第二课时 化学电源
1.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是（ ）
A.图甲：锂电池放电时，电解质溶液中Li＋向锂电极迁移
B.图乙：锌筒作正极
C.图丙：负极的电极反应为Pb－2e－Pb2＋
D.图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
2.用如图装置进行实验，电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是（ ）
A.该装置将化学能转化为电能
B.K＋从a极经阳离子交换膜移向b极
C.该装置的总反应为H2＋Cl22HCl
D.工作一段时间，a极附近溶液碱性会减弱
3.贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg＋2AgClMgCl2＋2Ag。下列叙述正确的是（ ）
A.放电时电子由Mg经海水移动到AgCl
B.若将镁换成锌，该装置将不能构成海水原电池
C.负极会发生副反应：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑
D.正极反应为Ag＋＋e－Ag
4.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是（ ）
A.电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极
B.该电池的正极反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O
C.该电池的负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－2CO2↑＋12H＋
D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
5.新华网报道，我国高温固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.电极b为电池负极
B.电极a上的电极反应为2H2S＋2O2－－4e－S2＋2H2O
C.该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上等于其燃烧热值
D.电路中每通过4 mol电子，正极消耗448 L H2S
6.清华大学曲良体教授团队在Zn-Se电池快速充电领域取得新进展，相关成果发表于4月6日的《Nature Communications》上，该电池工作一段时间后，正极富集难溶的Cu2Se。电池工作时，下列说法错误的是（ ）
A.负极反应：Zn－2e－Zn2＋
B.S通过阴离子交换膜向Zn极移动
C.电池总反应是Se＋2Cu2＋＋2ZnCu2Se＋2Zn2＋
D.正极富集1 mol Cu2Se时，外电路中转移2 mol电子
7.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，电池的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2OFe（OH）2＋2Ni（OH）2。下列有关该电池的说法不正确的是（ ）
A.电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe
B.电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－Fe（OH）2
C.电池放电过程中，正极附近溶液的酸性增强
D.电池放电时，正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－
8.微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A.a极为该电池的负极
B.b极的电极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－[Fe（CN）6]3－
C.放电过程中a极附近pH降低
D.当外电路通过1 mol e－时，理论上溶液中会有1 mol H＋通过质子交换膜移向b极
9.（1）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 。
（2）如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池反应为2Na＋xSNa2Sx，正极的电极反应式为 。
M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是 。
与铅酸蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅酸蓄电池的 倍。
10.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。回答下列问题：
（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＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。
①该电池的负极反应式是 ；
②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的 （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）我国科学院应用化学研究所在甲醇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 ；
②该电池负极的电极反应式为 ；
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有 个电子转移。
（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，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，写出该电池总反应式：
。
第二课时 化学电源
1.D A项，原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li＋从锂电极向多孔碳材料电极迁移，错误；B项，该装置中Zn易失电子作负极，错误；C项，PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb＋S－2e－PbSO4，错误；D项，放电时，电池反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，消耗硫酸且生成水，导致反应后硫酸浓度减小，正确。
2.C 电解质溶液为碱性溶液，最终生成氯化钾，而不是氯化氢，该装置的总反应为H2＋Cl2＋2OH－2H2O＋2Cl－，C错误。
3.C 电子只能在外电路移动，不会进入海水，A错误；锌为活泼金属，若将镁换成锌，也可构成海水原电池，B错误；镁是活泼金属，能与水反应，所以能发生副反应：Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑，C正确；电池放电时，正极发生还原反应，AgCl是难溶物，电极反应式为AgCl＋e－Ag＋Cl－，D错误。
4.C 乙醇燃料电池中，负极上乙醇失去电子发生氧化反应，正极上氧气得到电子发生还原反应，电流由正极流向负极，即从O2所在的铂电极经外电路流向另一电极，A正确；乙醇燃料电池中，正极上是氧气得到电子的还原反应，O2所在的铂电极发生还原反应，由于是酸性环境，正极反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O，B正确；该电池的负极上乙醇失去电子发生氧化反应，分析装置图可知乙醇在负极被氧化生成醋酸，CH3CH2OH－4e－＋H2O4H＋＋CH3COOH，C错误；根据微处理器通过检测电流大小可以得出电子转移的物质的量，根据电极反应可以计算出被测气体中酒精的含量，D正确。
5.B 根据电池装置图可知，通入硫化氢生成单质硫，S元素化合价升高，电极a为负极，电极反应为2H2S＋2O2－－4e－S2＋2H2O，通入氧气的电极b为正极，A错误，B正确；该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上不等于其燃烧热值，硫化氢燃烧要生成二氧化硫，释放的热量更多，C错误；未指明是否处于标准状况，无法计算H2S的体积，D错误。
6.D 负极反应为Zn－2e－Zn2＋，正极反应为Se＋2Cu2＋＋4e－Cu2Se，A正确；S通过阴离子交换膜向负极（Zn极）移动，B正确；结合正极及负极反应可知，电池总反应是Se＋2Cu2＋＋2ZnCu2Se＋2Zn2＋，C正确；正极Se、Cu2＋均得电子，故正极富集1 mol Cu2Se时，外电路中转移4 mol电子，D错误。
7.C 该电池放电时活泼金属Fe失去电子，为负极，Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解质溶液为碱性溶液，A正确；放电时，负极铁失去电子生成Fe2＋，因为电解质溶液为碱性溶液，所以负极反应为Fe＋2OH－－2e－Fe（OH）2，B正确；放电时正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－2Ni（OH）2＋2OH－，C错误，D正确。
8.B 该电池中甲醇作还原剂，所以a极为该电池的负极，A项正确；b极的电极反应式为[Fe（CN）6]3－＋e－[Fe（CN）6]4－，B项错误；放电过程中a极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－CO2↑＋6H＋，所以其附近pH降低，C项正确；H＋通过质子交换膜移向b极，D项正确。
9.（1）Zn（或锌） 正极 锌与还原出来的铜构成锌铜原电池而加快锌的腐蚀 （2）xS＋2e－ 离子导体（导电或电解质）和隔离钠与硫 4.5
解析：（2）正极上是S得到电子发生还原反应：xS＋2e－；要形成闭合回路，M必须能使离子在其中定向移动，故M的两个作用是导电和隔离；假设消耗的质量都是207 g，则铅酸蓄电池能提供的电子为2 mol，而钠硫电池提供的电子为9 mol，故钠硫电池的放电量是铅酸蓄电池的4.5倍。
10.（1）①Ag＋Cl－－e－AgCl ②正 ③2 mol
（2）①CH3OH（或甲醇） ②CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋ ③1.2NA （3）Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O2K2Zn（OH）4＋2Ag
解析：（1）①根据电池总反应：5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl可知，Ag元素的化合价由0价升高到＋1价，发生氧化反应，Ag应为原电池的负极，电极反应式为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，所以钠离子向正极移动；③根据电池总反应可知，5 mol MnO2生成1 mol Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成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根据氢离子的移动方向可知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水：O2＋4H＋＋4e－2H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子：CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋；③根据CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋可知，消耗1 mol甲醇要转移6 mol电子，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量为×6＝1.2 mol，则转移电子数为1.2NA。（3）电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，正极电极反应式为Ag2O2＋4e－＋2H2O2Ag＋4OH－，负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－Zn（OH，所以该电池总反应式为Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O2K2Zn（OH）4＋2Ag。
4 / 4第二课时 化学电源
课程 标准 1.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。 2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决新型电池的开发问题
分点突破（一） 化学电源的分类及特点 一次电池
1.化学电池的分类及其特点
2.化学电池的优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
3.判断电池优劣的主要标准
4.化学电池回收利用
废旧电池中含 、酸和碱等物质，应回收利用，既减少污染，又节约资源。
普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如图所示：
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
【交流讨论】
1.普通锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2NZn（NH3＋2MnO（OH）。
负极反应为 ，
正极反应为 ，
电解质为 。
2.碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。
负极反应为 ，
正极反应为 。
电解质为 。
3.与碱性锌锰电池相比，普通锌锰电池的缺点是
。
已知总反应，书写电极反应的方法
（1）分析原电池总反应中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。
（2）当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应注意电解质参与的反应。
（3）若有一电极反应较难书写，可先写较易写出的电极反应，然后利用总反应减去该电极反应即可得到另一电极反应。
1.锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是（ ）
A.锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃
B.酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中，锌均发生氧化反应
C.放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上的反应为2N＋2e－N2↑＋4H2↑
D.放电时，碱性锌锰干电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－
2.体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池（如图所示），电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。下列关于该电池的说法正确的是（ ）
A.Ag2O电极作正极，发生氧化反应
B.该电池放电时溶液中的K＋向Zn电极移动
C.电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极
D.该电池的负极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2
分点突破（二） 二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池。铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液泄漏）。铅酸蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆盖有棕褐色的PbO2，负极板上覆盖有海绵状的金属Pb，正、负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料隔开（防止电极之间发生短路），两极均浸入稀硫酸溶液中，如图所示。
已知铅酸蓄电池的充、放电过程：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
【交流讨论】
1.写出铅酸蓄电池放电时的负极反应： ，
正极反应： 。
2.放电时，正极区溶液的pH ；正极的质量 。
3.放电时，若电路中转移0.5NA电子，消耗的铅物质的量为 。
4.铅酸蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反应？据此，在充电时，怎样连接电源的两极？
1.可充电电池充、放电时电极的连接
2.二次电池电极反应书写的一般模式
（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，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－。
1.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，下列叙述不正确的是（ ）
A.放电时负极反应为 Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2
B.放电时正极发生氧化反应
C.放电时每转移2 mol电子，反应的锌是65 g
D.充电时电能转化为化学能
2.锂离子电池是常见的二次电池。
负极 嵌锂石墨（LixCy）：
正极 钴酸锂（LiCoO2）：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2
总反应
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向 极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从 晶体中脱嵌，由 极回到 极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
分点突破（三） 燃料电池
1.氢氧燃料电池基本构造
2.氢氧燃料电池工作原理
酸性电解质（H2SO4） 碱性电解质（KOH）
负极反应 H2－2e－2H＋ H2－2e－＋2OH－2H2O
正极反应 O2＋4e－＋4H＋2H2O O2＋4e－＋2H2O4OH－
总反应 2H2＋O22H2O
3.燃料电池的优点
（1）能连续地将燃料（常见的有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体）和氧化剂的化学能直接转化为电能。
（2）燃料电池将化学能转化为电能的转化率高（超过80％）。
（3）污染物少排放甚至零排放，被誉为“绿色发电站”。
下面是三种燃料电池装置，结合原电池原理对其反应原理进行探究：
（1）写出装置①中酸性甲醇燃料电池的正、负极反应式。
（2）写出装置②中熔融碳酸盐氢氧燃料电池的正、负极反应式。
（3）写出装置③中碱性甲烷燃料电池的正、负极反应式。
1.燃料电池的分析思路模型
2.燃料电池电极反应式的书写方法
（1）负极上燃料失电子，发生氧化反应。
如CH4碱性（KOH溶液）燃料电池负极反应式书写方法：
第一步 确定生成物
CH4
第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒
H4－8e－＋H2O；
第三步 依据电解质性质，用OH－使电荷守恒
CH4－8e－＋10OH－C＋H2O；
第四步 最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O。
（2）正极上氧气得电子，发生还原反应。
由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同。
酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－2H2O；
碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－4OH－；
固体电解质（高温下能传导O2－）：O2＋4e－2O2－；
熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）：O2＋2CO2＋4e－2C。
1.我国科学家设计的一种甲酸（HCOOH）燃料电池如图所示（半透膜只允许K＋、H＋通过），下列说法错误的是（ ）
A.物质A可以是硫酸氢钾
B.左侧为电池负极，HCOO－发生氧化反应生成HC
C.该燃料电池的总反应为2HCOOH＋O2＋2OH－2HC＋2H2O
D.右侧每消耗11.2 L O2（标准状况），左侧有1 mol K＋通过半透膜移向右侧
2.科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。下列说法错误的是（ ）
A.电池正极发生的反应：O2＋4e－2O2－
B.电池负极发生的反应：CH4＋4O2－－8e－CO2＋2H2O
C.固体电解质里O2－的移动方向：由正极移向负极
D.向外电路释放电子的电极为正极
原电池在环境治理中的应用（分析与推理）
【典例】 “绿水青山就是金山银山”，利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一。
（1）硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国最近在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装置如图所示。
①指出a极和b极的名称，并写出电极反应。
②结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。
（2）碳排放是影响气候变化的重要因素之一。最近，科学家开发出一种新系统，“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，生成电能和氢气，其工作原理如图所示。
写出生成氢气的电极反应和此电池的电池反应方程式。
（3）微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，如图为其工作原理。
根据图示写出正极的电极反应。
【规律方法】
解答有关化学电源电极反应书写试题的思维流程
【迁移应用】
1.NO是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.Pt电极作负极，NiO电极作正极
B.Pt电极上发生的是氧化反应
C.NiO电极上发生的是还原反应
D.NiO电极的电极反应式为NO＋O2－－2e－NO2
2.科学家设计微生物原电池，用于处理废水（酸性）中的有机物及脱除硝态氮，该装置示意图如图所示。有关该微生物电池说法正确的是（ ）
A.电子由m极转移到n极
B.每生成1 mol CO2转移e－的物质的量为8 mol
C.m电极反应式为2N＋6H2O＋10e－N2↑＋12OH－
D.H＋可通过质子交换膜移向左侧极室
1.电池中负极反应物与电解质溶液或正极反应物接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于锌铜原电池和碱性锌锰干电池的说法不正确的是（ ）
A.两者正极材料不同
B.两者负极反应相同
C.干电池中两极反应物间有隔膜，可防止自放电
D.原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象
2.铅酸蓄电池电压稳定、使用方便、安全可靠以及价格低廉，因此在生产、生活中使用广泛。铅酸蓄电池放电时（如图所示）的电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。下列说法正确的是（ ）
A.电池工作时，正极失去电子
B.电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小
C.电池工作时，负极的电极反应式为Pb＋2e－＋SPbSO4
D.电池工作时，外电路电子由负极经导线流向正极
3.微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn（OH）2，下列说法正确的是（ ）
A.电池工作过程中，负极发生还原反应
B.电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移
C.负极发生反应：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2
D.正极发生反应：Ag2O＋2H＋－2e－2Ag＋H2O
4.如图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解液为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O22H2O，回答下列问题：
（1）通H2的一极为电池的 极（填“正”或“负”）。
（2）b极上的电极反应式为 。
（3）每转移0.2 mol电子，消耗H2的体积为 L（标准状况下）。
（4）若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为 。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质（传导O2－），去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为 。
第二课时 化学电源
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.不能继续使用 充电 失去 得到 2.能量转换效率
4.重金属
探究活动
交流讨论
1.提示：Zn－2e－＋2NH3Zn（NH3 MnO2＋N＋e－MnO（OH）＋NH3↑ NH4Cl
2.提示：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2
MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－ KOH
3.提示：普通锌锰电池中的NH4Cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn，故该干电池不能长时间储存
自主练习
1.C 锌锰干电池含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正确；酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极，放电过程中锌均发生氧化反应，B正确；放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上的反应为2N＋2MnO2＋2e－2NH3↑＋H2O＋Mn2O3，C错误；放电时，碱性锌锰干电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－，D正确。
2.D 根据总反应式可知，Ag2O中银元素化合价降低，得到电子，Ag2O作原电池正极，发生还原反应，溶液中的K＋向Ag2O电极移动，A、B错误；电池工作时，电流从Ag2O电极经过外电路流向Zn电极，C错误；Zn元素化合价升高，Zn作原电池负极，根据总反应式可得负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，D正确。
分点突破（二）
探究活动
交流讨论
1.提示：Pb＋S－2e－PbSO4
PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O
2.提示：升高 增加
3.提示：0.25 mol
4.提示：放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；铅酸蓄电池在充电时，负极接电源负极，正极接电源正极。
自主练习
1.B 根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，A正确；放电时正极发生得电子的还原反应，B错误；根据负极反应式Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，可判断每转移2 mol电子，消耗1 mol锌，故反应的锌是65 g，C正确；充电时电能转化为化学能，D正确。
2.LixCy－xe－xLi＋＋Cy LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy 正 钴酸锂 正 负
分点突破（三）
探究活动
提示：（1）负极：CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋；
正极：O2＋4e－＋4H＋2H2O。
（2）负极：H2－2e－＋CCO2＋H2O；
正极：O2＋4e－＋2CO22C。
（3）负极：CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O；
正极：2H2O＋O2＋4e－4OH－。
自主练习
1.D HCOOH碱性燃料电池中，左侧电极HCOO－失去电子生成HC，即左侧电极为负极，电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－HC＋H2O，B正确；原电池工作时K＋通过半透膜移向正极（右侧），右侧电极反应式为Fe3＋＋e－Fe2＋，从装置中分离出的物质为K2SO4，放电过程中需补充的物质A是H2SO4或硫酸氢钾，A正确；右侧每消耗11.2 L O2（标准状况），其物质的量是0.5 mol，电路中转移2 mol电子，左侧有2 mol K＋通过半透膜移向右侧，D错误。
2.D 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升高），所以正极反应式是O2＋4e－2O2－，负极反应式是CH4＋4O2－－8e－CO2＋2H2O，由该电池的正、负极反应式可以看出，正极反应产生O2－，负极反应消耗O2－，故电池内O2－的移动方向是由正极移向负极，电池的负极发生氧化反应，失去电子，故向外电路释放电子的电极是负极，即电子由负极流向正极。
【关键能力·细培养】
【典例】 提示：（1）①从图示可以看出电子从a极流出，故a极为负极，电极反应为Fe2＋－e－Fe3＋；b极为正极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑。
②除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2＋在电极上发生反应：Fe2＋－e－Fe3＋；第二步，生成的铁离子氧化硫化氢生成硫单质，离子方程式为2Fe3＋＋H2S2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
（2）氢气在b电极产生，其电极反应为2CO2＋2H2O＋2e－2HC＋H2，a电极反应为Na－e－Na＋，因此电池反应方程式为2Na＋2CO2＋2H2O2NaHCO3＋H2。
（3）根据原电池的工作原理知，电子流入的一极为正极，即N极为正极，根据图示可以判断在正极上得到电子的物质有O2和Cr2，因此电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O，Cr2＋14H＋＋6e－2Cr3＋＋7H2O。
迁移应用
1.D 根据氧离子迁移方向可知NiO电极为负极，Pt为正极，A错误；Pt电极为正极，发生的是还原反应，B错误；NiO电极是负极，发生的是氧化反应，C错误；NiO电极上是一氧化氮失去电子和氧离子结合生成二氧化氮，其电极反应式为NO＋O2－－2e－NO2，D正确。
2.D m极N得电子生成N2，发生还原反应，m极是正极，电子由n极经导线转移到m极，A错误；n极C6H12O6失电子生成CO2，碳元素化合价由0升高为＋4价，每生成1 mol CO2转移e－的物质的量为4 mol，B错误；质子交换膜能通过氢离子，m极N得电子生成N2，电极反应式为2N＋12H＋＋10e－N2↑＋6H2O，C错误；m极N得电子生成N2，m极是正极，n极是负极，H＋可通过质子交换膜移向左侧极室，D正确。
【教学效果·勤检测】
1.B 锌铜原电池的正极材料是金属铜，碱性锌锰干电池的正极材料是二氧化锰，两者正极材料不同，A正确；锌铜原电池负极电极反应为Zn－2e－Zn2＋，碱性锌锰干电池负极电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2，B错误；干电池中两极反应物间有隔膜，可阻止负极反应物与电解质溶液或正极反应物接触直接反应，从而防止自放电，C正确；锌铜原电池中，金属锌和硫酸之间直接接触，会发生反应，则该原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，D正确。
2.D 原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，A错误；电池工作过程中消耗硫酸，溶液酸性减弱，pH增大，B错误；Pb作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式：Pb－2e－＋SPbSO4，C错误。
3.C 电池工作过程中，Zn失电子作负极，负极发生氧化反应，电极反应式：Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2，A错误，C正确；电解液中OH－向负极迁移，B错误；正极Ag2O得电子，发生还原反应，碱性环境下，电极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－，D错误。
4.（1）负 （2）O2＋4H＋＋4e－2H2O （3）2.24
（4）①CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O ②减小 （5）CO－2e－＋O2－CO2
解析：（1）电池总反应为2H2＋O22H2O，氢气失电子发生氧化反应，通H2的一极为电池的负极。
（2）b极为正极，正极上氧气得到电子反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O。
（3）由H2－2e－2H＋可知，每转移0.2 mol电子，消耗H2 0.1 mol，在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。
（4）①若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O。
②电池的总反应为CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O，电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质（传导O2－），去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CO－2e－＋O2－CO2。
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第二课时 化学电源
课程 标准 1.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。
2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解
决新型电池的开发问题
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一） 化学电源的分类及特点 一次电池
1. 化学电池的分类及其特点
2. 化学电池的优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等
优点。
3. 判断电池优劣的主要标准
能量转换效率
4. 化学电池回收利用
废旧电池中含 、酸和碱等物质，应回收利用，既减少污
染，又节约资源。
重金属
普通锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如图所示：
普通锌锰电池 碱性锌锰电池
【交流讨论】
1. 普通锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2N Zn（NH3
＋2MnO（OH）。
负极反应为 ，
正极反应为 ，
电解质为 。
提示：Zn－2e－＋2NH3 Zn（NH3 MnO2＋N ＋e－
MnO（OH）＋NH3↑ NH4Cl
2. 碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnO（OH）＋
Zn（OH）2。
负极反应为 ，
正极反应为 。
电解质为 。
提示：Zn＋2OH－－2e－ Zn（OH）2
MnO2＋H2O＋e－ MnO（OH）＋OH－ KOH
3. 与碱性锌锰电池相比，普通锌锰电池的缺点是 。
提示：普通锌锰电池中的NH4Cl糊呈酸性，能腐蚀负极材料Zn，故
该干电池不能长时间储存
已知总反应，书写电极反应的方法
（1）分析原电池总反应中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其
对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原
剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。
（2）当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，
还应注意电解质参与的反应。
（3）若有一电极反应较难书写，可先写较易写出的电极反应，然后
利用总反应减去该电极反应即可得到另一电极反应。
1. 锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电
池的结构分别如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 锌锰干电池属于一次电池，
用完不可随意丢弃
B. 酸性锌锰干电池和碱性锌锰
干电池放电过程中，锌均发
生氧化反应
解析： 锌锰干电池含有重金属离子，用完不可随意丢弃，A正
确；酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池都是锌作负极，放电过程中
锌均发生氧化反应，B正确；放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极
上的反应为2N ＋2MnO2＋2e－ 2NH3↑＋H2O＋Mn2O3，C错
误；放电时，碱性锌锰干电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－
MnO（OH）＋OH－，D正确。
2. 体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池
（如图所示），电池的总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O Zn（OH）2
＋2Ag。下列关于该电池的说法正确的是（ ）
A. Ag2O电极作正极，发生氧化反应
B. 该电池放电时溶液中的K＋向Zn电极移动
C. 电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流
向Zn电极
解析： 根据总反应式可知，Ag2O中银元素化合价降低，得
到电子，Ag2O作原电池正极，发生还原反应，溶液中的K＋向
Ag2O电极移动，A、B错误；电池工作时，电流从Ag2O电极经
过外电路流向Zn电极，C错误；Zn元素化合价升高，Zn作原电
池负极，根据总反应式可得负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－
Zn（OH）2，D正确。
分点突破（二） 二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池。铅酸蓄电池由两组栅状极板交替
排列而成，可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外
壳（防止酸液泄漏）。铅酸蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆
盖有棕褐色的PbO2，负极板上覆盖有海绵状的金属Pb，正、负电极之
间用微孔橡胶或微孔塑料隔开（防止电极之间发生短路），两极均浸
入稀硫酸溶液中，如图所示。
已知铅酸蓄电池的充、放电过程：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
1. 写出铅酸蓄电池放电时的负极反应： ，正极反应： 。
提示：Pb＋S －2e－ PbSO4
PbO2＋4H＋＋S ＋2e－ PbSO4＋2H2O
2. 放电时，正极区溶液的pH ；正极的质量 。
提示：升高 增加
3. 放电时，若电路中转移0.5 NA电子，消耗的铅物质的量为 。
提示：0.25 mol
【交流讨论】
4. 铅酸蓄电池放电时，两极发生什么反应？充电时两极发生什么反
应？据此，在充电时，怎样连接电源的两极？
提示：放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时，
阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；铅酸蓄电池在充电时，负
极接电源负极，正极接电源正极。
1. 可充电电池充、放电时电极的连接
2. 二次电池电极反应书写的一般模式
（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，在中性或碱性环境结
合H2O，生成OH－。
1. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能
长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋
8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，下列叙述不正确的
是（ ）
B. 放电时正极发生氧化反应
C. 放电时每转移2 mol电子，反应的锌是65 g
D. 充电时电能转化为化学能
解析： 根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负
极失去电子，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，A正
确；放电时正极发生得电子的还原反应，B错误；根据负极反应式
Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，可判断每转移2 mol电子，消耗1
mol锌，故反应的锌是65 g，C正确；充电时电能转化为化学能，D
正确。
2. 锂离子电池是常见的二次电池。
负极
正极
总反应
Li x C y － x e－ x Li＋＋C y
Li x C y ＋Li1－ x CoO2 LiCoO2＋C y
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向 极，嵌入钴酸锂晶
体中，充电时，Li＋从 晶体中脱嵌，由 极回到 极，
嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极
之间完成化学能与电能的相互转化。
正
钴酸锂
正
负
分点突破（三） 燃料电池
1. 氢氧燃料电池基本构造
2. 氢氧燃料电池工作原理
酸性电解质（H2SO4） 碱性电解质（KOH）
负极反应
正极反应
总反应 3. 燃料电池的优点
（1）能连续地将燃料（常见的有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气
等气体或液体）和氧化剂的化学能直接转化为电能。
（2）燃料电池将化学能转化为电能的转化率高（超过80％）。
（3）污染物少排放甚至零排放，被誉为“绿色发电站”。
下面是三种燃料电池装置，结合原电池原理对其反应原理进行
探究：
（1）写出装置①中酸性甲醇燃料电池的正、负极反应式。
提示：负极：CH3OH－6e－＋H2O CO2↑＋6H＋；
正极：O2＋4e－＋4H＋ 2H2O。
（2）写出装置②中熔融碳酸盐氢氧燃料电池的正、负极反应式。
提示：负极：H2－2e－＋C CO2＋H2O；
正极：O2＋4e－＋2CO2 2C 。
（3）写出装置③中碱性甲烷燃料电池的正、负极反应式。
提示：负极：CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O；
正极：2H2O＋O2＋4e－ 4OH－。
1. 燃料电池的分析思路模型
2. 燃料电池电极反应式的书写方法
（1）负极上燃料失电子，发生氧化反应。
如CH4碱性（KOH溶液）燃料电池负极反应式书写方法：
第一步 确定生成物
CH4
第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒
H4－8e－ ＋H2O；
第三步 依据电解质性质，用OH－使电荷守恒
CH4－8e－＋10OH－ C ＋H2O；
第四步 最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O。
（2）正极上氧气得电子，发生还原反应。
由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同。
酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－ 2H2O；
碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－；
固体电解质（高温下能传导O2－）：O2＋4e－ 2O2－；
熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）：O2＋2CO2＋4e－ 2C
。
1. 我国科学家设计的一种甲酸（HCOOH）燃料电池如图所示（半透
膜只允许K＋、H＋通过），下列说法错误的是（ ）
A. 物质A可以是硫酸氢钾
D. 右侧每消耗11.2 L O2（标准状况），左侧有1 mol K＋通过半透膜移
向右侧
解析： HCOOH碱性燃料电池中，左侧电极HCOO－失去电子生
成HC ，即左侧电极为负极，电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e
－ HC ＋H2O，B正确；原电池工作时K＋通过半透膜移向正
极（右侧），右侧电极反应式为Fe3＋＋e－ Fe2＋，从装置中分离
出的物质为K2SO4，放电过程中需补充的物质A是H2SO4或硫酸氢
钾，A正确；右侧每消耗11.2 L O2（标准状况），其物质的量是0.5
mol，电路中转移2 mol电子，左侧有2 mol K＋通过半透膜移向右
侧，D错误。
2. 科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个
电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传
导O2－。下列说法错误的是（ ）
C. 固体电解质里O2－的移动方向：由正极移向负极
D. 向外电路释放电子的电极为正极
解析： 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降
低），负极发生氧化反应（元素化合价升高），所以正极反应式是
O2＋4e－ 2O2－，负极反应式是CH4＋4O2－－8e－ CO2＋
2H2O，由该电池的正、负极反应式可以看出，正极反应产生O2－，
负极反应消耗O2－，故电池内O2－的移动方向是由正极移向负极，
电池的负极发生氧化反应，失去电子，故向外电路释放电子的电极
是负极，即电子由负极流向正极。
关键能力·细培养
2
互动探究 深化认知
原电池在环境治理中的应用（分析与推理）
【典例】 “绿水青山就是金山银山”，利用电池原理治理各种污染
是科研工作人员致力研究的重要课题之一。
（1）硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国最近在太阳能
光电催化—化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装
置如图所示。
①指出a极和b极的名称，并写出电极反应。
提示：从图示可以看出电子从a极流出，故a极为负极，电极反应
为Fe2＋－e－ Fe3＋；b极为正极，电极反应为2H＋＋2e－
H2↑。
②结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。
提示：除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2＋在电极上
发生反应：Fe2＋－e－ Fe3＋；第二步，生成的铁离子氧化硫
化氢生成硫单质，离子方程式为2Fe3＋＋H2S 2Fe2＋＋S↓＋
2H＋。
（2）碳排放是影响气候变化的重要因素之一。最近，科学家开发出
一种新系统，“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，
生成电能和氢气，其工作原理如图所示。
写出生成氢气的电极反应和此电池的电池反应方程式。
提示：氢气在b电极产生，其电极反应为2CO2＋2H2O＋2e－
2HC ＋H2，a电极反应为Na－e－ Na＋，因此电池反应方
程式为2Na＋2CO2＋2H2O 2NaHCO3＋H2。
（3）微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的
化学产品，如图为其工作原理。
根据图示写出正极的电极反应。
提示：根据原电池的工作原理知，电子流入的一极为正极，即N
极为正极，根据图示可以判断在正极上得到电子的物质有O2和
Cr2 ，因此电极反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，Cr2 ＋
14H＋＋6e－ 2Cr3＋＋7H2O。
【规律方法】
解答有关化学电源电极反应书写试题的思维流程
1. NO是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NO传感器可监测NO的含
量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. Pt电极作负极，NiO电极作正极
B. Pt电极上发生的是氧化反应
C. NiO电极上发生的是还原反应
【迁移应用】
解析： 根据氧离子迁移方向可知NiO电极为负极，Pt为正极，A
错误；Pt电极为正极，发生的是还原反应，B错误；NiO电极是负
极，发生的是氧化反应，C错误；NiO电极上是一氧化氮失去电子和
氧离子结合生成二氧化氮，其电极反应式为NO＋O2－－2e－
NO2，D正确。
2. 科学家设计微生物原电池，用于处理废水（酸性）中的有机物及脱
除硝态氮，该装置示意图如图所示。有关该微生物电池说法正确的
是（ ）
A. 电子由m极转移到n极
B. 每生成1 mol CO2转移e－的物质的量为8 mol
D. H＋可通过质子交换膜移向左侧极室
解析： m极N 得电子生成N2，发生还原反应，m极是正极，
电子由n极经导线转移到m极，A错误；n极C6H12O6失电子生成
CO2，碳元素化合价由0升高为＋4价，每生成1 mol CO2转移e－的物
质的量为4 mol，B错误；质子交换膜能通过氢离子，m极N 得电
子生成N2，电极反应式为2N ＋12H＋＋10e－ N2↑＋6H2O，C
错误；m极N 得电子生成N2，m极是正极，n极是负极，H＋可通
过质子交换膜移向左侧极室，D正确。
教学效果·勤检测
3
强化技能 查缺补漏
1. 电池中负极反应物与电解质溶液或正极反应物接触直接反应会降低
电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于锌铜原电池和碱
性锌锰干电池的说法不正确的是（ ）
A. 两者正极材料不同
B. 两者负极反应相同
C. 干电池中两极反应物间有隔
膜，可防止自放电
D. 原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象
解析： 锌铜原电池的正极材料是金属铜，碱性锌锰干电池的正
极材料是二氧化锰，两者正极材料不同，A正确；锌铜原电池负极
电极反应为Zn－2e－ Zn2＋，碱性锌锰干电池负极电极反应为Zn
－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，B错误；干电池中两极反应物间有
隔膜，可阻止负极反应物与电解质溶液或正极反应物接触直接反
应，从而防止自放电，C正确；锌铜原电池中，金属锌和硫酸之间
直接接触，会发生反应，则该原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现
象，D正确。
2. 铅酸蓄电池电压稳定、使用方便、安全可靠以及价格低廉，因此在
生产、生活中使用广泛。铅酸蓄电池放电时（如图所示）的电池总
反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。下列说法正确的是
（ ）
A. 电池工作时，正极失去电子
B. 电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小
D. 电池工作时，外电路电子由负极经导线流向正极
解析： 原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，A错误；
电池工作过程中消耗硫酸，溶液酸性减弱，pH增大，B错误；Pb作
负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式：Pb－2e－＋S
PbSO4，C错误。
3. 微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和
Zn，电解液为KOH溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O 2Ag＋
Zn（OH）2，下列说法正确的是（ ）
A. 电池工作过程中，负极发生还原反应
B. 电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移
解析： 电池工作过程中，Zn失电子作负极，负极发生氧化反
应，电极反应式：Zn＋2OH－－2e－ Zn（OH）2，A错误，C正
确；电解液中OH－向负极迁移，B错误；正极Ag2O得电子，发生还
原反应，碱性环境下，电极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋
2OH－，D错误。
4. 如图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解液为硫酸溶液。氢气在
催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电子经外电路、质子经内电
路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2 2H2O，回答
下列问题：
（1）通H2的一极为电池的 极
（填“正”或“负”）。
解析：电池总反应为2H2＋O2
2H2O，氢气失电子发生氧化反应，
通H2的一极为电池的负极。
负
（2）b极上的电极反应式为 。
解析：b极为正极，正极上氧气得到电子反应生成水，电极反应
式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O。
（3）每转移0.2 mol电子，消耗H2的体积为 L（标准状况下）。
解析：由H2－2e－ 2H＋可知，每转移0.2 mol电子，消耗
H2 0.1 mol，在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol－1＝
2.24 L。
O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
2.24
（4）若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH溶液，去
掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为
。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH （填“增大”“减
小”或“不变”）。
CH4＋10OH－－8e－ C ＋
7H2O
减小
解析：①若将氢气换成甲烷（CH4），电解质溶液更换为NaOH
溶液，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CH4
＋10OH－－8e－ C ＋7H2O。
②电池的总反应为CH4＋2O2＋2OH－ C ＋3H2O，电池
工作一段时间后电解质溶液的pH减小。
（5）若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体电解质
（传导O2－），去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为
。
解析：若将氢气换成一氧化碳（CO），电解质溶液更换为固体
电解质（传导O2－），去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电
极反应式为CO－2e－＋O2－ CO2。
CO－2e
－＋O2－ CO2
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确
的是（ ）
A. 图甲：锂电池放电时，电解质溶液中Li＋向锂电极迁移
B. 图乙：锌筒作正极
D. 图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： A项，原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置
中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li＋从锂电极
向多孔碳材料电极迁移，错误；B项，该装置中Zn易失电子作负
极，错误；C项，PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb
＋S －2e－ PbSO4，错误；D项，放电时，电池反应式为Pb
＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，消耗硫酸且生成水，导致反
应后硫酸浓度减小，正确。
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2. 用如图装置进行实验，电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是
（ ）
A. 该装置将化学能转化为电能
B. K＋从a极经阳离子交换膜移向b极
D. 工作一段时间，a极附近溶液碱性会减弱
解析： 电解质溶液为碱性溶液，最终生成氯化钾，而不是氯化
氢，该装置的总反应为H2＋Cl2＋2OH－ 2H2O＋2Cl－，C错误。
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3. 贮备电池主要用于应急救援和武器系统。Mg-AgCl电池是一种可被
海水激活的贮备电池，电池总反应为Mg＋2AgCl MgCl2＋
2Ag。下列叙述正确的是（ ）
A. 放电时电子由Mg经海水移动到AgCl
B. 若将镁换成锌，该装置将不能构成海水原电池
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解析： 电子只能在外电路移动，不会进入海水，A错误；锌为活
泼金属，若将镁换成锌，也可构成海水原电池，B错误；镁是活泼
金属，能与水反应，所以能发生副反应：Mg＋2H2O Mg
（OH）2＋H2↑，C正确；电池放电时，正极发生还原反应，AgCl是
难溶物，电极反应式为AgCl＋e－ Ag＋Cl－，D错误。
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4. 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测
与控制的功能，适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是（ ）
A. 电流由O2所在的铂电极经外电路流向另
一电极
D. 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
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解析： 乙醇燃料电池中，负极上乙醇失去电子发生氧化反应，
正极上氧气得到电子发生还原反应，电流由正极流向负极，即从O2
所在的铂电极经外电路流向另一电极，A正确；乙醇燃料电池中，
正极上是氧气得到电子的还原反应，O2所在的铂电极发生还原反
应，由于是酸性环境，正极反应为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，B正
确；该电池的负极上乙醇失去电子发生氧化反应，分析装置图可知
乙醇在负极被氧化生成醋酸，CH3CH2OH－4e－＋H2O 4H＋＋
CH3COOH，C错误；根据微处理器通过检测电流大小可以得出电子
转移的物质的量，根据电极反应可以计算出被测气体中酒精的含
量，D正确。
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5. 新华网报道，我国高温固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。
科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫的原理
如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电极b为电池负极
C. 该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上等于其燃烧热值
D. 电路中每通过4 mol电子，正极消耗448 L H2S
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解析： 根据电池装置图可知，通入硫化氢生成单质硫，S元素化
合价升高，电极a为负极，电极反应为2H2S＋2O2－－4e－ S2＋
2H2O，通入氧气的电极b为正极，A错误，B正确；该电池消耗1
mol H2S转化成的电能理论上不等于其燃烧热值，硫化氢燃烧要生
成二氧化硫，释放的热量更多，C错误；未指明是否处于标准状
况，无法计算H2S的体积，D错误。
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6. 清华大学曲良体教授团队在Zn-Se电池快速充电领域取得新进展，
相关成果发表于4月6日的《Nature Communications》上，该电池工
作一段时间后，正极富集难溶的Cu2Se。电池工作时，下列说法错
误的是（ ）
D. 正极富集1 mol Cu2Se时，外电路中转移2 mol电子
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解析： 负极反应为Zn－2e－ Zn2＋，正极反应为Se＋2Cu2＋
＋4e－ Cu2Se，A正确；S 通过阴离子交换膜向负极（Zn
极）移动，B正确；结合正极及负极反应可知，电池总反应是Se＋
2Cu2＋＋2Zn Cu2Se＋2Zn2＋，C正确；正极Se、Cu2＋均得电
子，故正极富集1 mol Cu2Se时，外电路中转移4 mol电子，D错误。
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7. 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，电池的总反应为Fe＋Ni2O3＋
3H2O Fe（OH）2＋2Ni（OH）2。下列有关该电池的说法不正
确的是（ ）
A. 电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe
C. 电池放电过程中，正极附近溶液的酸性增强
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解析： 该电池放电时活泼金属Fe失去电子，为负极，Ni2O3为正
极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解质溶液为碱性
溶液，A正确；放电时，负极铁失去电子生成Fe2＋，因为电解质溶
液为碱性溶液，所以负极反应为Fe＋2OH－－2e－ Fe（OH）2，
B正确；放电时正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－ 2Ni（OH）2＋
2OH－，C错误，D正确。
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8. 微生物电池具有高效、清洁、环保等优点。某微生物电池工作原理
如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. a极为该电池的负极
C. 放电过程中a极附近pH降低
D. 当外电路通过1 mol e－时，理论上溶液中会有1 mol H＋通过质子交
换膜移向b极
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解析： 该电池中甲醇作还原剂，所以a极为该电池的负极，A项
正确；b极的电极反应式为[Fe（CN）6]3－＋e－ [Fe（CN）6]4
－，B项错误；放电过程中a极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－
CO2↑＋6H＋，所以其附近pH降低，C项正确；H＋通过质子交
换膜移向b极，D项正确。
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9. （1）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合
溶液。该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流
向 （填“正极”或“负极”）。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中
含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是
。
Zn（或锌）
正极
锌与还原出
来的铜构成锌铜原电池而加快锌的腐蚀
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（2）如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320
℃左右，电池反应为2Na＋ x S Na2S x ，正极的电极反应式
为 。M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作
用是 。与铅酸蓄电
池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理
论放电量是铅酸蓄电池的 倍。
x S＋2e－
离子导体（导电或电解质）和隔离钠与硫
4.5
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解析：正极上是S得到电子发生还原反应： x S＋2e－
；要形成闭合回路，M必须能使离子在其中定向移
动，故M的两个作用是导电和隔离；假设消耗的质量都是207
g，则铅酸蓄电池能提供的电子为2 mol，而钠硫电池提供的电
子为9 mol，故钠硫电池的放电量是铅酸蓄电池的4.5倍。
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10. 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。回答下列问题：
（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。
Ag＋Cl－－e－ AgCl
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②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的 （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 。
正
2 mol
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解析：①根据电池总反应：5MnO2＋2Ag＋2NaCl
Na2Mn5O10＋2AgCl可知，Ag元素的化合价由0价升高到＋1
价，发生氧化反应，Ag应为原电池的负极，电极反应式为
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，所以钠离子向正极移动；③根据电池总
反应可知，5 mol MnO2生成1 mol Na2Mn5O10，化合价共降低
了2价，所以每生成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。
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（2）我国科学院应用化学研究所在甲醇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（或甲醇）
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②该电池负极的电极反应式为
；
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有
个电子转移。
CH3OH－6e－＋H2O CO2↑＋
6H＋
1.2
NA
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解析：①根据氢离子的移动方向可知，右侧电极为正极，左侧
电极为负极，负极上通入燃料甲醇；②正极上氧气得电子和氢
离子反应生成水：O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，负极上甲醇失电
子和水反应生成二氧化碳和氢离子：CH3OH－6e－＋H2O
CO2↑＋6H＋；③根据CH3OH－6e－＋H2O CO2↑＋6H＋可
知，消耗1 mol甲醇要转移6 mol电子，当6.4 g甲醇完全反应生成
CO2时，转移电子的物质的量为 ×6＝1.2 mol，则转移
电子数为1.2 NA。
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Ag2O2＋2Zn
＋4KOH＋2H2O 2K2Zn（OH）4＋2Ag
解析：电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为
K2Zn（OH）4，正极电极反应式为Ag2O2＋4e－＋2H2O 2Ag
＋4OH－，负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－ Zn（OH
，所以该电池总反应式为Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O
2K2Zn（OH）4＋2Ag。
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感谢欣赏
THE END
