(共135张PPT)
第六章
化学反应与能量
第18讲 原电池 化学电源
1.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
3．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。
必备知识·梳理夯实
1.原电池定义及本质
原电池是把________能转化为________的装置。其反应本质是____________的____________反应。
化学
电能
自发进行
氧化还原
2.原电池的构成条件
(1)能____________的氧化还原反应，一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应。
(2)电极，一般是活泼性不同的两电极。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)形成闭合回路。
自发进行
3.原电池工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)两种装置
(2)反应原理
电极名称 负极 正极
电极材料 __________ __________
电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型 ________反应 ________反应
电子流向 由________片沿________流向________片
盐桥中 离子移向 盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，K＋移向________，Cl－移向________
Zn片
Cu片
氧化
还原
Zn
导线
Cu
正极
负极
电池反应 方程式 Zu＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
盐桥作用 ①连接内电路形成闭合回路
②平衡电荷，使原电池能持续产生电流
装置差异 比较 原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低
原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为________，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定
电能
4.原电池中的三个移动方向
电子方向 从______极流出沿导线流入______极
电流方向 从______极沿导线流向______极
离子迁移方向 电解质溶液中，阴离子向______极迁移，阳离子向______极迁移
负
正
正
负
负
正
[微点拨] (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液(离子不上岸，电子不下水)。
(4)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。
5.原电池原理的四大应用
(1)设计制作化学电源
负极
正极
电极材料
设计实例：
根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
设计的原电池为：
装置如下图所示：
(2)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率________。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率________。
(3)比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作________，而活动性弱的金属(或非金属导体)作________。
增大
增大
负极
正极
(4)用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池________而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的________。
正极
负极
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何氧化还原反应均可设计成原电池。( )
(2)任何原电池一定是活泼性不同的两金属电极。( )
(3)任何原电池的电子流向一定从负极流出，流入正极。( )
(4)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。( )
×
×
√
√
(5)任何原电池工作时，正极本身一定不参加反应，负极本身一定参加反应。( )
(6)对于Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋反应，设计原电池时两极材料可以是Cu与Fe。( )
(7)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。( )
[提示] 阳离子向正极移动，阴离子移向负极。
×
×
×
(8)在铜锌原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。( )
[提示] 电子不经过电解质溶液。
(9)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。( )
[提示] 琼脂中的Cl－会进入AgNO3溶液和银离子反应。
×
×
(10)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。( )
[提示] 活泼金属不一定作负极，铝－NaOH溶液－镁电池中铝作负极。
(11)把锌片和铜片用导线连起来，浸入食盐水中，不能形成原电池。( )
[提示] 发生了吸氧腐蚀，形成原电池。
×
×
(12)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。( )
[提示] 氧化反应是失去电子的反应，因此在原电池中一定为负极上的反应。
(13)Mg-Al-稀H2SO4组成的原电池中，Mg作负极，Mg-Al-NaOH溶液组成的原电池中，Mg作正极。( )
√
√
×
(15)反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故利用该反应可以设计成原电池，把其中的化学能转化为电能。( )
(16)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，正极反应为Cu－2e－===Cu2＋。( )
×
×
(17)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁为负极、铜为正极。( )
(18)在Cu|CuSO4|Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以Cu2＋向负极移动。( )
×
×
2．在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是_______(填序号)，并指出原因________________________________________。
①④
①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路
3．(1)在双液原电池中，盐桥的作用是什么？
[提示] 形成闭合回路，使两溶液保持电中性。
(2)能用金属代替盐桥吗？为什么？
[提示] 不能。在电路接通的情况下，盐桥是原电池内电路的一部分，盐桥中含有的阴、阳离子定向移动，从而达到传导电流及保持溶液呈电中性的目的；若用金属代替盐桥，溶液中的离子不能通过金属，故不能用金属代替盐桥。
(3)依据氧化还原反应2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题：
①电极X的材料是________；电解质溶液Y中的溶质是___________
(填化学式)。
②银电极为电池的___极，其电极反应式为____________________。
Cu
AgNO3
正
Ag＋＋e－===Ag
Cu(NO3)2
(4)设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
①写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：______________________________________________。
②若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是
A．负极：______________________________。
B．正极：______________________________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
③在表中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 原电池的工作原理
(2021·辽宁适应性测试)Hg-Hg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。以下说法正确的是( )
C
A．K2SO4溶液可用CCl4代替
B．Hg-Hg2SO4电极反应为Hg2SO4－2e－===2Hg＋SO
C．若把Cu-CuSO4体系换作Zn-ZnSO4体系，电压表的示数变大
D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用
[考题点睛]
〔对点集训1〕 (1) (2023·山东滨州检测)根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项合理的是( )
选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液)
A Zn/ZnSO4溶液 Fe/稀硫酸溶液
B Fe/FeCl2溶液 Zn/ZnSO4溶液
C Zn/稀硫酸溶液 Fe/FeCl2溶液
D Fe/ZnSO4溶液 Zn/FeCl2溶液
B
[解析] 原电池中，负极材料的活动性一般强于正极材料，Zn比Fe活泼，形成原电池时Zn作负极，A、C项均错误；使用盐桥，形成双液原电池时，为得到稳定电流，正极、负极半电池中的电解质溶液一般是电极金属材料形成的盐溶液，D项错误，B项正确。
(2)如图为一原电池装置，下列叙述中正确的是( )
①铜离子在铜片表面被还原 ②盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 ③电流从锌片经导线流向铜片 ④铜是正极，铜片上有气泡产生 ⑤正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu ⑥实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ⑦将锌片浸入CuSO4溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①⑤⑦ B．①③④
C．②⑤⑦ D．④⑥⑦
A
[解析] 该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极锌流出，经导线流向铜电极(电流的方向与之相反)，负极、正极的反应分别为负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu；盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移，故①、⑤正确，②、③、④错误；取出盐桥后不能构成闭合回路，原电池不能继续工作，⑥错误；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，⑦正确。
典例 2
微考点2 聚焦“盐桥”原电池
(1) (2023·河北衡水检测)某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是( )
B
[解析] 正极发生还原反应，为Fe3＋＋e－===Fe2＋，故A错误；左边烧杯中发生Fe3＋＋e－===Fe2＋，则左烧杯中溶液的红色逐渐变浅，故B正确；阴离子向负极移动，盐桥中的SO流向乙烧杯，故C错误；若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，硝酸可氧化铜，铜为负极，电流表指针偏转方向不变，故D错误。
C
〔对点集训2〕 (2023·湖南永州一中月考)某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．石墨电极上发生的反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极
D．盐桥中K＋向ZnCl2溶液移动，Cl－向FeCl3溶液移动
B
[解析] 由电池总反应可知，Zn发生氧化反应生成ZnCl2，则Zn为负极，A错误；石墨电极是正极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正确；原电池中电子由负极流出经导线流向正极，则电子流动方向为锌电极→电流表→石墨电极，C错误；电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K＋向FeCl3溶液移动，Cl－向ZnCl2溶液移动，D错误。
归纳拓展
作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出，正极负电荷增多也会导致电子流入困难，从而电池电流减弱]
盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定产生电流，盐桥不能用导线代替。
微考点3 原电池原理的应用
(1) (2022·四川成都模拟)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
典例 3
由此可判断这四种金属的活动顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
C
[解析] 把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d>a。综上所述可知活动性：d>a>b>c。
(2)一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是( )
A．加入少量稀NaOH溶液
B．加入少量NaNO3固体
C．加入少量NaHSO4固体
D．加入少量CuSO4溶液
D
[解析] 加入少量稀NaOH溶液，NaOH和稀盐酸反应生成氯化钠和水，稀盐酸浓度降低，所以反应速率降低且生成氢气的总量减少，故A错误；加入硝酸钠，硝酸根离子具有强氧化性，生成NO，不生成氢气，故B错误；加入少量NaHSO4，NaHSO4完全电离生成氢离子，相当于增大氢离子浓度，反应速率加快，但增大生成氢气总量，故C错误；加入少量硫酸铜溶液，锌和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池加快反应速率，且生成氢气总量不变，故D正确。
(3) (2021·河北卷，16节选)我国科学家研究Li－CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：
Li－CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在______(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
正
〔对点集训3〕 (1) (2023·经典习题汇编)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是( )
A
[解析] 等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，发生的反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，铜－锌－稀硫酸形成原电池，反应速率增大，即a产生H2的速率大于b，但部分锌与CuSO4反应了，故生成的氢气少于b，图像应为A。
(2)(此题为重题学生书中已删除)
设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
①负极反应式：______________________________。
②正极反应式：______________________________________。
③电池总反应方程式：_______________________________。
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
④从不含盐桥、含盐桥两个角度画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
(2)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活泼性，完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活泼性。该原理的离子方程式为____________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活泼性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
装置如图所示
正极反应：_____________________。
负极反应：_____________________。
2H＋＋2e－===H2↑
Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：
____________________________________________________________________________
(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：______________________________________。
将铁片置于CuSO4溶液中，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活泼性强
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
[解析] 方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而铜与酸不反应。
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。
在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为H2,2H＋＋2e－===H2↑。
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。
将铁片置于CuSO4溶液中，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu的金属活泼性强，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可)
1 原电池工作原理示意图
归纳拓展：
1
2 原电池电极反应书写时的注意事项
①负失氧、正得还。
②注意溶液的酸碱性，视情况在电极反应方程式两边添加H＋、
OH－、H2O等，使其符合电荷守恒和质量守恒。
③注意电极反应产物是否与电解质溶液反应。
④活泼金属不一定为负极，如镁、铝和氢氧化钠溶液组成的电池中，铝为负极。
2
必备知识·梳理夯实
1.一次电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用。
(1)碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极材料：________
电极反应：_______________________________
正极材料：碳棒
电极反应：__________________________________________
Zn
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
(2)纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质是KOH
负极材料：________
电极反应：_______________________________
正极材料：____________
电极反应：______________________________________
Zn
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2.二次电池
两个电极均参与电极反应：“放电”为原电池原理，“充电”为电解原理
Pb
PbO2
[微点拨] ①可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
②可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
③燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
3.燃料电池
(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的氢氧燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类 酸性 碱性
负极反应式 ___________________ _________________________
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
种类 酸性 碱性
正极 反应式 _____________________ ________________________
电池 总反应式 2H2＋O2===2H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
外部
(2)以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应和总反应。
电解质类型 电极反应或总反应
①酸性介质 正极 ____________________________
负极 __________________________________
总反应 ______________________________
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋
2CO＋O2===2CO2
电解质类型 电极反应或总反应
②碱性介质 正极 ________________________________
负极 ________________________________
总反应 ________________________________
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
电解质类型 电极反应或总反应
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极 ____________________________
负极 ______________________________
总反应 ______________________________
O2＋4e－===2O2－
2CO－4e－＋2O2－===2CO2
2CO＋O2===2CO2
2CO＋O2===2CO2
(3)铝—空气—海水电池
负极材料为铝片，正极材料为铂片，电解质溶液为海水。
负极反应：_______________________________。
正极反应：__________________________________。
总反应：_____________________________________。
4Al－12e－===4Al3＋
3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
(4)甲烷—氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可)
①_________________________________________(碱性介质)
②_______________________________________(酸性介质)
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
③____________________________________________________(碳酸盐作介质)
④__________________________________________________(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。( )
[提示] 碱性锌锰电池MnO2是氧化剂参与电极反应。
(2)负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池。( )
(3)燃料电池中的燃料在负极上发生还原反应。( )
(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===
4H＋。( )
×
×
×
×
(5)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。( )
[提示] 可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。
(6)二次电池充电时，充电器的正极连接二次电池的正极。( )
[提示] 充电时正极连接电源的正极，作阳极发生氧化反应。
(7)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后将热能转化为电能。( )
[提示] 燃料电池直接将化学能转化为电能。
×
√
×
(8)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。( )
[提示] 铅蓄电池放电时，负极铅、正极二氧化铅均转变为硫酸铅，质量均增加。
(9)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。( )
[提示] 在原电池中阳离子在电解质溶液中移向正极。
(10)根据反应4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液。( )
√
×
×
(11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。( )
×
×
(13)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极。( )
[提示] 碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。
(14)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。( )
(15)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增加4.8 g。( )
×
×
√
(16)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌、铁作电极材料。( )
(17)固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，则电池工作时电子从通O2的一极通过外电路流向通H2的一极。( )
×
×
2．电子表和电子计算器中所用的是纽扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2
(1)工作时电流从____________极流向________极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。
(2)负极的电极反应式为_________________________________。
(3)工作时电池正极区的pH________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少__________g。
Ag2O
Zn
增大
6.5
3．(1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH________。
②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH________。
减小
减小
减小
增大
(2)如图是甲烷燃料电池的工作原理示意图，根据燃料电池有关知识回答：
a电极为燃料电池的________(填“正极”或“负极”)，其电极反应为____________________________________________________；电池总反应为__________________________________________________。
负极
(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
①电池的负极材料为___，发生的电极反应为________________。
②电池正极发生的电极反应为______________________________。
锂
4Li－4e－===4Li＋
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
[提示] 分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。
①负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。
②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
考点突破·训练提升
典例 1
C
(2) (2021·河北卷，9)K－O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
D
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
〔对点集训1〕 (1)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．Zn作负极，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．MnO2作正极，发生还原反应
C．电池工作时，电流由MnO2经外电路流向Zn
D．电池工作时，KOH没有发挥作用
D
[解析] Zn作负极，被氧化生成Zn(OH)2，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A项正确；MnO2作正极，被还原生成MnO(OH)，B项正确；电池工作时，电流由正极流向负极，则电流由MnO2经外电路流向Zn，C项正确；电池工作时，KOH未参与电池总反应，但起到导电作用，D项错误。
(2)Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是( )
A．Li为电池的正极
B．电池工作时，Li＋向负极移动
C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
C
[解析] 根据电池反应式知，放电时Li失电子发生氧化反应，则Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，FeS2为正极，正极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。通过以上分析知，Li为电池负极，发生氧化反应，故A错误，C正确；放电时，阳离子Li＋向正极移动，故B错误；将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，Li和水发生氧化还原反应生成氢气，所以不能将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，故D错误。
化学电源中电极反应的书写方法
1 拆分法：
①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：(正极)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，(负极)Cu－2e－===Cu2＋。
归纳拓展
1
2 加减法：
①写出总反应。如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。
②写出其中容易写出的一个电极反应(正极反应或负极反应)。如Li－e－===Li＋(负极反应)。
③利用总反应减去容易写出的一个电极反应，得到另一个电极反应，如LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极反应)。
2
微考点2 二次电池
(2021·湖南卷，10)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
典例 2
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
B
[解析] 该电池放电反应总方程式：Zn＋Br2===ZnBr2，放电时，Br2在正极反应，ZnBr2被循环回路“回收”至左侧贮液器中，A项正确、B项错误；充电时，锌极为阴极发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn，C项正确；放电时，Br2得电子产生Br－通过隔膜迁移向负极区，形成ZnBr2回流至左到贮液器，Zn失电子产生Zn2＋，通过隔膜迁移至正极区，形成ZnBr2回流至右侧贮液器，充电时，Zn2＋得电子生成Zn在M极放电，部分Zn2＋在隔膜上生成沉积锌，而Br－在贮液器处转化为Br2复合物贮存，该过程中Zn2＋、Br－都可以通过隔膜，D项正确。
〔对点集训2〕 (2020·全国Ⅰ卷)科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是( )
D
1 二次电池的解题思路
归纳拓展：
1
2 二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)
③在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
2
微考点3 燃料电池
(1) (2023·山东滨州检测)如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
典例 3
C
A．氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
B．干电池工作时，H＋向石墨电极移动
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g
D．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
[解析] 氢氧燃料电池的正极是O2得电子发生还原反应，碱性条件下的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A正确；干电池的石墨是正极，则电池工作时H＋向正极移动，即向石墨电极移动，故B正确；铅蓄电池工作过程中，负极上铅失电子，生成硫酸铅，且硫酸铅在负极上析出，硫酸铅是难溶物质，则负极质量应该增加而非减小，故C错误；干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故D正确。
(2)燃料电池能量转化率高，以下是氢氧燃料电池结构示意图：
(PTFE*为聚四氟乙烯的缩写，工作温度65 ℃左右)
下列说法不正确的是( )
A．电极室a为负极室，电极室b为正极室
B．燃料电池的能量转化率比柴油发动机的能量利用率高
C．碱性电解液的氢氧燃料电池，氧化生成的水在O2侧产生；酸性电解液电池，水在H2侧产生
D．多孔隔膜既是电解液的仓库，也是反应产物H2O的通道，电解液除KOH溶液外也可用稀H2SO4或固态离子导体
C
[解析] 电极室a中氢气失电子产生氢离子，为负极室，电极室b中氧气得电子产生氢氧根离子，为正极室，选项A正确；燃料电池的能量主要为化学能转化为电能，转化率比柴油发动机的能量(热能部分转化为动能再转化为电能)利用率高，选项B正确；碱性电解液的氢氧燃料电池，H2失电子产生的氢离子与氢氧根离子反应生成水，氧化生成的水在H2侧产生；酸性电解液电池，O2得电子产生氢氧根离子与氢离子反应生成水，水在O2侧产生，选项C不正确；多孔隔膜既是电解液的仓库，也是反应产物H2O的通道，电解液除KOH溶液外也可用稀H2SO4或固态离子导体，起到导电的作用，选项D正确。
燃料电池是利用燃料与氧气或空气或其他氧化剂进行反应，将化学能直接转化成电能的一类化学电源，基本工作原理与原电池相同：
归纳拓展：
解题的关键是正确分析书写电极反应。书写方法与信息型氧化还原反应方程式的书写相似：
〔对点集训3〕 (1)煤是一种重要的化工原料，有“工业的粮食”之美称，生活中把煤当作燃料直接烧掉，能量转化率并不高，且能造成环境污染。基于这一原因，科技工作者研发出直接煤—空气燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A
(2) (2021·山东卷，10)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH－O2、N2H4－O2、(CH3)2NNH2－O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
C
[考题点睛]
[解析] 碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4－O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C元素和N元素的化合价均为－2价，H元素的化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；N2H4－O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可
本讲要点速记：
1.原电池中的能量转化及本质
(1)能量转化：化学能转化为电能。
(2)反应本质：自发进行的氧化还原反应。
2.原电池中粒子的“移动方向”
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极。
(2)外电路中电流方向：正极→负极。
(3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。
(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋→正极，Cl－→负极。
3.判断原电池正负极的六种方法
电极材料、电极现象、电子移动方向、离子移动方向、得失电子、电解质溶液。
(1)负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向的一极、不断溶解。
(2)正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向的一极、电极增重。
4.化学电源中电极反应式书写的一般方法
(1)明确两极的反应物。
(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。
(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。
(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成
OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
5.充电电池类题目的解答方法
(1)电池放电时发生原电池反应，充电时发生电解池反应，在充电时电池的负极接电源的负极，即负极接负极后为阴极，正极接正极后为阳极。
(2)充电时的阴极反应与放电时的负极反应、充电时的阳极反应与放电时的正极反应分别互为逆反应。
(3)阳极和负极都发生氧化反应，阴极和正极都发生还原反应。
(4)充电电池放电时，电解质溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极经导线流向正极；电池充电时，电解质溶液中的阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(5)电极附近溶液的pH的变化，根据电极反应进行分析。练案[18] 第18讲 原电池 化学电源
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2023·山东济南检测)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流表、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( D )
A．原电池是将化学能转化成电能的装置
B．原电池由电极、离子导体和导线等组成
C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流
D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片
[解析] 原电池是把化学能转变为电能的装置，故A正确；根据图片可知，原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，故B正确；该装置符合原电池的构成条件，所以该装置是原电池，放电时能产生电流，故C正确；该装置是原电池，锌是负极，铜是正极，原电池放电时电子从锌片通过导线流向铜片，故D错误。
2．(2022·广东珠海摸底)肼(N2H4)燃料电池是一种理想的电池，产物无污染，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是( A )
A．当消耗1 mol O2时，负极生成1 mol气体
B．电池工作时，负极的pH升高
C．正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．X最好用阳离子交换膜
[解析] 由题意可知，肼燃料电池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，由此可知负极N2H4失电子生成N2，当消耗1 mol O2时转移4 mol电子，根据得失电子守恒，负极生成1 mol N2，故A正确；电池工作时，负极反应式是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，负极的pH降低，故B错误；根据题图，正极生成氢氧化钠，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；负极消耗OH－，正极生成OH－，溶液维持电中性且正极生成NaOH，Na＋向正极移动，故X最好用阳离子交换膜，故D错误。
3．(2022·湖南宁乡调研)二氧化碳(CO2)的捕获和储存对于应对全球气候变化的巨大挑战具有重要意义。最近，南京航空航天大学的学者设计出了一种以CO2为动力源，HCOOH为放电产物的水基锂—二氧化碳新型电池，工作原理如图所示，下列说法正确的是( C )
A．吸收CO2的一极为负极
B．电子从Li电极流出，经过溶液流回Li电极
C．放电时，CO2发生还原反应
D．该新型电池中Li电极可直接与溶液接触
[解析] 由题可知，放电时CO2得电子，发生还原反应生成HCOOH，吸收CO2的一极为正极，故A错误、C正确；电子不能在溶液中移动，在电解质溶液中是通过离子移动导电，电子从Li电极流出，经外电路流入多孔Pd电极，故B错误；锂与水能反应，电池中Li电极不能直接与溶液接触，故D错误。
4．(2023·河北衡水检测)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛的应用。下列说法不正确的是( A )
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
[解析] Zn比Cu活泼，作负极，Zn失电子变成Zn2＋，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2＋和H＋迁移至铜电极，H＋氧化性较强，得电子变成H2，因而c(H＋)减小，A项不正确；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，KOH溶液作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B项正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅蓄电池总反应式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
5.如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( C )
A．铜片表面有气泡生成
B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
[解析] 柠檬汁显酸性，也能作电解质溶液，所以将稀硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，D正确。
6．如图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是( C )
A．①中锌电极发生氧化反应
B．②中电子由a电极经导线流向b电极
C．③中外电路中电流由A电极流向B电极
D．④中LixC6作负极
[解析] 在原电池中阴离子移向负极，所以③中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。
7．(2023·重庆育才中学入学考试)2020年6月，清华大学发现了一种新型的钾离子电池正极材料，比过去使用的任何材料都更加稳定。电池示意图如图，总反应为FeC2O4F＋KC6C6＋KFeC2O4F。下列有关说法错误的是( D )
A．放电时，负极反应为KC6－e－===K＋＋C6
B．充电时，阳极反应为KFeC2O4F－e－===FeC2O4F＋K＋
C．充电时，当电路中通过的电子为0.02 mol时，碳电极增加的质量为0.78 g
D．用该电池电解饱和食盐水，阴极产生4.48 L气体时，通过隔膜的K＋为0.2 mol
[解析] 由总反应知，放电时，负极KC6失去电子生成C6，负极反应为KC6－e－===K＋＋C6，A正确；由总反应知，充电时，C6得电子在阴极反应，则KFeC2O4F在阳极反应，阳极反应为KFeC2O4F－e－===FeC2O4F＋K＋，B正确；充电时，碳电极为阴极，电极反应式为C6＋e－＋K＋===KC6，碳电极增加的质量即K＋的质量，当电路中通过的电子为0.02 mol时，K＋的物质的量也为0.02 mol，质量为0.02 mol×39 g/mol＝0.78 g，C正确；未提到标准状况下，无法用n＝计算，D错误。
8．(2023·山东淄博模拟)以Na3Ti2(PO4)3为负极材料的新型可充电钠离子电池的工作原理如图。下列说法错误的是( C )
A．放电时，正极的反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]
B．充电时，a端接电源正极
C．充电时，每生成1 mol Fe[Fe(CN)6]消耗2 mol NaTi2(PO4)3
D．充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室
[解析] Na3Ti2(PO4)3为负极材料，所以放电时Na3Ti2(PO4)3被氧化为NaTi2(PO4)3，Mo箔为正极，Fe[Fe(CN)6]被还原为Na2Fe[Fe(CN)6]，电极反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，A正确；放电时Mo箔为正极，则充电时Mo箔为阳极，a端连接电源正极，B正确；充电时右侧为阴极，电极反应为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3，阳极的电极反应为Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－===Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋，根据电极反应可知每生成1 mol Fe[Fe(CN)6]转移2 mol电子，消耗1 mol NaTi2(PO4)3，C错误；充电时为电解池，电解池中阳离子由阳极流向阴极，即Na＋通过离子交换膜从左室移向右室，D正确。
9．(2023·湖南湘潭第一次质检)《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2??H＋＋HO，Ka＝2.4×10－12)。下列说法正确的是( C )
A．X膜为阴离子交换膜
B．每生成1 mol H2O2外电路通过4 mol e－
C．催化剂可加快单位时间内反应中电子的转移数目
D．a极上发生还原反应
[解析] 由图可知，通入氢气的a极为原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入反应室，通入氧气的b极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成HO，HO离子通过阴离子交换膜进入反应室，反应室中HO离子与氢离子反应，最终生成过氧化氢。X膜应为阳离子交换膜，允许氢离子通过，A错误；总方程式应为H2＋O2H2O2，由总方程式可知，生成1 mol过氧化氢，外电路通过2 mol电子，B错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，使单位时间内反应中转移电子的数目增大，C正确；通入氢气的a极为原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，D错误。
10．(2023·山东济南检测)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( C )
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
[解析] Cu作正极，电极上发生还原反应，A错误；电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，B错误；电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，C正确；由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，D错误。
二、非选择题：本题共4小题。
11.(2023·河北衡水检测)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
[答案] 如图所示
(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 电极逐渐溶解 。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 甲 ，其原因是 电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小 。
[解析] 以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥，则除了发生电化学反应外还发生Zn和Cu2＋的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋的直接接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。
12．(2023·经典习题汇编)(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池放电时正极的电极反应为 FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－ 。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 右 (填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 左 (填“左”或“右”)移动。
③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 使用时间长、工作电压稳定 。
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应是 N2＋6H＋＋6e－===2NH3 ；A是 氯化铵(或NH4Cl) 。
(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON内自由移动，工作时O2－的移动方向 从b到a (填“从a到b”或“从b到a”)；负极发生的电极反应为 CO＋O2－－2e－===CO2 。
13．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答7下列问题：
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。
①该电池的负极反应是 Ag－e－＋Cl－===AgCl 。
②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的 正 (填“正”或“负”)极。
③外电路中每通过4 mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 2 mol 。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为 CH3OH 。
②该电池负极的电极反应为 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 。
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有 1.2 NA个电子转移(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液时，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池的总反应： Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag 。
[解析] (1)①根据电池总反应：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，可判断出Ag应为原电池的负极，负极发生反应的电极反应为Ag＋Cl－－e－===AgCl。②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。③根据电池总反应可知，每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，则外电路中每通过4 mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是2 mol。(2)①据氢离子移动方向可知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。②负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。③根据负极的电极反应可知，当6.4 g即0.2 mol甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量为1.2 mol，则转移电子的个数为1.2NA。(3)电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2[Zn(OH)4]，正极的电极反应为Ag2O2＋4e－＋2H2O===2Ag＋4OH－，负极的电极反应为2Zn－4e－＋8OH－===2[Zn(OH)4]2－，总反应为Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag。
14．能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
(1)通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，如图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。
该电池的正极是 b电极 (填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的电极反应是 H2－2e－===2H＋ 。
(2)能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家指出：如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等能够实现利用太阳能让它们重新组合(如图)，可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为 A (填选项字母)。
A．热能 B．电能
C．化学能 D．生物质能
(3)锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1?2 。
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，正极的电极反应式为 2Li＋＋xSe＋2e－===Li2Sex 。
③Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是 Li2Se6>Li2Se4>Li2Se 。
[解析] (1)氢氧燃料电池中氢气在负极放电，氧气在正极放电，则该电池的正极是b电极，在负极氢气失去电子，发生的电极反应是H2－2e－===2H＋。(2)由图可知，太阳能首先转化为化学能，然后燃料燃烧，化学能转化为热能，故选A。(3)①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，反应的化学方程式为H2SeO3＋2SO2＋H2O===Se＋2H2SO4，其中H2SeO3是氧化剂，SO2是还原剂，两者物质的量之比为1?2。②由图可知，Se发生得到电子的还原反应生成Li2Sex，作正极，正极反应式为2Li＋＋xSe＋2e－===Li2Sex。③由Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化分析可知，结合碳基体过程中放出的能量越多，形成的物质越稳定，越易形成，则3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是Li2Se6>Li2Se4>Li2Se。
