Si4失去電子變成Li7Si3,為負(fù)極；b極，MnO2

得到電子生成LiMn2O4,為正極；Li+通過內(nèi)部向下移動，從a極區(qū)

到b極區(qū)，從而形成閉合回路供電。放電時，a極的反應(yīng)為3Lii3Si4

+

-He^=4Li7Si3+llLi,A正確；該電池中，火藥燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)

化為熱能，熱能再引發(fā)電極反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，B錯誤；由于需要熱激

活，故常溫時無法供電，C錯誤；放電過程中，Li+移向b極區(qū)，D

錯誤。

11.中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所科研團隊利用酯化改性后的

淀粉，通過高溫炭化和低溫氫氣還原制備了鈉離子電池負(fù)極材料——

硬碳，其由類似石墨的微晶結(jié)構(gòu)和角狀微晶組成，這種獨特的結(jié)構(gòu)提

供了豐富的儲鈉位點。一種空氣-硬碳新型電池裝置如圖所示：

NaOH溶液

QNa

下列說法錯誤的是(D)

A.負(fù)極電極反應(yīng)式為Na—e==Na

B.正極電極反應(yīng)式為02+4b+2H2O==4OIT

C.放電時，Na卡由硬碳電極向多孔石墨電極定向移動

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCh放電時，有0.1molNa*通過固體電解

質(zhì)

解析：硬碳獨特的結(jié)構(gòu)提供了豐富的鈉，作負(fù)極，放電時電極反

應(yīng)式為Na—e-==Na+,A項正確；正極為堿性環(huán)境，氧氣放電生成

氫氧根離子，電極反應(yīng)式為。2+4「+2H2O==4OH，B項正確；放

電時Na卡移向正極，即由硬碳電極向多孔石墨電極定向移動，C項正

224L

確；標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2的物質(zhì)的量為〃=方zzh.47L——,moi百=0.1mol,由

電極反應(yīng)式C)2+4e—+2H2。==4011i可知轉(zhuǎn)移0.4mole-,則通過固

體電解質(zhì)的Na+為0.4mol,D項錯誤。

12.(2024.“九省聯(lián)考”安徽卷)我國學(xué)者研制了一種鋅基電極,

與涂覆氫氧化鎮(zhèn)的銀基電極組成可充電電池，其示意圖如下。放電時,

Zn轉(zhuǎn)化為2ZnCO3-3Zn(OH)2。下列說法錯誤的是(B)

ab

銀

鋅

1

基

基2mol-L-K2co3和

地

電0.1mol-L-1KOH

極

極混合電解液/