高考化學(xué)專題四第2講原電池化學(xué)電源學(xué)案

第2講原電池化學(xué)電源

［2020?備考】

最新考綱：1.理解原電池和電解池的工作原理，能寫出簡單電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。

2.了解常見的化學(xué)電源，認(rèn)識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用。

新課標(biāo)要求：分析化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理及其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。能依據(jù)化學(xué)變

化中能量轉(zhuǎn)化的原理，提出利用化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)能量儲存和釋放的有實(shí)用價(jià)值的建議。

最新考情：原電池、化學(xué)電源的考查，一是在選擇題中單獨(dú)設(shè)題，考瓷新型電池的分析，涉

及正負(fù)極判斷、離子或電子流向、兩極反應(yīng)，如2015年碳酸鹽燃料電池，2013年Mg-HQz

電池等；二是在填空題中考查，主要涉及電極反應(yīng)式的書寫，如2016年T20(l)、2012年

T20(3)Al-Ag30電池總反應(yīng)等。預(yù)測2020年高考延續(xù)這一命題特點(diǎn)，一是在選擇題考查新型

電池的分析，二是在填空題中考查電極反應(yīng)式的書寫，特別關(guān)注新型電池的分析。

考點(diǎn)一原電池的工作原理

［知識梳理］

1.原電池的概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2.原電池的構(gòu)成條件

(1)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

(2)兩個(gè)活潑件不同的電極(材料可以是金屬或?qū)щ姷姆墙饘?.

①負(fù)極：活潑性較強(qiáng)的金屬。

②正極：活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。

(3)電極均插入電解質(zhì)溶液中。

(4)構(gòu)成團(tuán)合回蟹(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。

3.工作原理

陽離子一

一陰離子;

—卜乜解質(zhì)溶液I-

示例：銅鋅原電池

電極反應(yīng)

2nr麓￡

Zn_[,「消_Cu

7：,,-4aF-"-'-負(fù)極（鋅）：Zn-2e-=Z/+（氧化反應(yīng)）

二"**K,■"

「：?:-二-W1*1lr-2-；?;

正極（銅）：Cu2++2e—=Cu（還原反應(yīng)）

ZnSO你液Cus5溶液

雙液原電池總反應(yīng)式：Zn+Cu2+^Cu+Zn2+

名師助學(xué)：①辨明三個(gè)移動方向:電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極;電流從正極沿導(dǎo)線流向

②在原電池里適潑性強(qiáng)的金屬丕.二定作負(fù)極」但負(fù)極二定發(fā)生氧化反應(yīng)立如購二以二NaOH照

液組成的原電池，A1作負(fù)極。

③鹽施的組成和作曲一鹽橋史裝有飽和的KCLMQ篁演液利瓊期制成的膠凍葭鹽橋?的作.用工

如連接內(nèi)電路.，…形成閉合回掰.此一生衡電荷」使原電池丕斷產(chǎn)生電源.

4.原電池原理的三大應(yīng)用

（D加快氧化還原反應(yīng)的速率

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率加快。例如，在Zn與稀H2sCh反應(yīng)

時(shí)加入少量CuSO,溶液能使產(chǎn)生II；的反應(yīng)速率加快。

（2）比較金屬活動性強(qiáng)弱

兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。

（3）設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。

如：根據(jù)反應(yīng)2FeC13+Cu=2FeCb+CuC12

設(shè)計(jì)的原電池為：

-----ICu|~?Cu-2e=Cu2t

.C（F晟）|--ZF/'+Ze-^ZFe?.

［題組診斷］

題組U原電池的工作原理

1.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述中正確的是（）

A.電極I上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極

B.電極II的電極反應(yīng)式為Cu2,-|-2e-=Cu

C.該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe"

D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子

解析該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++Cu=Cu2+4-2Fe2+o電極I上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的

正極，電極反應(yīng)式為2Fe3++2e-=2Fe2+,電極H為原電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)

式為Cu—2e—=Cj+。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是連接內(nèi)電路，平衡電荷。

答案C

2.如圖所示，在盛有稀H2soi的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖

所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是（）

稀

A.外電路的電流方向?yàn)椋篨-外電路-Y

B.若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe

C.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

D.若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序?yàn)閄>Y

解析外電路的電子流向?yàn)閄-外電路一Y,電流方向與其相反，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若兩電極分別為

Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe,B項(xiàng)錯(cuò)誤；X極失電子，作負(fù)極，Y極上發(fā)生的是還原反

應(yīng)，X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液為稀硫酸，兩金屬作電極，誰活潑誰

作負(fù)極，D項(xiàng)正確。

答案D

3.分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是（）

空氣

r?i

MgI|A1Mg|H$h|AIFe||CuFc|gCu

4三，4三二，:4三二士4二二二：上

桶HSO,NaOHi容液濃HNO,Na。溶液

①②③④

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~4-3H21

C.③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe—2e.=Fe2+

D.④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H++2屋=壓t

解析②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HN6中鈍化，Cu和濃HN03反應(yīng)失去電子作負(fù)極，則Fc作正極，A、C錯(cuò)誤；②中電池總

反應(yīng)為2Al+2Na0H+2H20=2NaAl()2+3H2t,負(fù)極反應(yīng)式為2A1+80H-6e=2A102+

_

4H20,二者相減得到正極反應(yīng)式為6H20+60=60曠+3H2f,B正確：④中Cu作正極，電

極反應(yīng)式為02+2壓0+46一=40獷，D錯(cuò)誤。

答案B

【歸納總結(jié)】

1.原電池正、負(fù)極判斷方法

較不活潑金

|較活潑金屬一構(gòu)造方面

屬或非金屬

|乳化反應(yīng)還原反應(yīng)?電極反應(yīng)

|電子流出負(fù)極卜正極|—電子流入一電子流向

(外電路)

電極增重

|不斷溶解

或有氣體一反應(yīng)現(xiàn)象

產(chǎn)生等

|陰離子移向|

陽離子移向卜離子移向

(內(nèi)電路：

［正向正，負(fù)向負(fù)］

2.原電池正、負(fù)極判斷的注意點(diǎn)

(1)原電池正、負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，如果給出一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式

判斷正、負(fù)極，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降來判斷，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原

反應(yīng)的一極為正極。

⑵判斷電極時(shí)，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷,要看反應(yīng)的具體情況,如題3圖②③。

題組日原電池工作原理的應(yīng)用

4.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:

I-?-1

bc

baCdad

實(shí)驗(yàn)裝置

二二稀硫酸--二

7CuSO,1>■一■一--二稀破酸二-稀破酸二

3一一一一一一上-------------lr<1一

a極質(zhì)量減小；bb極有氣體產(chǎn)生；d極溶解；c極有電流從a極流向

部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

極質(zhì)量增加c極無變化氣體產(chǎn)生d極

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（）

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

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

解析把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動

性：b>c；由實(shí)驗(yàn)③可知，d極溶解，則d作原電池負(fù)極，c作正極，活動性：d>c;由實(shí)驗(yàn)

④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動性：d>ao

綜合所述可知活動性：d>a>b>co

答案C

5.把適合題意的圖像填在橫線上（用A、B、C、D表示）。

（1）將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO,溶液，

產(chǎn)生壓的體積「（L）與時(shí)間t（min）的關(guān)系是_______o

（2）將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSOi溶液，產(chǎn)

生出的體積ML）與時(shí)間Mmin）的關(guān)系是。

⑶將⑴中的CuS（h溶液改成CMCOONa溶液，其他條件不變，則圖像是。

解析加入CuSOi溶液，Zn置換出Cu,形成原電池，加快反應(yīng)速率。（Da中Zn減少，H?

體積減小；（2）中由于H2soi等量，產(chǎn)生H?的體積一樣多；（3）當(dāng)把CuSCh溶液改成CLCOONa

溶液時(shí)，由于（：出（：00一+兇\、CH￡OOH,a中cOf）減少，反應(yīng)速率減小，但產(chǎn)生出的

體積不變，所以C項(xiàng)正確。

答案(1)A(2)B(3)C

6.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu"(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。

請回答下列問題：

(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液丫是;

⑵銀電極為電池的極，發(fā)生的電極反應(yīng)為

X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為;

(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。

解析原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反

應(yīng)方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀。

電極反應(yīng)式表示為，負(fù)極：Cu-2e-=Cu2+,正極：Ag++e-=Ag,電子由負(fù)極流出，經(jīng)外

電路流向正極。

答案⑴銅(或Cu)AgNG溶液(2)正2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+⑶負(fù)(Cu)

正(Ag)

考點(diǎn)二化學(xué)電源

［知識梳理］

1.一次電池

負(fù)極材料：Zn

n鋅粉和電極反應(yīng)：Zn+20H一一2e-=Zn(OH)2

堿性鋅鎰干-------KOH的

混合物正極材料：碳棒

電池--MnO?

一金屬電極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e-=2Mn00H+20H一

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

金屬外殼負(fù)極材料：Zn

1

J鋅負(fù)極電極反應(yīng)：Zn+20H—2。^^Zn(01l)2

/

鋅銀電池正極材料：Ag2O

Ag,O正極

---0-

\電極反應(yīng)：Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H

充了KOH(aq)的隔板

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應(yīng)為

放電、

Pb(s)+PbO2(s)+2H2S0.(aq),充電2PbS0&)+2H2O(1)

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池:

總反應(yīng)式：2H2+0-2HQ

(D酸性介質(zhì)

負(fù)極：2H2—4e=4H'

正極：0L+4H'+4e-=2也0

(2)堿性介質(zhì)

負(fù)極：2山+4()/一4廣=4%0

正極：02+2壓0+4屋=40Y

(3)熔融的金屬氧化物作介質(zhì)

負(fù)極：2H2—4屋+2。2-=2比0

正極：。2+46-^20”

(4)碳酸鹽作介質(zhì)

負(fù)極：2HL4e+2C0A=2H20+2C（）2

正極：0?+4?一+282^2（：片

提醒：①原電池反應(yīng)中，兩極材料本身不一定發(fā)生反應(yīng)。

②燃.料電池燃翱二股在負(fù)極發(fā)生氧化反座,..Q在苴極發(fā)生還原反應(yīng)9..

③書.寫燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí).，.二定要注意介質(zhì)的影響.（溶液的.酸或惺..傳導(dǎo)離子3..傳笠

離壬二股花二極生成「另二極消起?一

［題組診斷］

題組H“常考不衰”的燃料電池

1.如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適

合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測。下列說法不正確的是（）

A.電子由&所在的鉗電極流出

B.02所在的伯電極處發(fā)生還原反應(yīng)

-+

C.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH3CH2DH+3H2O-12e=2CO2t+12H

D.微處理器通過檢測電流大小而計(jì)算出被測氣體中酒精的含量

解析燃料電池，燃料在負(fù)極反應(yīng)，氧氣在正極反應(yīng)。氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，電流由正

極流向負(fù)極，A錯(cuò)誤、B正確；由圖可知負(fù)極反應(yīng)物為CH3cH20H（碳元素的化合價(jià)平均顯一2

價(jià)），生成物為CH￡00H（碳元素的叱合價(jià)平均顯0價(jià)），由質(zhì)子交換膜可知溶液呈酸性，負(fù)極

+

的電極反應(yīng)式為：CH3CH20H-4e-+H2O=CH3COOH+4H,C項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案AC

2.（2019?南京鹽城二模）鋁?空氣燃料電池是一種機(jī)械式可“充電”電池（結(jié)構(gòu)簡圖見圖）。

鋁陽極是在高純鋁中添加合金元素制成，合金元素的加入可降低陽極自溶腐蝕速度；空氣陰

極主要由催化劑和透氣膜組成，催化劑可將電極反應(yīng)生成的卜底催化分解為①和011。下列

關(guān)于該電池的說法錯(cuò)誤的是（）

A.鋁陽極的電極反應(yīng)式是：Al-3e-=Al3+

-_

B.空氣電極的電極反應(yīng)式是：024-H20+2e=0H+H0；

C.陽極自溶腐蝕反應(yīng)為：2A1+2Na0H+2H20=2NaA102+3H21

D.該電池再“充電”可直接更換鋁陽極并補(bǔ)充適量堿液

解析A項(xiàng)，陽極鋁失電子，由于堿性溶液，發(fā)生反應(yīng)：Al-3e-+40?T=A10；+2H20,錯(cuò)

誤；B項(xiàng)，由題給信息，陽極生成H0；,所以02+2e溶液顯堿性，用平衡電荷,

正確；C項(xiàng)，陽極自溶腐蝕指鋁溶液于堿性中，正確。

答案A

3.微生物燃料電池在凈化廢水的同時(shí)能獲得能源或得到有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品，圖2為其工作原

理，圖1為廢水中Cn（T離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是（）

％(

)

譽(yù)

健

出

CrR離了?濃度(mg?LT)

困1

32

A.M為電源負(fù)極，有機(jī)物被氧化

B.電池工作時(shí)，N極附近溶液pH增大

C.處理1mol時(shí)有6molH'從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移

D.Cn&離子濃度較大時(shí)，可能會造成還原菌失活

解析由圖可知，該電池中有機(jī)物在微生物作用下發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，M電極為負(fù)

極；氧氣和CmO廠被還原，N電極為正極。M為電源負(fù)極，有機(jī)物被氧化，A項(xiàng)正確：由圖中

信息可知，電池工作時(shí)，N極上氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為水，氫離子濃度減小，故N附近溶液pH

增大，B項(xiàng)正確：處理1molCmO廠需要6mol電子，但是同時(shí)也會有一定量的氧氣得到電

子，故從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移的H+的物質(zhì)的量大于6mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖1可知，Cr20r

離子濃度較大時(shí)，其去除率幾乎為0,因?yàn)槠溆袕?qiáng)氧化性和毒性，可能會造成還原菌的蛋白

質(zhì)變性而失活，D項(xiàng)正確。

答案C

【方法技巧】

燃料電池電極方程式書寫步驟

列物質(zhì)按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng).正極發(fā)生還原反應(yīng).

標(biāo)得失;判斷出電極反應(yīng)物和產(chǎn)物?找出得失電子的數(shù)量。

|電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中?應(yīng)能穩(wěn)定存

看環(huán)境在?如堿性介質(zhì)中生成的H應(yīng)讓其結(jié)合OH

配守恒|生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守

!恒、得失電子守恒等.并加以配平。

兩式加兩電極反應(yīng)式相加.與總反應(yīng)離子方程式對照

驗(yàn)總式;險(xiǎn)證。

題組目新型充電電池

4.（2019?鹽城三調(diào)）一種新型太陽光電化學(xué)電池貯能時(shí)電解質(zhì)溶液中離子在兩極發(fā)生如圖

所示的轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是（）

A.貯能時(shí)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能和光能

B.貯能和放電時(shí)，電子在導(dǎo)線中流向相同

C.貯能時(shí)，氫離子由a極區(qū)遷移至b極區(qū)

-2+

D.放電時(shí)，b極發(fā)生：V0；4-2H*+e=V04-H20

解析A項(xiàng)，貯能時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，貯能相當(dāng)于電解，放電時(shí)是原電

池原理，電子流向相反，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，貯能時(shí)，a極發(fā)生反應(yīng)v"+

e-=V2+,b極發(fā)生反應(yīng)V（T—e—+lW=V0l+2H-,酎由b極遷移到a極區(qū)，錯(cuò)誤。

答案D

5.（2017?南京鹽城一模）最近我國科學(xué)家發(fā)明“可充電鈉一二氧化碳電池”（如下圖），放

電時(shí)電池總反應(yīng)為：4Na+3co2=2Na￡0-C。下列說法錯(cuò)售的是（）

A.充電時(shí),鈉箔與外接電源的負(fù)極相連

B.電池工作溫度可能在200°C以上

C.放電時(shí)，Na,向正極移動

+-

D.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)為：4Na+3C02+4e=2Na2C034-C

解析從電池的總反應(yīng)可知，鈉單質(zhì)為電源的負(fù)極，充電時(shí)接電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；鈉的

熔點(diǎn)低，高溫下會熔化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，發(fā)生原電池反應(yīng)，負(fù)極：4Na-4e-=4Na+,

正極：3co2+4e-+4Na+=2Na￡03+C,Na+在負(fù)極生成，正極消耗，移向正極，C、D正確。

答案B

6.（2017?通揚(yáng)泰淮三調(diào)）一種鈿?多鹵化物電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，電池和儲液罐均存儲

放粗

有反應(yīng)物和酸性電解質(zhì)溶液。電池中發(fā)生的反應(yīng)為2VCk+BrClI充電2YCh+Br。

電源或負(fù)轂

下列說法正確的是（）

A.VCL存儲在正極儲液罐內(nèi)

B.放電時(shí)H+從負(fù)極區(qū)移至正極區(qū)

C.充電時(shí)電池的負(fù)極與電源的正極相連

D.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Br一+2C「-2e=BrClT

2+

解析放電時(shí)原電池反應(yīng)，V由+2價(jià)升高到+3價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)：V-e-=

V3+,作負(fù)極；正極發(fā)生還原反應(yīng)：BrCir+2e-=Br-+2CroVCk存儲在負(fù)極儲液罐內(nèi)，A

錯(cuò)誤；正極區(qū)，陰離子數(shù)增多，M移向正極平衡電荷，B項(xiàng)正確：充電時(shí)負(fù)極接電源的負(fù)極,

C錯(cuò)誤；充電時(shí)陽極反應(yīng)為放電時(shí)正極的逆反應(yīng)，正確。

答案BD

【歸納總結(jié)】

可充電電池原理示意圖

外接電浜負(fù)極

(-)

還原反應(yīng)：陰極.…1...............產(chǎn)負(fù)極：氧化反應(yīng)

充電可充電放電

電池

氧化反應(yīng)：陽極-----................L正極：還原反應(yīng)

外接電潦正極

熱點(diǎn)模型

10電極反應(yīng)式的書寫與判斷

1.判斷正、負(fù)極反應(yīng)物，正確推斷生成物

（D金屬單質(zhì)參加反應(yīng)一般作負(fù)極。（2）還可以從電子流向、反應(yīng)類型（負(fù)氧正還）等判斷。（3）

燃料電池燃料在負(fù)極反應(yīng)，加在正極反應(yīng)。推斷生成物一是要注意溶液的性質(zhì)，如堿性條件

下，不能生成CO2,應(yīng)生成C正一；二是注意題給圖示或信息，如Zn作負(fù)極反應(yīng)，在不同的條

件下產(chǎn)物可能是ZrT、ZnO、Zn（0H）z等。

2.根據(jù)化合價(jià)升降配平得失電子數(shù)目。

3.根據(jù)溶液的性質(zhì)及電荷守恒補(bǔ)項(xiàng)平衡電荷。注意利用傳導(dǎo)離子（堿性溶液中的0H\酸性

溶液中的1「、熔融金屬氧化物中的0"、熔融碳酸鹽中的C0廠）平衡電荷，傳導(dǎo)離子往往在

一極生成，另一極消耗。選擇題中經(jīng)?？疾殡x子的移動方向，判斷的前提依然是正、負(fù)兩極

電極反應(yīng)式的書寫。例如乙醉一氧氣燃料電池在酸性、熔融金屬氧化物、熔融碳酸鹽作介質(zhì)

下負(fù)極反應(yīng)式，C2HGO-12e--2c02,反應(yīng)物總帶12個(gè)正電荷，生成物無負(fù)電荷，利用

-2-

傳導(dǎo)離子平衡電荷分別有：C2H4-12e~f2co2+12H+、C2HeO-12e+60f2c6、C2HeO

—12e-4-6C03f8CO2,再根據(jù)原子守恒配平。

4.根據(jù)原子守恒補(bǔ)IbO等配平，檢查三大守恒。

例題（2015?江蘇高考）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正

確的是（）

電極A

CO+H,一\

催

CH+4H,2O

CO2+H2O

A.反應(yīng)CH1+H2O三弟3H2+C0,每消耗1molCE轉(zhuǎn)移12mol電子

--

B.電極A上山參與的電極反應(yīng)為H2+20H-2e=2H20

C.電池工作時(shí)，C點(diǎn)一向電極B移動

D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-=2COr

【學(xué)審題析題】

第一步：審題獲取解題信息

由題干信息可知此裝置為燃料電池

...........電極A電極B

⑥山函芬

①由圖分田5出名」

用電器I析可知,

:析,此極通

:人可燃物…門通入。2

催喈,，1的一極

：（CO+H）,化:應(yīng)為電

2+?CO；：

;應(yīng)為電池重K

9--【二」：池的正

:的負(fù)極，Na+1故，即電

:可推電極;極B為

…一旦）脫水）

為負(fù)極CH4+H2O,-.證極

V

:CO2+H2O：1

r

②負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，：④正極（B極）發(fā)生還原反應(yīng),

⑤電解質(zhì)!

電極產(chǎn)物是和：反應(yīng)物是和。電極

C5為熔融：CO?2,

112。，電極反應(yīng)尤為:反應(yīng)式為

K2c。3、：

CO+H+2COf--4e-：O2+2CO+4e-=2COj~

2NaCO：2

23:可將正原

=3CO2+H2O

第二步：逐項(xiàng)分析定答案

在審題環(huán)節(jié)中可得出D項(xiàng)正確：甲烷中的C為一4價(jià)，一氧化碳中的C為+2價(jià)，每個(gè)碳原

子失去6個(gè)電子，因此每消耗1mol甲烷失去6moi電子，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于熔融鹽中沒有

氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應(yīng)，再由審題中可知電極反應(yīng)式為CO+H2+

-

2C0r-4e=3CQ2+H20,故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C（T為陰離子，電池反應(yīng)時(shí)應(yīng)向負(fù)極（電極A）移動,

故C項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案D

題型□電極方程式的書寫

1.按要求完成下列填空

(1)(2019?蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))氨硼烷(NHBH?？勺魅剂想姵兀涔ぷ髟砣鐖D所示。

,HQ,的

稀NH|BO,酸性溶液

溶液、

質(zhì)子交換膜

氨硼烷電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為

(2)(2019?通揚(yáng)泰徐淮宿一調(diào))CQ在新型鉆基電催化劑作用下，轉(zhuǎn)化為清潔燃料一甲酸。其

工作原理如圖所示，寫出生成甲酸的電極反應(yīng)式：

(3)化學(xué)家正在研究尿素動力燃料電池，用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生

凈化的水又能發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，寫出該目池的負(fù)極反應(yīng)式：

多孔碳電極

CO.+N.

擴(kuò)散以

微孔￡

觸媒片

質(zhì)子交換乂

FLNCONH2+H.O

圖1

⑷甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示，則該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

圖2

⑸“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖3所示，該電池的正極反應(yīng)式為

(6)圖4是直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池示意圖。該電池工作時(shí)，正極附近的pH將

_(填“增大”“減小”或“不變”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為

j用電器F

-H,OOH-

Cl+OH-*BO;

*Na*

Mg(OH),H,0

-OH

(7)(2017?無錫一模)以NO2、0八熔融NaNO」組成的燃料電池裝置如一、.圖所示，在使用過程

中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y,則該電極反應(yīng)式為

(8)(2016?江蘇化學(xué))鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有CnO廠的酸性廢水

通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr20T轉(zhuǎn)化為Cd+,其電極反應(yīng)式為

解析(3)由圖1可知在正極反應(yīng)，則IhNCONH?在負(fù)極和IL0反應(yīng)生成Cd和N2：ILNCONH2

-

+也0-N2+CO2,N的化合價(jià)從一3升高到0價(jià)，由電子守恒有：H2NC0NH2+H20-6e->N2+C02,

-+

利用H+平衡電荷：H2NC0NH2+H20-6e=N21+C021+6HO(4)同理CH30H在負(fù)極反應(yīng)生成

-

C02o(5)C1(T在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl,(6)正極：H202+2e=20H-,pH增大。負(fù)極BH「

(H顯一1價(jià))一BOT。(7)Na和0：生成一種氧化物(N2O5)。電極II上&發(fā)生還原反應(yīng)，電極

I上NO2發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2O5：NO2—e--*N205,利用傳導(dǎo)離子NO；平衡電荷：Na+NOl—e

---+3+

=N20SO(8)CmO尸得6e一生成Cr",溶液呈酸性，有：Cr2(^+6e-F14H=2Cr4-7H20o

答案(1)NH3BH3-6e~+2H20=NH；+B0；4-6H*

2

(2)C()2+2e+H20=HC00H4-0

-

(3)C0(NH2)2+H20-6e=C021+N21+6H

+

(4)CH30H+H20-6e-=C02t+6H

-

(5)C10-+2e+H2O=Cr+20H-

--

⑹增大BH7-8e4-80H=B0；+6H20

(7)N02+N0r-e-=N205

3+

(8)Cr20r+6e~+l4H*=2Cr+7H2

03二|

2.（2019?揚(yáng)州期中）H2s廢氣資源化的原理為：2H2s（g）+a（g）=S2（g）+2H20（l）△Q—632

kJ-moL\下圖為H2s燃料電池的示意圖。下列說法正確的是（）

質(zhì)子:交換膜

同體電解質(zhì)

A.電極a為電池的負(fù)極

-

B.電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)為：024-2H204-4e=40H-

C.電路中每流過4mol電子，電池會產(chǎn)生632kJ電能

D.每34gH2s反應(yīng)，有2mol酎經(jīng)質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū)

解析A項(xiàng)，H2s發(fā)生氧化反應(yīng)，必發(fā)生還原反應(yīng)，“負(fù)氧正還”，電極b為負(fù)極，電極a

+

為正極，錯(cuò)誤：B項(xiàng)，圖中交換膜為質(zhì)子交換膜，因此正極發(fā)生反應(yīng)：O2+4H+4e-=2H2O,

錯(cuò)誤；C項(xiàng)，每流過4mol電子，產(chǎn)生632kJ能量，但能量不全部轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤。

答案D

3.（2019?南通一模）某新型光充電電池結(jié)構(gòu)如圖。在太陽光照射下，TiQ光電極激發(fā)產(chǎn)生電

子，對電池充電，Na+在兩極間移動。下列說法正確的是（）

電極A電解脫電極B

A.光充電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能

B.光充電時(shí)，電極B為陰極

C.放電時(shí)，Na+向電極A移動

D.放電時(shí)，電極B發(fā)生反應(yīng)：口+2e-=3r

解析A項(xiàng)，光充電時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)“TiOz光電極激發(fā)產(chǎn)生

電子”，電子從電極B流出，電極B為陽極，電極A為陰極，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，電極A

為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：2Sr-2e-=Sr,電極B為正極，發(fā)生反應(yīng)：匚+2e-=3F,Na，從電

極A移向電極B,C錯(cuò)誤、D正確,

答案D

4.（2018?蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào)）“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如下圖。下列說

法正確的是（）

A.該裝置是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

B.正極的電極反應(yīng)為：~2e~=2C（h

C.每得到1mol草酸鋁，電路中轉(zhuǎn)移3mol電子

D.利用該技術(shù)可捕捉大氣中的COz

解析原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：2C02+4e-

—C2O4,B項(xiàng)錯(cuò)誤；得到1molAh（C2O4）3轉(zhuǎn)移6mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案D

【知識網(wǎng)絡(luò)回顧】

隨堂練習(xí)即時(shí)鞏固

1.（2015?天津理綜，4）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)

B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOt)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，保持溶液中電荷平衡

解析A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上C1+得電子發(fā)生還原反應(yīng)

生成Cu,錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的。(S07)不

變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中Cir+2e=Cu,同時(shí)甲池中的Zn*通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池

中，則有由于必(Zn2+)>〃(Cu2+),故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項(xiàng)，陽離

子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zr?+通過交換膜移向正極保持溶液中電荷

平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯(cuò)誤。

答案C

2.(2018?蘇州期中)NO,是大氣的主要污染物之一，某研究小組設(shè)計(jì)如圖所示的裝置對NO?

進(jìn)行回收利用，裝置中a、b均為多孔石墨電極。下列說法正確的是()

A.a為電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.電子流向a電極f用電器fb電極溶液-a電極

C.一段時(shí)間后，b極附近HN03濃度增大

D.電池總反應(yīng)為4N02+02+2H20=4HN03

解析A項(xiàng)，燃料電池，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，NO?在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，“電

子不入水”，溶液中是離子的定向移動，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，b極區(qū)發(fā)生反應(yīng)：O2+4H*4-4e-=2H2O,

負(fù)極區(qū)發(fā)生反應(yīng)：4N02-4e+4H20=8Fr+4N0;),錯(cuò)誤。

答案【)

3.(2019?蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))高溫時(shí)通過以下反應(yīng)制備金屬鋁.用鋁制作的‘'快速放電鋁離子二

次電池”的原理如圖所示(EMI+為有機(jī)陽離子)。

含Al。；,的離廣液體

①ALOKs)+AlCh(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3C0(g)

bH\=akJ?mol

②3AlCl(g)=2Al(l)+AlC13(g)Nlk=bkJ?mol-1

③AI2O3S)4-3C(s)=2Al(l)+3C0(g)△H

下列說法正確的是()

A.A/Z/0

B.AL03(S)+3C(S)=2A1(1)+3C0(g)

A/A=(a—6)kJ?mol-1

C.該電池充電時(shí)石墨電極與電源負(fù)極相連

D.該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)方程式為Al-3e-+7AlC17=4Al2C17

解析A項(xiàng)，該反應(yīng)是炳增反應(yīng)，常溫下不能進(jìn)行，說明該反應(yīng)吸熱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，△〃=

(a+8)kJ-mol-1,錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，石墨為正極，充電時(shí)與電源正極相連，錯(cuò)誤。

答案D

4.(1)”5是一種無色、有毒且有惡臭味的氣體。煤的低溫焦化，含硫石油開采、提煉，橡膠、

制革、染料、制糖等工業(yè)中都有H2s產(chǎn)生。有人研究設(shè)計(jì)了一種硫化氫一空氣燃料電池，總

反應(yīng)式為2H2S+02=2SI+2氏0,簡易結(jié)構(gòu)如圖1所示。

①硫化氫應(yīng)通入到電極________(填“a”或"b”)。

②b極發(fā)生的電極反應(yīng)為O

圖1圖2

(2)(2018?蘇北四市一模)天然氣是?種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷。

科學(xué)家用氮化鐵材料與銅組裝如圖2的人工光合系統(tǒng),利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以C02和H20

合成CH.?

①寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式：

②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________(填“鹽酸”或“硫

酸”)。

(3)GET公司開發(fā)的Li-SO2cL軍用電池，其示意圖如圖3所示，已知電池總反應(yīng)為2Li+

SO2c12=2LiCl+SO2t,則電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為

c

fo

LiAICI,：;SO.CI2屯d體融化物

￡一一電解放

pt

選擇性透過膜NO)|N2

圖3圖4

(4)(2017?泰州一模)利用固體氧化物電解池(SOEC)通過電解方式分解氮氧化物如圖4,該

電源的b端是_______極,寫出電解池中通入N0的電極反應(yīng)式:。

答案⑴①b②H2s+。2一一2e-=SI+乩0

(2)①C02+8e-+8H+=CH4+2H2O②硫酸

-

(3)S02Cl2+2e=2Cr+S021

⑷負(fù)2N0+4e-=N2+2(T

課時(shí)作業(yè)即時(shí)鞏固

一、選擇題

1.下列電池工作時(shí)，在正極放電的是()

解析A項(xiàng)，鋅缽干電池的正極為二氧化缽得電子，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，燃料電池正極為氧氣得

電子，B正確；鉛蓄電池正極為二氧化鉛得電子，C錯(cuò)誤；銀鎘電池的正極為氫氧化銀得電

子，D錯(cuò)誤。

答案B

2.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~=Mg2+

B.正極反應(yīng)式為Ag*4-e-=Ag

C.電池放電時(shí)C1由正極向負(fù)極遷移

I）.負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H20=Mg（0H）2+H2t

解析Mg-AgCl電池的電極反應(yīng)：負(fù)極Mg—2e-=Mg2+,正