第3课时 化学电源
1.（2024·黑龙江学业考试）电池放电后不能充电的电池属于一次电池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是（ ）
A.铅酸蓄电池 B.锌锰干电池
C.镍氢电池 D.锂离子电池
2.工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是（ ）
A.两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液
B.通入氢气的电极为电池的负极
C.电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动
D.通氯气的电极反应为Cl2＋2e－2Cl－
3.碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。下列说法正确的是（ ）
A.Zn为正极，MnO2为负极
B.该电池为二次电池
C.负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2
D.工作时电子由MnO2经外电路流向Zn
4.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示，其放电时的电池反应为PbO2（s）＋Pb（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）＋2H2O（l），根据此反应判断下列叙述中正确的是（ ）
A.PbO2是负极
B.Pb是负极
C.PbO2得电子，被氧化
D.电池放电时，电解质溶液的酸性增强
5.（2024·广州高一期末）我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A.锂为负极，发生还原反应
B.Li＋移向正极并在正极得电子
C.电子由锂→有机电解质→固体电解质→水溶液→石墨
D.电池工作时的总反应为2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑
6.如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOx的生成，某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。
（1）使用时，空气从 口通入（填“A”或“B”）；当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗O2的体积 L（标准状况下）。
（2）假设使用的“燃料”是甲烷（CH4），a极的电极反应式为 。
7.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解质溶液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（ ）
A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2
B.负极反应式为Mg＋2OH－－2e－Mg（OH）2
C.活性炭可以加快O2 在负极上的反应速率
D.电子的移动方向为由a经外电路到b
8.某新型燃料电池以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，装置如图所示，下列有关说法不正确的是（ ）
A.通入H2的一极为负极 B.通入N2的一极电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N
C.电池工作过程中左右两边区域溶液pH逐渐减小 D.物质A是NH4Cl
9.铅酸蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，下列说法正确的是（ ）
A.铅酸蓄电池属于二次电池
B.当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol
C.铅酸蓄电池放电时负极质量减小，正极质量增加
D.铅酸蓄电池放电时电子由负极经过溶液定向移动到正极
10.（2023·咸阳月考）某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只允许阴离子通过，总反应为Zn＋H2O2＋2H＋Zn2＋＋2H2O，下列说法正确的是（ ）
A.石墨为电池的负极
B.电子由Zn电极经外电路流向石墨电极
C.Zn极发生还原反应
D.电池工作时，H2O2被氧化
11. （2024·芜湖开学考试）氢燃料电池汽车具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，从而备受关注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.燃料电池堆发电时还原剂是H2
B.工业上利用过氧化钠与水反应制氧气
C.因为氢气易液化，所以氢燃料电池续航能力强
D.燃料电池堆产生标准状况下22.4 L H2O转移2 mol电子
12.（1）将CH4与O2的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。
①实验测得OH－向B电极移动，则 （填“A”或“B”）处电极入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为 。
（2）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，原电池负极的电极反应为 ；放电时每转移3 mol电子，有 mol K2FeO4被还原，正极附近溶液的碱性 （填“增强”“不变”或“减弱”）。
13.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
（1）氢氧燃料电池在导线中电流的方向为 （用a、b表示）。
（2）负极反应为 。
（3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的贮氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2OLiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
第3课时 化学电源
1.B 铅酸蓄电池属于二次电池，A错误；锌锰干电池放电后不能再充电，属于一次电池，B正确；镍氢电池放电后可充电，属于二次电池，C错误；锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，D错误。
2.C 将氢气、氯气的反应设计成燃料电池制备盐酸，必须用稀盐酸作电解质溶液，以免带入新杂质。通入可燃性的H2的电极作负极，负极反应为H2－2e－2H＋，通入助燃气Cl2的电极作正极，正极反应为Cl2＋2e－2Cl－，总反应为H2＋Cl22HCl。在电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
3.C Zn的化合价升高，Zn为负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2，Mn元素的化合价降低，MnO2为正极，A错误，C正确；碱性锌锰电池为一次电池，B错误；工作时电子由Zn经外电路流向MnO2，D错误。
4.B 根据电池反应知，放电过程中Pb失去电子，作负极，B项正确；PbO2得电子被还原，作正极，A、C项错误；由于原电池在放电过程中消耗硫酸，故电解质溶液的酸性减弱，D项错误。
5.D Li是活泼金属，锂为负极，锂失电子发生氧化反应，A错误；电池中阳离子移向正极，Li＋移向正极，水电离的H＋在正极得电子生成H2，B错误；电子由锂→导线→石墨，C错误；锂在负极失电子生成Li＋，水在正极得电子生成H2，电池工作时的总反应为2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑，D正确。
6.（1）B 2.24 （2）CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O
解析：（1）由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入；b为正极，电极反应式为O2＋H2O＋4e－4OH－，当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗0.1 mol O2，标况下氧气的体积为V＝0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。（2）假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O。
7.C 由题给信息和题图可知，电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2，A正确；负极反应式为Mg＋2OH－－2e－Mg（OH）2，B正确；氧气在正极反应，所以活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，C错误；根据原电池原理，电子从负极流出，经外电路流向正极，即电子由a经外电路到b，D正确。
8.C 放电过程中，负极失去电子，电极反应式为H2－2e－2H＋，则通入H2的一极为负极，A正确；通入N2的一极为正极，正极得电子发生还原反应，即氮气被还原生成N，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N，B正确；正极的电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N，反应中消耗氢离子，则电池工作过程中左边区域溶液pH逐渐增大，负极反应中生成H＋，则右边区域溶液pH逐渐减小，C错误；根据负极和正极的电极反应式可得到该电池的总反应为N2＋3H2＋2H＋2N，因此物质A为NH4Cl，D正确。
9.A 铅酸蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池，A正确；根据总反应式Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，当电路中转移 0.2 mol 电子时，消耗的H2SO4为0.2 mol，B错误；由负极反应式：Pb＋S－2e－PbSO4可知，铅酸蓄电池放电时负极质量增加，由正极反应式：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O可知，正极质量也增加，C错误；铅酸蓄电池放电时电子由负极经过导线定向移动到正极，电子不能经过电解质溶液，D错误。
10.B 从图中可以看出，右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极为正极，A不正确；电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，B正确；Zn极为负极，负极发生氧化反应，C不正确；电池工作时，正极发生反应H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，H2O2得电子被还原，D不正确。
11.A 该燃料电池为酸性氢燃料电池，根据电子或H＋移动方向可知，左侧电极为负极，通入燃料氢气，右侧电极为正极，通入氧化剂氧气或空气，负极反应式为H2－2e－2H＋，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O。燃料电池堆发电时，H2发生失电子的氧化反应，作还原剂，A正确；工业上常用分离空气法制备氧气，过氧化钠与水反应制氧气的成本太高，B错误；氢气不易液化，C错误；标准状况下H2O不是气态，则标准状况下22.4 L H2O的物质的量大于1 mol，转移电子大于2 mol，D错误。
12.（1）①B ②9.6 mol
（2）Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2 1 增强
解析：（1）①实验测得OH－向B电极移动，则B电极是负极，因此B处通入的是甲烷。②甲烷的体积为33.6 L（标准状况下），其物质的量是1.5 mol，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80％×8＝9.6 mol。
（2）反应中锌失去电子，则原电池负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2；铁元素化合价从＋6价降低到＋3价，因此放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。正极附近溶液的碱性增强。
13.（1）由b到a （2）H2＋2OH－－2e－2H2O （3）①Li H2O ②8.71×10－4 ③32
解析：（1）氢氧燃料电池中氢气失去电子被氧化，为负极；氧气获得电子被还原，为正极，电流由正极经导线流向负极，即由b到a。（2）负极上氢气失电子生成的H＋和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2＋2OH－－2e－2H2O。（3）①氢化锂中Li的化合价为＋1价，H的化合价为－1价，则反应2Li＋H22LiH中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂；反应LiH＋H2OLiOH＋H2↑中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂。②根据化学反应方程式Ⅰ可知2n（H2）＝n（LiH），224 L H2的物质的量为10 mol，则生成的LiH为20 mol，其质量为20 mol×（7＋1）g·mol－1＝160 g，V（LiH）＝＝≈195 cm3，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为∶224 L≈8.71×10－4。
③根据化学方程式Ⅱ可知20 mol LiH可以生成20 mol H2，实际参加反应的H2为20 mol×80％＝16 mol，1 mol H2转化为1 mol H2O，转移2 mol电子，所以16 mol H2参与反应可转移32 mol电子。
4 / 4第3课时 化学电源
课程 标准 1.知道一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源的特点，能正确书写简单电池的电极反应式。 2.通过化学电源的学习，体会新型电池的重要性，体会提高燃料燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性
分点突破（一） 化学电源
1.一次电池——锌锰干电池
工作 原理 负极 锌被氧化，逐渐消耗
正极 被还原
电解质 —
特点 放电后 充电
便于携带，价格低
2.二次电池
3.燃料电池
1.氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液。
（1）若电解质溶液为稀硫酸，正极反应式为 ，负极反应式为 。
（2）若电解质溶液为KOH溶液，正极反应式为 ，负极反应式为 。
（3）两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？
2.铅酸蓄电池常用作汽车电源，其结构如图所示。放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 。
（1）负极材料是 ，正极材料是 ，电解质溶液是 。
（2）工作时，电解质溶液中的H＋移向 极。
（3）工作时，电解质溶液中的硫酸浓度 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。
1.下列有关锌锰干电池的说法正确的是（ ）
A.锌外壳是负极，碳棒是正极
B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C.在外电路中电流从锌外壳流向碳棒
D.在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动
2.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述正确的是（ ）
A.Pb是正极
B.PbO2得电子，被氧化
C.负极反应是Pb＋S－2e－PbSO4
D.电池放电时，溶液的酸性增强
3.下列电池工作时，O2在正极得电子的是（ ）
A B C D
锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
分点突破（二） 电极反应式的书写
1.我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3。可用作灯塔所需的电池。已知：海水呈弱碱性。
（1）铝板在该电池中作 极，电极反应式为 。
（2）铂电极作 极，电极反应式为 。
2.高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH 。
负极反应式为 ，正极反应式为 。
电极反应式的书写
（1）负极反应式的书写
①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化
若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn－2e－Zn2＋，Cu－2e－Cu2＋。
若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋S－2e－PbSO4。
②负极材料本身不反应
氢氧（酸性）燃料电池，负极反应为H2－2e－2H＋；氢氧（碱性）燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－2H2O。
（2）正极反应式的书写
首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧（酸性）燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O；
氢氧（碱性）燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－。
1.（2024·九江联考）科学家研制出了一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上，形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）。下列有关说法正确的是（ ）
A.电池的正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－2MnO（OH）
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 mol MnO（OH），电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO（OH）既是氧化产物又是还原产物
2.（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。
①上述生产硫酸的总反应式为 ，b电极是 （填“正”或“负”）极，b电极反应式为 ，a 电极发生 （填“氧化反应”或“还原反应”）。
②生产过程中H＋ 向 （填“a”或“b”）电极移动。
（2）将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极为负极，其电极反应式为 ，该燃料电池总反应式为 ，电池在放电过程中溶液的pH 将 （填“增大”“减小”或“不变”）。
新型化学电源（探究与创新）
【典例1】 锂（Li）—空气电池的工作原理如图所示。已知该电池的总反应为4Li＋O2＋2H2O4LiOH。
回答下列问题：
（1）请判断该电池的正、负极。
（2）写出该电池的正极反应式。
（3）电池工作时，Li＋向哪一极移动？
【典例2】 已知：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。磷酸铁锂电池装置如图所示。其中正极材料橄榄石形LiFePO4通过黏合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。
（1）电池工作时的总反应为Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C，则放电时，Li＋迁移方向为 （填“由左向右”或“由右向左”），图中聚合物隔膜应为 （填“阳”或“阴”）离子交换膜。
（2）负极反应式为 。
【规律方法】
1.书写陌生电池的电极反应式
第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应的物质。
第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。
第三步：写出比较容易书写的电极反应式。
第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。
2.陌生电池中离子的移动方向
阴离子移向负极（发生氧化反应的电极）、阳离子移向正极（发生还原反应的电极）。
【迁移应用】
1.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极。下列说法正确的是（ ）
A.正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－
B.负极反应为Al＋3OH－－3e－Al（OH）3↓
C.电池在工作过程中电解质溶液的碱性增强
D.电池工作时，电子从正极通过外电路流向负极
2.一种锂—空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0 或1）。下列说法正确的是（ ）
A.多孔碳材料电极为负极
B.锂电极发生氧化反应
C.电池工作时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
D.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－
1.对化学电源的叙述正确的是（ ）
A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C.化学电源均是安全、无污染的
D.化学电源即为可充电电池
2.碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）。下列说法错误的是（ ）
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子，理论上锌的质量减小6.5 g
3.燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气（或空气）反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（ ）
A.负极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－ B.负极反应：CH4＋8OH－－8e－CO2＋6H2O
C.随着放电的进行，溶液的c（OH－）不变 D.放电时溶液中的阴离子向负极移动
4.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应如下：
Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－
总反应为Ag2O＋ZnZnO＋2Ag
（1）Zn是 极，Ag2O 发生 反应。
（2）电子由 （填“Zn”或“Ag2O”，下同）极流向 极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是 g。
（3）在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量 （填“增大”“减小”或“不变”）。
第3课时 化学电源
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.锌筒 石墨棒 二氧化锰 氯化铵糊 不能 2.铅酸蓄 锂离子 化学能 电能 化学能 氧化还原 3.燃料 氧化剂 化学能 电能 清洁 安全 高效
探究活动
1.（1）提示：O2＋4e－＋4H＋2H2O
H2－2e－2H＋
（2）提示：O2＋4e－＋2H2O4OH－
H2－2e－＋2OH－2H2O
（3）提示：产物为水，故碱性环境中pH减小，酸性环境中pH增大。
2.（1）提示：Pb PbO2 H2SO4
（2）提示：正
（3）提示：减小
（4）提示：负极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，外电路中转移2 mol电子，负极板增加1 mol S的质量，即96 g。
自主练习
1.A A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，碳棒是正极，正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，错误；C项，在外电路中电流从碳棒流向锌外壳，错误；D项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，错误。
2.C 从铅酸蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性减弱。
3.C 氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O22H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
分点突破（二）
探究活动
1.（1）提示：负 4Al－12e－＋12OH－4Al（OH）3
（2）提示：正 3O2＋6H2O＋12e－12OH－
2.提示：3Zn＋6OH－－6e－3Zn（OH）2
2Fe＋8H2O＋6e－2Fe（OH）3＋10OH－
自主练习
1.B 根据电池总反应Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）知，反应中Zn被氧化，为电池的负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋ H2O，MnO2被还原，为电池的正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－。由以上分析知，正极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－，A错误； Zn为电池的负极，MnO2为正极，涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2，B正确；由MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－知，每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子，电池中转移NA个电子，C错误；MnO2被还原，MnO（OH）是还原产物，D错误。
2.（1）①2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4 正 O2＋4H＋＋4e－2H2O 氧化反应 ②b
（2）CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O
CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O 减小
解析：（1）题给原电池中，二氧化硫失电子，发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极，通入氧气的电极是正极，负极反应式为SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，生产过程中H＋由a电极移向b电极。（2）由CH4和O2构成的碱性燃料电池中，CH4发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，正极为通入氧气的一极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O 。
【关键能力·细培养】
【典例1】 （1）提示：Li电极是原电池的负极；通入空气的一极是正极。
（2）提示：O2＋2H2O＋4e－4OH－。
（3）提示：Li＋向正极移动。
【典例2】 提示：（1）由右向左 阳
（2）LixC6－xe－xLi＋＋6C
迁移应用
1.A 正极O2得电子，正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－，A项正确；铝合金作负极，失电子变成Al3＋，Al3＋与OH－反应生成[Al（OH）4]－，负极反应为Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，B项错误；电池总反应为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O4[Al（OH）4]－，反应中消耗OH－，导致溶液碱性减弱，C项错误；电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，D项错误。
2.B 多孔碳材料电极是惰性电极，作正极，A错误；锂电极是活性电极作电池的负极，发生氧化反应，B正确；电池工作时，电子由负极流向正极，C错误；该电池为非水电解质体系，故正极上O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x，D错误。
【教学效果·勤检测】
1.A 由于化学电源是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位，A正确，B错误；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染，C错误；有些化学电源是可充电电池（如镍镉电池），有些是不可充电的（如干电池），D错误。
2.C 根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O，A正确；正极电极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－，B正确；原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；根据锌电极反应式Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O 可知，外电路中每通过0.2 mol电子，有0.1 mol锌参加反应，其质量为6.5 g，D正确。
3.D O2＋2H2O＋4e－4OH－应为正极反应，A项错误；燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，B项错误；由于部分碱液和二氧化碳反应，因此溶液的c（OH－）将减小，C项错误。
4.（1）负 还原 （2）Zn Ag2O 32.5 （3）不变
解析：（1）根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Zn作负极，Ag2O得电子，被还原，发生还原反应。（2）发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗Zn的质量是 32.5 g。（3）电池中KOH只起到增强导电性的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。
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第3课时 化学电源
课
程 标
准 1.知道一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源的特点，能正
确书写简单电池的电极反应式。
2.通过化学电源的学习，体会新型电池的重要性，体会提高燃料
燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性
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
1. 一次电池——锌锰干电池
工作 原理 负极 锌被氧化，逐渐消耗
正极 被还原
电解质 —
特点 放电后 充电 便于携带，价格低 锌筒
石墨棒
二氧化锰
氯化铵糊
不能
2. 二次电池
3. 燃料电池
1. 氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液。
（1）若电解质溶液为稀硫酸，正极反应式为 ，负极反应式
为 。
提示：O2＋4e－＋4H＋ 2H2O
H2－2e－ 2H＋
（2）若电解质溶液为KOH溶液，正极反应式为 ，负极反应式
为 。
提示：O2＋4e－＋2H2O 4OH－
H2－2e－＋2OH－ 2H2O
（3）两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？
提示：产物为水，故碱性环境中pH减小，酸性环境中pH
增大。
2. 铅酸蓄电池常用作汽车电源，其结构如图所示。放电时其电池反应
如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 。
（1）负极材料是 ，正极材料是 ，电解质溶液是 。
提示：Pb PbO2 H2SO4
（2）工作时，电解质溶液中的H＋移向 极。
提示：正
（3）工作时，电解质溶液中的硫酸浓度 （填“增大”“减
小”或“不变”）。
提示：减小
（4）当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质
量增加 g。
提示：负极反应式为Pb－2e－＋S PbSO4，外电路中
转移2 mol电子，负极板增加1 mol S 的质量，即96 g。
1. 下列有关锌锰干电池的说法正确的是（ ）
A. 锌外壳是负极，碳棒是正极
B. 在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C. 在外电路中电流从锌外壳流向碳棒
D. 在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动
解析： A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，碳棒是正极，
正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，错误；C项，在
外电路中电流从碳棒流向锌外壳，错误；D项，电池内部，阳离子
向正极碳棒移动，错误。
2. 汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其放电时的原电池反应如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙
述正确的是（ ）
A. Pb是正极
B. PbO2得电子，被氧化
D. 电池放电时，溶液的酸性增强
解析： 从铅酸蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb
失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到
电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液
的酸性减弱。
3. 下列电池工作时，O2在正极得电子的是（ ）
A B C D
锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池
解析： 氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2 2H2O，因而正
极是O2得电子发生还原反应。
分点突破（二） 电极反应式的书写
1. 我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电
池总反应为4Al＋3O2＋6H2O 4Al（OH）3。可用作灯塔所需的
电池。已知：海水呈弱碱性。
（1）铝板在该电池中作 极，电极反应式
为 。
提示：负 4Al－12e－＋12OH－ 4Al（OH）3
（2）铂电极作 极，电极反应式为
。
提示：正 3O2＋6H2O＋12e－ 12OH－
2. 高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe
（OH）3＋4KOH 。
负极反应式为 ，正极反应式为 。
提示：3Zn＋6OH－－6e－ 3Zn（OH）2 2Fe ＋8H2O＋6e－
2Fe（OH）3＋10OH－
电极反应式的书写
（1）负极反应式的书写
①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化
若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属
阳离子，如Zn－2e－ Zn2＋，Cu－2e－ Cu2＋。
若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应
合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋S －2e－
PbSO4。
②负极材料本身不反应
氢氧（酸性）燃料电池，负极反应为H2－2e－ 2H＋；氢氧
（碱性）燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。
（2）正极反应式的书写
首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其
次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧（酸性）燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－
2H2O；
氢氧（碱性）燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
1. （2024·九江联考）科学家研制出了一种薄如纸片，可剪裁、能折
叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上，形
成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn
＋2MnO2＋H2O ZnO＋2MnO（OH）。下列有关说法正确的是
（ ）
B. 涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C. 每生成1 mol MnO（OH），电池中转移2NA个电子
D. 电池中MnO（OH）既是氧化产物又是还原产物
解析： 根据电池总反应Zn＋2MnO2＋H2O ZnO＋2MnO
（OH）知，反应中Zn被氧化，为电池的负极，电极反应式为Zn－
2e－＋2OH－ ZnO＋ H2O，MnO2被还原，为电池的正极，电极
反应式为MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－。由以上分析
知，正极反应式为MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－，A错
误； Zn为电池的负极，MnO2为正极，涂在纸上的电极材料是Zn和
MnO2，B正确；由MnO2＋e－＋H2O MnO（OH）＋OH－知，
每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子，电池中转移NA个电子，
C错误；MnO2被还原，MnO（OH）是还原产物，D错误。
2. （1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。
②生产过程中H＋ 向 （填“a”或“b”）
电极移动。
2SO2＋O2＋2H2O 2H2SO4
正
O2＋4H＋＋4e
－ 2H2O
氧化反应
b
解析： 题给原电池中，二氧化硫失电子，发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极，通入氧气的电极是正极，负极反应式为SO2＋2H2O－2e－ S ＋4H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，生产过程中H＋由a电极移向b电极。
CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O
CH4＋2O2＋2OH－ C ＋
3H2O
减小
解析： 由CH4和O2构成的碱性燃料电池中，CH4发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－ C ＋7H2O，正极为通入氧气的一极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－ C ＋3H2O 。
关键能力·细培养
2
互动探究 深化认知
新型化学电源（探究与创新）
【典例1】 锂（Li）—空气电池的工作原理如图所示。已知该电池的
总反应为4Li＋O2＋2H2O 4LiOH。
回答下列问题：
（1）请判断该电池的正、负极。
提示：Li电极是原电池的负极；通入空气的一极是正极。
（2）写出该电池的正极反应式。
提示：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－。
（3）电池工作时，Li＋向哪一极移动？
提示：Li＋向正极移动。
【典例2】 已知：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜
只允许阴离子通过。磷酸铁锂电池装置如图所示。其中正极材料橄榄
石形LiFePO4通过黏合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔
表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。
（1）电池工作时的总反应为Li1－xFePO4＋LixC6 LiFePO4＋6C，
则放电时，Li＋迁移方向为 （填“由左向右”或“由右向
左”），图中聚合物隔膜应为 （填“阳”或“阴”）离子
交换膜。
提示： 由右向左 阳
（2）负极反应式为 。
提示： LixC6－xe－ xLi＋＋6C
【规律方法】
1. 书写陌生电池的电极反应式
第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应
的物质。
第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生
反应。
第三步：写出比较容易书写的电极反应式。
第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应
式，即得另一极的电极反应式。
2. 陌生电池中离子的移动方向
阴离子移向负极（发生氧化反应的电极）、阳离子移向正极（发生
还原反应的电极）。
【迁移应用】
1. 可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaOH溶液为电解质
溶液，铝合金为负极。下列说法正确的是（ ）
C. 电池在工作过程中电解质溶液的碱性增强
D. 电池工作时，电子从正极通过外电路流向负极
解析： 正极O2得电子，正极反应为O2＋2H2O＋4e－ 4OH
－，A项正确；铝合金作负极，失电子变成Al3＋，Al3＋与OH－反应
生成[Al（OH）4]－，负极反应为Al＋4OH－－3e－ [Al（OH）
4]－，B项错误；电池总反应为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O 4[Al
（OH）4]－，反应中消耗OH－，导致溶液碱性减弱，C项错误；电
池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，D项错误。
2. 一种锂—空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li＋在多孔碳材
料电极处生成Li2O2－x（x＝0 或1）。下列说法正确的是（ ）
A. 多孔碳材料电极为负极
B. 锂电极发生氧化反应
C. 电池工作时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
解析： 多孔碳材料电极是惰性电极，作正极，A错误；锂电极
是活性电极作电池的负极，发生氧化反应，B正确；电池工作时，
电子由负极流向正极，C错误；该电池为非水电解质体系，故正极
上O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x，D错误。
教学效果·勤检测
3
强化技能 查缺补漏
1. 对化学电源的叙述正确的是（ ）
A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C. 化学电源均是安全、无污染的
D. 化学电源即为可充电电池
解析： 由于化学电源是化学能与电能的直接转化，节省了许多
中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但
火力发电仍居世界耗电量的首位，A正确，B错误；化学电源一般
较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的
污染，C错误；有些化学电源是可充电电池（如镍镉电池），有些
是不可充电的（如干电池），D错误。
2. 碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢
氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O ZnO＋
2MnO（OH）。下列说法错误的是（ ）
A. 电池工作时，锌失去电子
C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D. 外电路中每通过0.2 mol电子，理论上锌的质量减小6.5 g
解析： 根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn＋
2OH－－2e－ ZnO＋H2O，A正确；正极电极反应式为MnO2＋
H2O＋e－ MnO（OH）＋OH－，B正确；原电池工作时，电子
由负极通过外电路流向正极，C错误；根据锌电极反应式Zn＋2OH
－－2e－ ZnO＋H2O 可知，外电路中每通过0.2 mol电子，有0.1
mol锌参加反应，其质量为6.5 g，D正确。
3. 燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气（或空气）反应将
化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷
燃料电池的说法正确的是（ ）
C. 随着放电的进行，溶液的c（OH－）不变
D. 放电时溶液中的阴离子向负极移动
解析： O2＋2H2O＋4e－ 4OH－应为正极反应，A项错误；
燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反
应转化成碳酸根离子，所以负极反应为CH4＋10OH－－8e－
C ＋7H2O，B项错误；由于部分碱液和二氧化碳反应，因此溶
液的c（OH－）将减小，C项错误。
4. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极
分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应如下：
Zn＋2OH－－2e－ ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋2OH－
总反应为Ag2O＋Zn ZnO＋2Ag
（1）Zn是 极，Ag2O 发生 反应。
解析： 根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Zn
作负极，Ag2O得电子，被还原，发生还原反应。
负
还原
（2）电子由 （填“Zn”或“Ag2O”，下同）极流向
极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是
g。
解析： 发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正
极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当外电路中通过1
mol电子时，负极消耗Zn的质量是 32.5 g。
Zn
Ag2O
32.5
（3）在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量
（填“增大”“减小”或“不变”）。
解析： 电池中KOH只起到增强导电性的作用，不参与
反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。
不
变
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. （2024·黑龙江学业考试）电池放电后不能充电的电池属于一次电
池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是（ ）
A. 铅酸蓄电池 B. 锌锰干电池
C. 镍氢电池 D. 锂离子电池
解析： 铅酸蓄电池属于二次电池，A错误；锌锰干电池放电后
不能再充电，属于一次电池，B正确；镍氢电池放电后可充电，属
于二次电池，C错误；锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，
D错误。
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2. 工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐
酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备
盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的
是（ ）
A. 两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液
B. 通入氢气的电极为电池的负极
C. 电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动
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解析： 将氢气、氯气的反应设计成燃料电池制备盐酸，必须用
稀盐酸作电解质溶液，以免带入新杂质。通入可燃性的H2的电极作
负极，负极反应为H2－2e－ 2H＋，通入助燃气Cl2的电极作正
极，正极反应为Cl2＋2e－ 2Cl－，总反应为H2＋Cl2 2HCl。
在电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
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3. 碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnO（OH）＋
Zn（OH）2。下列说法正确的是（ ）
A. Zn为正极，MnO2为负极
B. 该电池为二次电池
D. 工作时电子由MnO2经外电路流向Zn
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解析： Zn的化合价升高，Zn为负极，电极反应式为Zn＋2OH－
－2e－ Zn（OH）2，Mn元素的化合价降低，MnO2为正极，A
错误，C正确；碱性锌锰电池为一次电池，B错误；工作时电子由
Zn经外电路流向MnO2，D错误。
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4. 汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示，其放电时的电
池反应为PbO2（s）＋Pb（s）＋2H2SO4（aq） 2PbSO4（s）＋
2H2O（l），根据此反应判断下列叙述中正确的是（ ）
A. PbO2是负极
B. Pb是负极
C. PbO2得电子，被氧化
D. 电池放电时，电解质溶液的酸性增强
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解析： 根据电池反应知，放电过程中Pb失去电子，作负极，B
项正确；PbO2得电子被还原，作正极，A、C项错误；由于原电池
在放电过程中消耗硫酸，故电解质溶液的酸性减弱，D项错误。
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5. （2024·广州高一期末）我国科学家发明的一种可控锂水电池的工
作原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A. 锂为负极，发生还原反应
B. Li＋移向正极并在正极得电子
C. 电子由锂→有机电解质→固体电解质→水溶液→石墨
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解析： Li是活泼金属，锂为负极，锂失电子发生氧化反应，A
错误；电池中阳离子移向正极，Li＋移向正极，水电离的H＋在正极
得电子生成H2，B错误；电子由锂→导线→石墨，C错误；锂在负
极失电子生成Li＋，水在正极得电子生成H2，电池工作时的总反应
为2Li＋2H2O 2LiOH＋H2↑，D正确。
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6. 如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOx的生成，某种燃料电
池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。
（1）使用时，空气从 口通入（填“A”或“B”）；当外电路
通过0.4 mol的电子时，消耗O2的体积 L（标准状况下）。
B
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解析： 由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入；b为正极，电极反应式为O2＋H2O＋4e－ 4OH－，当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗0.1 mol O2，标况下氧气的体积为V＝0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。
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解析： 假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O。
CH4－8e－＋10OH－ C ＋7H2O
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7. 一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解质溶液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（ ）
C. 活性炭可以加快O2 在负极上的反应速率
D. 电子的移动方向为由a经外电路到b
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解析： 由题给信息和题图可知，电池总反应式为2Mg＋O2＋
2H2O 2Mg（OH）2，A正确；负极反应式为Mg＋2OH－－2e－
Mg（OH）2，B正确；氧气在正极反应，所以活性炭可以加快
O2在正极上的反应速率，C错误；根据原电池原理，电子从负极流
出，经外电路流向正极，即电子由a经外电路到b，D正确。
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8. 某新型燃料电池以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶
液，装置如图所示，下列有关说法不正确的是（ ）
A. 通入H2的一极为负极
C. 电池工作过程中左右两边区域溶液pH逐渐减小
D. 物质A是NH4Cl
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解析： 放电过程中，负极失去电子，电极反应式为H2－2e－
2H＋，则通入H2的一极为负极，A正确；通入N2的一极为正
极，正极得电子发生还原反应，即氮气被还原生成N ，电极反
应式为N2＋6e－＋8H＋ 2N ，B正确；正极的电极反应式为
N2＋6e－＋8H＋ 2N ，反应中消耗氢离子，则电池工作过程
中左边区域溶液pH逐渐增大，负极反应中生成H＋，则右边区域溶
液pH逐渐减小，C错误；根据负极和正极的电极反应式可得到该电
池的总反应为N2＋3H2＋2H＋ 2N ，因此物质A为NH4Cl，D
正确。
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9. 铅酸蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，
下列说法正确的是（ ）
A. 铅酸蓄电池属于二次电池
B. 当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol
C. 铅酸蓄电池放电时负极质量减小，正极质量增加
D. 铅酸蓄电池放电时电子由负极经过溶液定向移动到正极
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解析： 铅酸蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池，A正
确；根据总反应式Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，当电路
中转移 0.2 mol 电子时，消耗的H2SO4为0.2 mol，B错误；由负极
反应式：Pb＋S －2e－ PbSO4可知，铅酸蓄电池放电时负极
质量增加，由正极反应式：PbO2＋4H＋＋S ＋2e－ PbSO4＋
2H2O可知，正极质量也增加，C错误；铅酸蓄电池放电时电子由负
极经过导线定向移动到正极，电子不能经过电解质溶液，D错误。
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10. （2023·咸阳月考）某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只
允许阴离子通过，总反应为Zn＋H2O2＋2H＋ Zn2＋＋2H2O，
下列说法正确的是（ ）
A. 石墨为电池的负极
B. 电子由Zn电极经外电路流向石墨电极
C. Zn极发生还原反应
D. 电池工作时，H2O2被氧化
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解析： 从图中可以看出，右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极
为正极，A不正确；电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，
则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，B正确；Zn极为负极，
负极发生氧化反应，C不正确；电池工作时，正极发生反应H2O2
＋2H＋＋2e－ 2H2O，H2O2得电子被还原，D不正确。
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11. （2024·芜湖开学考试）氢燃料电池汽车具备五大优势：零排放、
零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，从而备受关注。某
氢燃料电池汽车的结构如图所示，下列说法正确的是（ ）
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A. 燃料电池堆发电时还原剂是H2
B. 工业上利用过氧化钠与水反应制氧气
C. 因为氢气易液化，所以氢燃料电池续航能力强
D. 燃料电池堆产生标准状况下22.4 L H2O转移2 mol电子
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解析： 该燃料电池为酸性氢燃料电池，根据电子或H＋移动方
向可知，左侧电极为负极，通入燃料氢气，右侧电极为正极，通
入氧化剂氧气或空气，负极反应式为H2－2e－ 2H＋，正极反
应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O。燃料电池堆发电时，H2发生失
电子的氧化反应，作还原剂，A正确；工业上常用分离空气法制
备氧气，过氧化钠与水反应制氧气的成本太高，B错误；氢气不
易液化，C错误；标准状况下H2O不是气态，则标准状况下22.4 L
H2O的物质的量大于1 mol，转移电子大于2 mol，D错误。
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12. （1）将CH4与O2的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如
图所示（A、B为多孔碳棒）。
①实验测得OH－向B电极移动，则 （填“A”或“B”）处电极
入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能
量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为 。
B
9.6 mol
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解析： ①实验测得OH－向B电极移动，则B电极是负极，因此B处通入的是甲烷。②甲烷的体积为33.6 L（标准状况下），其物质的量是1.5 mol，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80％×8＝9.6 mol。
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Zn－2e－＋2OH－ Zn
（OH）2
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增强
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解析： 反应中锌失去电子，则原电池负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2；铁元素化合价从＋6价降低到＋3价，因此放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被
还原。正极附近溶液的碱性增强。
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13. 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
（1）氢氧燃料电池在导线中电流的方向为
（用a、b表示）。
由b到a
解析： 氢氧燃料电池中氢气失去电子被氧化，为负极；氧气获得电子被还原，为正极，电流由正极经导线流向负极，即由b到a。
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（2）负极反应为 。
H2＋2OH－－2e－ 2H2O
解析：负极上氢气失电子生成的H＋和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。
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Ⅰ.2Li＋H2 2LiH
Ⅱ.LiH＋H2O LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，
生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化
率为80％，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
Li
H2O
8.71×10－4
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（3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提
供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的贮氢材料，吸氢和放氢原理如下：
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解析：①氢化锂中Li的化合价为＋1价，H的化合价为－1价，则反应2Li＋H2 2LiH中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂；反应LiH＋H2O LiOH＋H2↑中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂。
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②根据化学反应方程式Ⅰ可知2n（H2）＝n（LiH），224 L H2的物质
的量为10 mol，则生成的LiH为20 mol，其质量为20 mol×（7＋1）
g·mol－1＝160 g，V（LiH）＝ ＝ ≈195 cm3，生成的LiH
体积与被吸收的H2体积比为 ∶224 L≈8.71×10－4。
③根据化学方程式Ⅱ可知20 mol LiH可以生成20 mol H2，实际参加反
应的H2为20 mol×80％＝16 mol，1 mol H2转化为1 mol H2O，转移2
mol电子，所以16 mol H2参与反应可转移32 mol电子。
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感谢欣赏
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