高考化學(xué)總復(fù)習(xí)專題六原電池化學(xué)電源教案蘇教版

第二單元原電池化學(xué)電源

■考點(diǎn)1原電池的工作原理

［教材基礎(chǔ)一自熱身］

1.原電池

（1）概念：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）構(gòu)成條件

①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生（一般是活動(dòng)性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)）。

②活動(dòng)性不同的兩電極（金屬或石墨）。

③形成閉合回路。形成閉合回路需三個(gè)條件：電解質(zhì)溶液;兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解

質(zhì)溶液中。

2.原電池的工作原理

圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。

［說明］（1）圖乙鹽橋中通常裝有含瓊脂的KC1飽和溶液。

（2）鹽橋的作用：使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。

電極名稱負(fù)極正極

電極材料Zn片Cu片

電極反應(yīng)Zn—2e-：=Zn2+Cu2++2e-=Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片

3.原電池工作時(shí)導(dǎo)電粒子流向（如圖）

不***fla*向

J電?質(zhì)*Mt

電子流向（外電路）：負(fù)極一導(dǎo)線一正極（電流方向與電子流向相反）。

離子流向（內(nèi)電路）：陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。

［注意］無論在原電池中還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。

［知能深化一掃盲點(diǎn)］

1.一般情況下，常采用以下方法判斷原電池的正極和負(fù)極

判斷方法負(fù)極正極

①電極材料較活潑金屬較不活潑金屬或石墨

②通入物通入還原劑的電極通入氧化劑的電極

③兩極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極

④電子流向電子流出的電極電子流入的電極

（或電流方向）（或電流流入的電極）（或電流流出的電極）

⑤離子流向陰離子流向的電極陽離子流向的電極

⑥電極質(zhì)量變化質(zhì)量減小的電極質(zhì)量增加的電極

⑦有無氣泡一有氣泡產(chǎn)生的電極

2.特殊情況

（1）金屬的活動(dòng)性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動(dòng)性：在中性或酸性溶液中活動(dòng)性：Mg>Al；而

在堿性溶液中，A1可以與反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與A1用導(dǎo)線連接后放入NaOH溶液中，A1是負(fù)

極，Mg是正極。

（2）Fe、Cu相連，浸入稀HNOs中，F(xiàn)e作負(fù)極；浸在濃HNO3中，Cu作負(fù)極（Fe發(fā)生鈍化）。

［對(duì)點(diǎn)練］

1.分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是（）

A.①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極

B.②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為

-

6H20+6e=60H"+3H2t

C.③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe°+

+

D.④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H+2e-=H2t

解析：選B②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而A1能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子作負(fù)極；③中Fe在濃

HNOs中鈍化，Cu和濃HNOs反應(yīng)失去電子作負(fù)極，則Fe作正極，A、C錯(cuò)誤；②中電池總反應(yīng)為2Al+2NaOH

+2H20=2NaA102+3H2f,負(fù)極反應(yīng)式為2A1+8OIF—61二2八101+4正0,二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2

+6葭=60『+3H2t,B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為02+2比0+4“=40『，D錯(cuò)誤。

1.一般電極反應(yīng)式的書寫

（1）書寫步驟

02/24

(2)常見介質(zhì)

常見介質(zhì)注意事項(xiàng)

中性溶液反應(yīng)物若是H+得電子或01T失電子，則H+或均來自于水的電離

酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有0IT

堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H+

水溶液不能出現(xiàn)一

2.用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式

(1)書寫三步驟

步驟一：寫出電池總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(小一)。

步驟二：找出正、負(fù)極，失電子的電極為負(fù)極；確定溶液的酸堿性。

步驟三：寫電極反應(yīng)式。

負(fù)極反應(yīng)：還原劑一〃葭二氧化產(chǎn)物

正極反應(yīng)：氧化劑+廢一==還原產(chǎn)物

(2)書寫技巧

若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去

較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。

［對(duì)點(diǎn)練］

2.(1)有人設(shè)計(jì)出利用Oh和Oz的反應(yīng)，用箱作電極，在K0H溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似

于CH”在0?中燃燒的反應(yīng)，則負(fù)極、正極的電極反應(yīng)式為

(2)CH30cH3(二甲醛)酸性燃料電池中：總反應(yīng)式：CH30CH3+302=2C02+3H20,則正極、負(fù)極的電極反

應(yīng)式為________________________________________________

解析：(DCH4在鉗電極上發(fā)生類似于CHq在&中燃燒的反應(yīng)，即CH4-CO2,生成的CO?與K0H反應(yīng)生成

K￡03,碳元素的化合價(jià)升高，失去電子，即CH,在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4+lOOfT—8葭

=C0r+7H20；O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子，電極反應(yīng)式為。2+2壓0+4“=40『。

⑵

得到電子的02為正極，還原產(chǎn)物為H。正極反應(yīng)式為30z+12H++12e-=6H2。，失去電子的CH30cH3

為負(fù)極，氧化產(chǎn)物為COz,CH30cH3-2C0Z,需要出0提供0原子，負(fù)極反應(yīng)式為CH30cH3+3壓0—121=2€；02

+12H+,負(fù)極反應(yīng)式也可以由總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式。

--

答案：（1）負(fù)極：CH4+100H-8e=C0r+7H20

--

正極：02+2H20+4e=40H

（2）正極：3。2+12酎+12屋=6l0

+

負(fù)極：CH30CH3+3H20-12e-=2C02+12H

［題點(diǎn)全練一過高考］

題點(diǎn)一原電池的工作原理

1.有關(guān)下圖所示原電池的敘述不正確的是（）

A.電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片

B.正極的電極反應(yīng)式是Ag++e-=Ag

C.Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)

D.反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽離子移向Cu（N03）2溶液

解析：選DA項(xiàng)，該裝置是原電池，銅作負(fù)極，銀作正極，電子從銅片沿導(dǎo)線流向銀片，正確；B

項(xiàng)，正極電極反應(yīng)式為Ag++e-=Ag,正確；C項(xiàng)，銅片上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銀片上得電子發(fā)生還原

反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所

以反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽離子移向AgNOs溶液，錯(cuò)誤。

2.鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的

是（）

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

04/24

B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c（s（r）減小

C.電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加

D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡

解析：選CA項(xiàng)，Cu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電池工作過程中，SO廠不參加電

極反應(yīng)，故甲池的c（S0廠）基本不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電池工作時(shí)，甲池反應(yīng)為Zn—2鼠=Zn3乙池反應(yīng)為

Cu2++2e-=Cu,甲池中Z-+會(huì)通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，

乙池中每有64gCu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2+為65g,溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D項(xiàng)，由題干信息可

知，陰離子不能通過陽離子交換膜。

題點(diǎn)二原電池電極反應(yīng)式的書寫

3.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200。。左右時(shí)供電，卜電池總反應(yīng)為

C2H60H+302=2C02+3H20,電池示意圖如下所示。下列說法中正確［癡/匕吆的是（）

A.電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移當(dāng)二噩

B.電池工作時(shí)，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極

-+

C.a極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH+3H2。+12e=2C02+12H

D.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是4H++0z+4e-=2m0

解析：選D原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，所以質(zhì)子向電池的正極遷移，故A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，

電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，在該電池中由a極沿導(dǎo)線流向b極，故B錯(cuò)誤；a極上是乙醇失電子發(fā)生

氧化反應(yīng)，乙醇被氧化生成CO?和仁，電極反應(yīng)式為C2H5OH+3H2O—12e-=2COz+12H+,故C錯(cuò)誤；b極氧

氣得到電子被還原，電極反應(yīng)式為4H++02+4e-=2H2（）,故D正確。

4.（1）用零價(jià)鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（N0「）已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。Fe還原水體中NO「的

反應(yīng)原理如圖所示。

①作負(fù)極的物質(zhì)是O

②正極的電極反應(yīng)式是__________________________________________________

（2）通過NO,傳感器可監(jiān)測(cè)N。,的含量，其工作原理示意圖如圖所示：

①Pt電極上發(fā)生的是反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。

②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：o

答案：（1）①鐵②四「+8院+10酎=陽。+3壓0

⑵①還原②N0+（T—2e-=N（）2

考點(diǎn)2原電池原理的四大應(yīng)用

比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或可導(dǎo)電的非金屬)作正極。如有兩種金

屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，

則說明A作負(fù)極，B作正極，即可以斷定金屬活動(dòng)性：A>B。

［對(duì)點(diǎn)練］

1.M、N、P、E四種金屬，已知：?M+N2+=N+M2+；②M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO」溶液中，M表面

有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為十++2屋=E,N-2e-=N2+o

則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()

A.P>M>N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

解析：選A由①知，金屬活動(dòng)性：M>N；M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸

出，說明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：P>M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：N

>Eo

加快化學(xué)反應(yīng)速率

由于形成原電池，而使氧化還原反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量

CuSCh溶液，形成Cu-Zn原電池，加快化學(xué)反應(yīng)速率。

［對(duì)點(diǎn)練］

2.一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應(yīng)時(shí)，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成出的總量，可采取的措施是

()

A.加入少量稀NaOH溶液

B.加入少量CH3coONa固體

C.加入少量NHMS04固體

D.加入少量CuS04溶液

解析：選DA中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，壓的生成量會(huì)減少，錯(cuò)誤；B中加入C&COONa固體，在

溶液中電離出CHsCOCT會(huì)結(jié)合酎，生成醋酸，減慢反應(yīng)速率，錯(cuò)誤；C中加入NHMSOi固體，增加了H+的量,

生成的H?會(huì)增多，錯(cuò)誤；D中加入少量CuSO”溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快

反應(yīng)速率，并且不影響壓的生成量，正確。

用于金屬的防護(hù)

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用

導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。

［對(duì)點(diǎn)練］

3.利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。

(1)若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于處

06/24

⑵若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為

解析：鐵被保護(hù)，可以是作原電池的正極，或者電解池的陰極。故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處,

Fe作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵作正極，鋅作負(fù)極，稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。

答案：（DN（2）犧牲陽極的陰極保護(hù)法

._____-~設(shè)計(jì)原電池-

拆分區(qū)！3一）將K化還*反應(yīng)分成角個(gè)拿反電

I|‘還比?沿讀金4）仲虹L

選界電做MX珞演性比負(fù)做金屬或。金屬9體作

I|如*彳個(gè)率反應(yīng)分IN在彳個(gè)容客中進(jìn)〃（中

構(gòu)成閉合口躋|回通“**3!1|兩個(gè)白舞中14電?附濡版電

|才有與電IKH料用㈣就金屬陽■千

.㈣，箭合要求及反應(yīng)杵點(diǎn).■山?電池裝置用.原

?陽出電網(wǎng)由體電?及柿等

實(shí)例：根據(jù)Cu+2Ag+=Cu"+2Ag設(shè)計(jì)電池：

［對(duì)點(diǎn)練］

3+2+

4.某?；瘜W(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動(dòng)，將氧化還原反應(yīng)：2Fe+2F2Fe+l2,設(shè)計(jì)成鹽橋原

電池。提供的試劑：FeCL溶液，KI溶液；其他用品任選。請(qǐng)回答下列問題：

（1）請(qǐng)畫出設(shè)計(jì)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。

（2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為?

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，外電路導(dǎo)線中（填“有”或“無”）電流通過。

（4）平衡后向FeCL溶液中加入少量FeCL固體，當(dāng)固體全部溶解后，則此時(shí)該溶液中電極變?yōu)?/p>

—（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，「失電子。（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，無電子流動(dòng)，故無電流產(chǎn)生。（4）平衡后向FeCL溶液中

加入少量FeCL固體，平衡逆向移動(dòng)，此時(shí)FeCb溶液失電子，正極變成負(fù)極。

答案：⑴如圖：

（2）2r-2e-=L（3）無（4）負(fù)

■考點(diǎn)3化學(xué)電源

［教材基礎(chǔ)一自熱身］

1.一次電池

(1)堿性鋅鎰干電池

靖

正極反應(yīng)：2Mn02+2H20+2e-=2Mn00H+20ir；

負(fù)極反應(yīng)：Zn+201r—2e-=Zn(0H)z;

總反應(yīng)：Zn+2Mn02+2H20=2Mn00H+Zn(OH)2o

(2)鋅銀電池

負(fù)極反應(yīng)：Zn+20IT—2葭=Zn(OH)2；

--

正極反應(yīng)：Ag20+H20+2e=2Ag+20H；

總反應(yīng)：Zn+Ag」0+H2=Zn(OH)?+2Ag。

2.二次電池(可充電電池)

鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是Pb,正極材料是眄。

(1)放電時(shí)的反應(yīng)

①負(fù)極：Pb(s)+S0F(aq)—2e-=PbS0&(s)(氧化反應(yīng))。

②正極：PbC)2(s)+4H+(aq)+S0F(aq)+2屋=PbSO>(s)+2比0(1)(還原反應(yīng))。

③總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2S04(aq)=2PbS04(s)+2H20⑴。

(2)充電時(shí)的反應(yīng)

①陰極：PbSO&(s)+21=Pb(s)+S0F(aq)(還原反應(yīng))。

②陽極：PbSOKs)+2HQ(1)—2葭=PbOz(s)+4H+(aq)+S0F(aq)(氧化反應(yīng))。

③總反應(yīng)：2Pbs(h(s)+2H20(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2s04(aq)。

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性和堿性兩種。

08/24

酸性堿性

2H2+40H—4e

-+

負(fù)極反應(yīng)式2H2—4e=4H

=4H20

C)2+4H++4e02+240+40—

正極反應(yīng)式

=2H20=40H-

電池總反應(yīng)式2H2+02=2H20

［知能深化一掃盲點(diǎn)］

第一步：寫出電池總反應(yīng)式

燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。

如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為

CH4+202=C02+2H20①

C02+2Na0H=Na2C03+H20②

①式+②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4+202+2NaOH=Na2CO3+3H20o

第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式

根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)

式有所不同，大致有以下四種情況：

(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

+-

02+4H+4e=2H20o

(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

--

02+2H20+4e=40H?

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)0好)環(huán)境下電極反應(yīng)式：

02+4屋=20人。

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2C03)環(huán)境下電極反應(yīng)式：

-

02+2C02+4e=2C0ro

第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出負(fù)極反應(yīng)式

電池反應(yīng)的總反應(yīng)式一電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)椴皇秦?fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)

式相減時(shí)要徹底消除。2。

［對(duì)點(diǎn)練］

1.寫出不同環(huán)境下的甲烷燃料電池的正負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。

⑴酸性介質(zhì)(如H2s00

負(fù)極：;

正極：;

總反應(yīng)式：o

(2)堿性介質(zhì)(如KOH)

負(fù)極：；

正極：;

總反應(yīng)式：o

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)(T)

負(fù)極：;

正極：;

總反應(yīng)式：0

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下

負(fù)極：;

正極：；

總反應(yīng)式：o

+

答案：(1)負(fù)極：CH4-8e-+2H=0=C02+8H

正極：2。2+8屋+8H+=420

總反應(yīng)式：CH4+202=C02+2H20

(2)負(fù)極：0?&—8葭+100IT=COT+7H2。

正極：20z+8e—+4H20=80/

-

總反應(yīng)式：CH4+202+20H=C0t+3H20

2

(3)負(fù)極：CH4-8e"+40"=C02+2H20

正極：2C)2+8e-^40”

總反應(yīng)式：CH4+202=C02+2H20

(4)負(fù)極：CH4-8e"+4C0r=5C02+2H20

正極：20?+8e—+4co2=我0廠

總反應(yīng)式：CH4+202=C02+2H20

1.可充電電池

(1)可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。

(2)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)互為

逆反應(yīng)。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。

(3)充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷

分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。

①首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。

②再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極。

放電：陽離子一正極，陰離子一負(fù)極；

充電：陽離子一陰極，陰離子一陽極；

總之：陽離子一發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子一發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。

2.離子交換膜電池

離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的，對(duì)溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。

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（1）膜的功能：使陰、陽離子選擇性定向移動(dòng)，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒。

⑵類型:

①陽離子交換膜：只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過。

②陰離子交換膜：只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過。

③質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子（H+）通過。

（3）作用：隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純。

［對(duì)點(diǎn)練］

放由

2.（2018?江淮十校聯(lián)考）LiFePO4電池廣泛用于電動(dòng)車。電池反應(yīng)：FePOdLi率，LiFeP04,電

池的正極材料是LiFePOa,負(fù)極材料是石墨，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列說法正確的是（）

選項(xiàng)放電過程充電過程

ALi+向電池的正極遷移化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能

陽極的電極反應(yīng)式為

B可以加入磷酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率

LiFePOi-e-=FePO&+Li+

若正極增加7g,則有從個(gè)電子經(jīng)電解質(zhì)

C陽極材料的質(zhì)量不斷減少

由負(fù)極流向正極

若有刀molLi+遷移，則理論上負(fù)極失去陰極的電極反應(yīng)式為

D

nmol電子Li++e-^Li

解析：選DA項(xiàng)，充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Li屬于活潑金屬，加入磷酸,

Li會(huì)與磷酸反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)原電池的工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電子不通過電解

質(zhì)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i—e-=Li+,遷移nmolLi+,說明通過的電子物質(zhì)的量為nmol,即

Li失去電子nmol,充電時(shí)，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，即陰極反應(yīng)式為L(zhǎng)i++e-=Li,正確。

3.利用反應(yīng)6N02+8NH3=7N2+12H20構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)

境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說法不正確的是（）

A.電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極

B.為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜

C.電極A極反應(yīng)式為2附3—6屋=Nz+6H+

D.當(dāng)有4.48LNOz（標(biāo)準(zhǔn)狀況）被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol

---

解析：選C電極反應(yīng)式為負(fù)極：8NH3-24e+240H=4N2+24H20,正極：6NO2+24e+12H2O=3N2

+240H-,因?yàn)闉閴A性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項(xiàng)，應(yīng)生成上0,錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)式

02

轉(zhuǎn)移電子為式X24mol=0.8molo

［題點(diǎn)全練一過高考］

題點(diǎn)一燃料電池

1.（2015?江蘇高考）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關(guān)該電池的說法正確的是

（）

_1:______:

A.反應(yīng)CK+HzO推等U3Hz+CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子

B.電極A上山參與的電極反應(yīng)為出+20『一2屋二2上0

C.電池工作時(shí)，COT向電極B移動(dòng)

D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為02+20）2+4葭=2C0T

解析：選DA選項(xiàng)，CH”中的C為一4價(jià)，C0中的C為+2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消

耗1molCH4失去6moi電子，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，熔融鹽中沒有0『，因此不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)

式應(yīng)為Hz+C0+2C07—4e-=3C02+H2。，錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，2co廠應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，即向電極A移動(dòng)，錯(cuò)誤；D

選項(xiàng)，電極B上0z得電子和COz結(jié)合生成C07，正確。

2.新型NaBH/HzOz燃料電池（DBFC）的結(jié)構(gòu)如圖所示，（已知NaBH4中H為一1價(jià)），有關(guān)該電池的說法

正確的是（）

A.電極B材料中含MnOz層，MnO?可增強(qiáng)導(dǎo)電性

B.電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)：

BHI+80H——8葭=B0「+6壓0

C.放電過程中，Na+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移

D.在電池反應(yīng)中，每消耗1L6molH。溶液，理論上流過電路中的電子為64個(gè)

解析：選BA項(xiàng)，電極B采用MnO?,為正極，H◎發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH,MnO=

既作電極材料又有催化作用，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH7+80H——8屋=B07+6Ho

正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，Na+向正極移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在電池反應(yīng)中，每消耗1L6mol-L-1HQ溶液，

理論上流過電路中的電子數(shù)為124,錯(cuò)誤。

題點(diǎn)二可逆電池

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3.某充電電池如圖所示，已知a、b為惰性電極，溶液呈酸性，充電時(shí)左槽溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色。

下列敘述正確的是（）

A.放電時(shí)，a極是電池的負(fù)極

B.充電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為

+2+

VO?+2H+e-=VO+H2O

C.氧化性：vo:>v"

D.放電時(shí)，射從左槽遷移進(jìn)右槽

解析：選C根據(jù)題意，充電過程中左槽溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色，說明該電極反應(yīng)失電子，所以a

是陽極，則b是陰極。A項(xiàng)，根據(jù)上述分析，充電時(shí)，a是陽極，b是陰極，則放電時(shí)，a極是電池的正極,

錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，a極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，a極的反應(yīng)式應(yīng)為V02+—葭+H20=V02+2H+,錯(cuò)誤；

C項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為V"—e=V3+,正極反應(yīng)為VO/+ZH++e=丫0~++壓0,總反應(yīng)為Vi++VO，+2H

2+3+3+

+=VO+H2O+V,因此氧化性：VO^>V,正確；D項(xiàng)，放電時(shí)，a極是原電池正極，b極是原電池負(fù)極,

電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，所以限移向左槽，錯(cuò)誤。

4.全鋼液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池，該電池性能優(yōu)良，其電池總反應(yīng)為V"+V02++

H20蠹V0J+2H++V"下列敘述正確的是（）

A.放電過程中電解質(zhì)溶液中陰離子移向正極

B.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移0.5mol電子，負(fù)極有0.5molV?+被氧化

C.充電時(shí)陽極附近溶液的酸性減弱

2+

D.充電時(shí)陽極反應(yīng)式為V0：+2H++e-=V0+H20

解析：選B放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為VO『+2H++V2+=V3++VO2++H2O,陰離子移向負(fù)極，A錯(cuò)誤；負(fù)極

V?+被氧化成V",每轉(zhuǎn)移0.5mol電子，負(fù)極有0.5mol儼+被氧化，B正確；充電時(shí)的總反應(yīng)為V^+VO?

+2+2++

+++0=V0^+2H+V,陽極反應(yīng)為V0+H20-e-=V0^+2H,陽極附近溶液的酸性增強(qiáng)，C、D

錯(cuò)誤。

題點(diǎn)三膜電池

5.如圖是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量監(jiān)測(cè)與控制的功

能，下列有關(guān)說法正確的是（）

A.電流由呼氣所在的鉗電極流出

B.肘通過質(zhì)子交換膜流向氧氣所在的鋁電極S

C.電路中流過2mol電子時(shí)，消耗n.2L02

D.該電池的負(fù)極反應(yīng)為

-+

CH3CH2OH+3H2O-12e=2CO2t+12H

解析：選B呼氣所在電極發(fā)生乙醇轉(zhuǎn)化為醋酸的反應(yīng)，故為負(fù)極，而電流由正極流出，A項(xiàng)錯(cuò)誤；H

+通過質(zhì)子交換膜流向正極（氧氣所在的鋁電極），B項(xiàng)正確；正極反應(yīng)為。2+4屋+4H+=2員0,電路中流

過2mol電子時(shí)，消耗0.5mol02,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為11.2L,但題中未指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)

誤；該電池的負(fù)極反應(yīng)為CH3cH2（出十壓0—4屋=CH3C00H+4H+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

6.科學(xué)家用氮化錢材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以C0?和壓0

合成CH,。下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是（）

A.電池工作時(shí)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

B.銅電極為正極，電極反應(yīng)式為

-+

C02+8e+8H=CH4+2H20

C.電池內(nèi)部H+透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng)

D.為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液

解析：選DA項(xiàng)，根據(jù)圖示可知，該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，正確；B項(xiàng)，根據(jù)電子流向知，Cu

是正極，正極上COz得電子和H+反應(yīng)生成甲烷，電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2。，正確；C項(xiàng)，

放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，所以裝置中的酎由左向右移動(dòng)，正確；D項(xiàng)，可向裝置中加入

少量的酸作電解質(zhì)，由于硝酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HNO3氣體，應(yīng)加入硫酸，錯(cuò)誤。

［課堂真題集訓(xùn)一明考向］

1.（2016?江蘇高考節(jié)選）鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。

鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有CeO廠的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極

上CnO廠轉(zhuǎn)化為Cr3+,其電極反應(yīng)式為

解析：由題意知，正極上CrzO廠得電子生成C/+,其電極反應(yīng)式為CcO廠+6葭+14H+=2Cr3++

7H20O

-+3+

答案：Cr20?+6e-+14H=2Cr+7H2O

2.（2013?江蘇高考）Mg-H◎電池可用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意

圖如圖。該電池工作時(shí)，下列說法正確的是（）

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A.Mg電極是該電池的正極

B.壓Oz在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

C.石墨電極附近溶液的pH增大

D.溶液中向正極移動(dòng)

解析：選C根據(jù)題意可知電池的總反應(yīng)為Mg+H202+2H+=Mg2++2壓0。Mg電極是該電池的負(fù)極，A

錯(cuò)誤。H2O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤。石墨電極的電極反應(yīng)式為Hq+2H++2e-=2H2,由于水電離出

的H+不斷被消耗，所以該電極附近溶液的pH增大，C正確。在原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。

3.（2017?全國(guó)卷III）全固態(tài)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Ss材料，電池反應(yīng)為16Li+W8=8Li2s,（2WxW8）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：

+-

2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4

B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2s2的量越多

解析：選D原電池工作時(shí)，正極發(fā)生一系列得電子的還原反應(yīng)，即：Li2sLLi2s6fLi2s4fLi2s2,

其中可能有2Li2s$+2Li++2e—=3Li2s4,A項(xiàng)正確；該電池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.02mol電子，負(fù)極有0.02mol

Li（質(zhì)量為0.14g）被氧化為L(zhǎng)i+,則負(fù)極質(zhì)量減少0.14g,B項(xiàng)正確；石墨烯能導(dǎo)電，利用石墨烯作電極,

可提高電極a的導(dǎo)電性，C項(xiàng)正確；充電過程中，Li0的量逐漸減少，當(dāng)電池充滿電時(shí)，相當(dāng)于達(dá)到平衡

狀態(tài)，電池中Lia的量趨于不變，故不是電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2s2的量越多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.（2016?全國(guó)卷II）Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是

（）

A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg—2e-=Mg"

B.正極反應(yīng)式為Ag++e-=Ag

C.電池放電時(shí)C廠由正極向負(fù)極遷移

D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H°0=Mg（0H）2+H2t

解析：選BMg-AgCl電池的電極反應(yīng)：負(fù)極Mg—2"=Mg",正極2Age1+2r=2Ag+2Cl\A項(xiàng)

正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽禺子移向正極，陰禺子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；蛇是活潑金

屬,能和壓0發(fā)生反應(yīng)生成Mg(0H)2和上，D項(xiàng)正確。

5.(2016?全國(guó)卷HI)鋅-空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)

為2Zn+()2+40H+2H2O^=2Zn(OH)I。下列說法正確的是()

A.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中C向陽極移動(dòng)

B.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(otr)逐漸減小

C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn+40I—2e-=Zn(0H)「

D.放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

解析：選CA項(xiàng)，充電時(shí)裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)；B項(xiàng)，充電時(shí)的總反應(yīng)為放

電時(shí)的逆反應(yīng)：2Zn(0H)廣=2Zn+0z+40H-+2H2,c(0『)逐漸增大；C項(xiàng)，放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化

反應(yīng)，由放電時(shí)的總反應(yīng)可知，負(fù)極反應(yīng)式為Zn+40IT—2e-=Zn(OH)T；D項(xiàng)，由放電時(shí)的總反應(yīng)可知,

電路中通過2mol電子時(shí)，消耗0.5mol02,其體積為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

6.(雙選)(2016?海南高考)某電池以KzFeO」和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正

確的是()

A.Zn為電池的負(fù)極

+

B.正極反應(yīng)式為2FeOt+10H+6e"=Fe2O3+5H20

C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變

D.電池工作時(shí)向負(fù)極遷移

解析：選ADA.根據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn化合價(jià)只能上升，故為負(fù)極材料，K2FeO4B.KOH,正確；B.KOH

-

溶液為電解質(zhì)溶液，則正極電極方程式為2Fe0r+6e-+8H20=2Fe(0H)3+100H,錯(cuò)誤；C.由電池總反

應(yīng)式3Zn+2K2Fe04+8H2=3Zn(0H)2+2Fe(0H)3+4K0H可得，電解質(zhì)溶液濃度變大，錯(cuò)誤；D.電池工作時(shí)

陰離子向負(fù)極遷移，正確。

7.(2016?浙江高考)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)

點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反電應(yīng)方程式為

？

4M+/A+2AH2=4M(0H)

已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能于文“，孔電?釋放出的最

大電能。下列說法不正確的是()

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池，A1-空氣電池的理論比能量最高

C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：

4M"+加2+2旗0+4*=4M(0H)?

D.在Mg-空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(0H)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

解析：選C金屬M(fèi)失電子作負(fù)極，由總反應(yīng)式4從+加2+2加2。=411(04”推出正極反應(yīng)物是02。多

孔電極主要是增大接觸面積，有利于氣體的擴(kuò)散與反應(yīng)，A項(xiàng)正確；單位質(zhì)量釋放電能最大也就是轉(zhuǎn)移電

子數(shù)最多，轉(zhuǎn)移相同電子數(shù)所需A1的質(zhì)量最小，也就是理論比能量最高，B項(xiàng)正確；中間是陰離子交換膜,

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--

所以M〃+不會(huì)轉(zhuǎn)移到正極參與反應(yīng)，正極反應(yīng)式應(yīng)為02+2H20+4e=40H,C項(xiàng)錯(cuò)誤；Mg-空氣電池中，

容易在負(fù)極生成Mg（0H）2沉淀，采用陽離子交換膜，則Mg"轉(zhuǎn)移到正極