高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化第2课时学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化第2课时学案，共18页。
第2课时　化学电源
[核心素养发展目标]　1.会设计简单的原电池。2.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。3.掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。4.能正确书写简单化学电源的电极反应式。
一、设计原电池
1．依据
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
2．设计思路
(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。
负极电极反应：还原剂－ne－===氧化产物；
正极电极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。
(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。
(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
3．实例
(1)以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例
电极反应式
材料选择
装置
负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
负极：Fe
正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)
电解质溶液：CuSO4溶液


(2)实物原电池
材料：铜片、锌片、导线、橙子



(1)理论上任何氧化还原反应都可设计成原电池(　　)
(2)原电池中负极上发生氧化反应(　　)
(3)原电池中正极材料一定发生还原反应(　　)
(4)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

1．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计一个原电池。
回答下列问题：
(1)负极材料选用________，选择依据是_____________________________________________。
(2)正极材料可选用________，选择依据是___________________________________________。
(3)选用________溶液作电解质溶液。
(4)写出电极反应式
正极：________________，负极：________________。
(5)该原电池中，电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向________极。
答案　(1)铁　固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋
(2)铜(或石墨)　铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体
(3)FeCl3[或Fe2(SO4)3]
(4)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋
(5)铁(或负)　铜或石墨(或正)
2．同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。
提出问题　影响自制电池效果的因素有哪些？
查阅资源　电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
实验探究　Ⅰ.按如图连接水果电池。

Ⅱ.实验记录如下：
序号
电极
电极间距
水果种类
电流表示数(μA)
①
Cu—Al
2.0 cm
西红柿
78.5
②
Cu—Fe
2.0 cm
西红柿
70.3
③
Al—Al
2.0 cm
西红柿
0
④
Cu—Al
2.0 cm
柠檬
45.7
⑤
Cu—Al
1.0 cm
柠檬
98.4
⑥
石墨棒—Al
1.0 cm
柠檬
104.5

解释与结论
(1)实验①②③的目的是_________________________________________________________。
对比实验①②③得出的结论是___________________________________________________。
(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验________(填序号)。
对比④⑤得出结论是____________________________________________________________。
反思与探讨
(3)水果电池中，水果的作用是____________________________________________________。
(4)对比实验①②③可知，构成水果电池的电极必须具备的条件为________________________________________________________________________，
构成水果电池的其他要素还有________________、________________、________________。
(5)水果电池是利用水果中的化学物质和金属发生化学反应而产生电能的一种装置，如将实验①中的西红柿换成硫酸铜溶液，进行实验，电流表示数不为零，Cu片和Al片上发生的电极反应式分别为________________、________________，总离子方程式为________________________________________________________________________。
答案　(1)探究电极材料对电池效果的影响　在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好
(2)①④　在其他条件相同时，电极间距离越小，电流越大，电池效果越好
(3)作电解质溶液
(4)两极金属活动性不同　能发生自发的氧化还原反应　形成闭合回路　有电解质溶液
(5)3Cu2＋＋6e－===3Cu　2Al－6e－===2Al3＋　2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋

水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。





二、常见的化学电源
1．锌锰干电池

(1)结构
锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。
(2)原理
锌锰电池是一次电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。
(3)电极反应
负极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。
(4)缺陷与改进措施
锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气胀或漏液，会导致电器设备的腐蚀。
改进措施：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。
2．充电电池
(1)充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能电能。
(2)常见的充电电池

①铅蓄电池
常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。
②镍镉电池
以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如不回收，会严重污染环境。
③锂离子电池
碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3．燃料电池

(1)燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。

(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细(　　)
(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能(　　)
(3)充电电池可以无限制地反复充、放电(　　)
(4)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√

1.如图为原电池装置示意图。

(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是________(填字母)。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片
C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：______________________________
________________________________________________________________________。
(2)若A为Pb，B为PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，工作时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。写出B的电极反应式：__________________________________
_______________________________________________________________________________；
该电池在工作时，A电极的质量将________(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 mol H2SO4，则转移电子的数目为________。
(3)若A、B均为铂片，电解质溶液为30%KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，其电极反应式为：
负极：_______________________________________________________________(氧化反应)；
正极：_______________________________________________________________(还原反应)；
总反应：________________________________________________________________________。
答案　(1)B　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(2)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O　增加　0.1NA
(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　2H2＋O2===2H2O
解析　(1)铝遇浓硝酸钝化，铜能与浓硝酸反应，故此时作负极的是铜片；铝能与烧碱溶液反应，铜不能，此时作负极的是铝片；铝在烧碱溶液中失去电子后结合OH－生成AlO。(2)B为PbO2，得到电子后结合溶液中的SO生成难溶的PbSO4：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O；同样A极也生成PbSO4，质量增加；由总反应可知消耗2 mol H2SO4时，转移2 mol电子，故消耗0.1 mol H2SO4时转移电子的数目为0.1NA。(3)碱性条件下电极反应式中不能出现H＋，只能出现OH－；因为电池反应最终生成了水，对KOH溶液有稀释作用，故溶液的碱性将减弱。

原电池中的注意事项
(1)通常能自发进行的氧化还原反应才能组成原电池。
(2)形成闭合回路的方式有多种，可以用导线连接两个电极构成闭合回路，也可以让两个电极相接触构成闭合回路。
(3)在原电池中，电子在导线中定向移动(由负极流出，流入正极)，离子在溶液中定向移动(阳离子移向正极，阴离子移向负极)，即“电子不下水，离子不上岸”或“电子走陆路，离子走水路”，它们共同组成了一个完整的闭合回路。
三、新型化学电源
1．自制简易燃料电池
(1)材料：0.5 mol·L－1的Na2SO4溶液。
3～6 V直流电源、发光二极管(起辉电压1.7 V，电流0.6 mA)
(2)多孔碳棒电极制作：将碳电极放在高温火焰上灼烧至红热，迅速浸入冷水中。
(3)操作
①按下开关S1，接通电源，电解溶液约半分钟，碳棒上分别产生明显的气泡。
②断开开关S1，按下开关S2，可以观察到二极管的发光现象。

(4)结论和解释：构成了氢氧燃料电池，先电解水生成了H2和O2，H2为负极上的反应物，发生：2H2－4e－===4H＋，O2在正极上发生：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
2．锂离子电池

实际上为一个Li＋浓差电池，通过Li＋的电池两极间的相互传输，完成电子的传递过程。主要包括锂－铜电池、锂－空气电池、锂－硫电池等。
(1)优点：清洁；工作电压高；能量密度大；质量轻。
(2)缺点：作为电动汽车的驱动电源，安全性有待改善；能量密度不足。
(3)用途：广泛用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备。
3．与原电池相反，电解池是将电能转化为化学能的装置。如二次电池的充电，冶炼活泼金属钠、镁、铝等都是将电能转化为化学能。

(1)氢氧燃料电池的总反应式为2H2＋O22H2O(　　)
(2)在制备简易氢氧燃料电池时，将碳电极做成多孔碳棒电极的目的是吸附气体(　　)
(3)锂离子电池中在负极上反应的是Li＋(　　)
(4)锂离子电池放电时，失去电子的物质其实是金属锂(　　)
(5)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型电池。如图为电池示意图，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)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是____________________________________，在导线中电子流动方向为__________________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为____________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因是_____________________________________________________。
(4)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储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
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固体体积与被吸收的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。
答案　(1)化学能转化为电能　a→b　(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O　(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率　(4)①Li　H2O　②1∶1 148　③32
解析　(1)该装置把化学能转变为电能，所以是原电池；发生反应时，氢气失电子，氧气得电子，所以电子的流动方向为a→b。(2)负极上氢气失电子生成氢离子，和氢氧根离子反应生成水，所以电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O。(3)该电池电极表面镀一层细小的铂粉，增大了电极单位面积吸附H2、O2的分子数，相当于增大反应物的浓度，所以加快电极反应速率。(4)①反应Ⅰ中锂失电子发生氧化反应，所以锂是还原剂；反应Ⅱ中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，所以H2O是氧化剂。②设LiH固体体积为V，物质的量n＝ mol，根据反应方程式，2n(H2)＝n(LiH)，故 mol＝，V＝ L，生成的LiH固体体积与被吸收的H2的体积比为 L∶224 L＝1∶1 148。③20 mol LiH可生成20 mol H2，实际参加反应的H2为20 mol×80%＝16 mol，1 mol H2转化成1 mol H2O，转移2 mol电子，所以16 mol H2可转移32 mol电子。



1．利用离子反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计原电池，下列设计不合理的是(　　)
①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
答案　C
解析　Cu不如铁活泼，则Fe作负极、Cu作正极，故①正确；活泼金属铁作负极，电解质溶液是含有Fe3＋的溶液，故②正确；Fe不如Zn活泼，则Fe作正极、Zn作负极，故③错误；电解质溶液应是铁盐溶液，而不是亚铁盐溶液，故④错误。
2．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

答案　C
解析　氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
3．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(　　)
A．锌外壳是负极，石墨棒是正极材料
B．在外电路中电子从石墨棒流向锌外壳
C．电流从锌外壳流到石墨棒上
D．在电池内部阳离子从石墨棒向锌外壳移动
答案　A
解析　A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向石墨棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从石墨棒流向锌外壳，故错误；D项，电池内部，阳离子向正极石墨棒移动，故错误。
4．选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。
请回答下列问题：
(1)负极材料：________；正极材料：________；电解质溶液：____________。
(2)写出电极反应式：
正极：________________________________________________________________________；
负极：________________________________________________________________________。
(3)原电池中电子从________极流出，电解质溶液中阴离子流向________极(填“正”或“负”)。
答案　(1)铜　银(或碳棒)　AgNO3溶液　(2)2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)铜(或负)　负
5．有一种微型电池，其电极分别为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)原电池是把________能转化成__________能的装置。
(2)该电池中Zn极为________极。
(3)当金属Zn消耗了16.25 g时，转移电子的物质的量为__________。
答案　(1)化学　电　(2)负　(3)0.5 mol

A组　基础对点练
题组一　原电池的设计及应用
1．(2020·湖北四地七校期中联考)如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是(　　)

A．铜为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2＋产生
B．其能量转化的形式主要是化学能→电能→光能
C．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将发生改变
D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光
答案　B
解析　锌片作负极，发生氧化反应，铜片作正极，发生还原反应，A错误；该装置的能量转化形式是“化学能→电能→光能”，B正确；如把锌片换为铁片，铜片依然为正极，电路中的电流方向不会发生改变，C错误；如将稀H2SO4换为柠檬汁，由于柠檬汁中含有柠檬酸，溶液呈酸性，LED灯也会发光，D错误。
2．(2020·河北保定一中高一期中)某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A．锌片作正极
B．碳棒上有气泡产生
C．可将电能转化为化学能
D．电子由碳棒经导线流向锌片
答案　B
解析　电池工作时，Zn失去电子，作负极，故A错误；碳棒为正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，有气泡产生，故B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；Zn为负极，电子由锌片经导线流向碳棒，故D错误。
3．(2019·吉林第三中学阶段测试)原电池总反应离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，能实现该反应的原电池是(　　)
A．正极为铜，负极为镁，电解质溶液为稀盐酸
B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为稀硫酸
C．正极为石墨，负极为镁，电解质溶液为CuSO4溶液
D．正极为银，负极为镁，电解质溶液为NaCl溶液
答案　A
解析　由原电池总反应式Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑可知，镁发生氧化反应作负极，不如镁活泼的金属或导电的非金属作正极，电解质溶液是酸溶液。镁的活泼性大于铜，镁作负极，铜作正极，电解质溶液是稀盐酸，符合条件，A正确；原电池负极应是镁，不是铁，B错误；电解质溶液应是酸溶液，但硫酸铜溶液是盐溶液，C错误；电解质溶液应是酸溶液，但氯化钠溶液是盐溶液，D错误。
题组二　化学电源
4．(2019·商丘高一检测)有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　)




碱性锌锰电池
铅－硫酸蓄电池
原电池
银锌纽扣电池

A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变
D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag
答案　D
解析　MnO2的作用是作氧化剂，A错误；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，B错误；正极析出铜，Cu2＋浓度减小，C错误；负极Zn→Zn2＋，发生氧化反应，Zn作还原剂；正极：Ag2O→Ag，发生还原反应，Ag2O是氧化剂，D正确。
5.(2019·山东邹平一中高一第一次阶段考试)某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．锌筒是原电池的正极
B．石墨电极上发生氧化反应
C．铵根离子流向石墨电极
D．电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒
答案　C
解析　锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，A错误；锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，B错误；原电池中阳离子定向移动到正极，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨电极，D错误。
6．(2020·成都外国语学校高一期中)银锌纽扣电池，其电池反应式为Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。

下列说法不正确的是(　　)
A．锌作负极，发生氧化反应
B．正极为Ag2O，发生还原反应
C．电池工作时，电流从Ag2O经导线流向Zn
D．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
答案　D
解析　Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；原电池中电流从正极沿导线流向负极，该电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电流从Ag2O经导线流向Zn，故C正确；碱性条件下，锌离子生成Zn(OH)2，所以负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故D错误。
7.(2020·金牛区校级期中)某华人科学家和他的团队研发出“纸电池”(如图)。这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列说法正确的是(　　)

A．该电池的正极材料为锌
B．该电池反应中二氧化锰发生氧化反应
C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
D．当有0.1 mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1.204×1023
答案　C
解析　该原电池中，锌元素化合价由0变为＋2，锌失电子作负极，故A错误；该原电池中，锰元素化合价由＋4变为＋3，所以二氧化锰作正极，发生还原反应，故B错误；正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，故C正确；电子从负极沿导线流向正极，不经过电解质溶液，故D错误。
题组三　电极反应式的书写及判断
8．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　　)

A．外电路中电子由a流向b
B．b极反应式是O2＋4OH－－4e－===4H2O
C．总反应式为2H2＋O2===2H2O
D．使用过程中电解质溶液的浓度逐渐减小
答案　B
解析　通入氢气的电极作负极，a为负极，b为正极，电子由a经外电路流向b，A正确；b极为正极，氧气得电子发生还原反应，反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；总反应为氢气和氧气反应生成水，总反应式为2H2＋O2===2H2O，C正确；使用过程中不断生成水，电解质溶液碱性减弱，所以电解质溶液的浓度逐渐减小，D正确。
9．(2020·江西南昌中学高一期中)燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若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．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的氢氧根离子浓度不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
答案　D
解析　O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。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，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。
10．(2019·湖北孝感期中)航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式都为2H2＋O2===2H2O。
(1)工作时，电解质溶液中的阴离子移向________(填“正”或“负”)极。
(2)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸，其负极反应式为2H2－4e－===4H＋，则其正极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，如下图，则其负极反应式为________________________________________________________________。若该电池工作时溶液中增加1 mol H2O，则理论上电路中通过电子的物质的量为________ mol。

答案　(1)负　(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(3)2H2＋4OH－－4e－===4H2O　2
解析　原电池放电时，电子由负极经导线流向正极；负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。(1)原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极。(2)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸，其负极反应式为2H2－4e－===4H＋，总反应式－负极反应式＝正极反应式，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(3)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，负极是氢气失电子发生氧化反应，负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O。若该电池工作时增加了1 mol H2O电路中转移电子的物质的量是2 mol。
B组　综合强化练
1．(2020·湖北期中)下列有关叙述正确的是(　　)
A．“中华有为”华为Mate系列手机采用的超大容量高密度电池是一种一次电池
B．根据能量守恒定律，化学反应中反应物的总能量等于生成物的总能量
C．等质量的硫蒸气和硫粉分别与氧气反应生成SO2气体，硫蒸气放出的热量多
D．原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
答案　C
解析　华为Mate系列手机采用的超大容量高密度电池是可充电可放电的电池，是二次电池，故A错误；根据能量守恒定律知，反应物总能量和生成物总能量不相等，反应过程中有能量变化，如果正反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，如果正反应为吸热反应，则反应物总能量小于生成物总能量，故B错误；生成物相同，反应物中气态S比固态S能量高，且为放热反应，则硫蒸气反应放出的热量多，故C正确；原电池中的电极可能由可导电的非金属和金属组成，如Zn、石墨和稀硫酸构成的原电池，故D错误。
2．(2019·湖北襄阳高一质检)Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述不正确的是(　　)
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
C．正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
D．电池放电时Cl－由负极向正极迁移
答案　D
解析　根据题意，电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。Mg－AgCl电池中Mg为负极，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，A项正确；Mg为负极，Mg是活泼金属，Mg会与水发生副反应；Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，B项正确；正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，C项正确；电池放电时阴离子Cl－由正极向负极迁移，D项错误。
3．(2020·湖南省武冈市第一中学高一期中)下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1 mol铅，则硫酸溶液中就转移2 mol电子
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
答案　C
解析　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A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；铅蓄电池工作过程中负极每消耗1 mol铅，则线路中会转移2 mol电子，硫酸溶液中无电子转移，故C错误；氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，故D正确。
4．(2019·柯桥区期末)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　)

A．右边吸附层中发生了氧化反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O
C．当右边吸附层中产生标准状况下氢气2.24 L时，电子在溶液中通过了0.2 mol
D．电解质溶液中Na＋向左移动，ClO向右移动
答案　B
解析　由电子流向可知，右边吸附层为正极，发生了还原反应，故A错误；由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应式是H2－2e－＋2OH－===2H2O，故B正确；电子不能通过电解质溶液，故C错误；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动，故D错误。
5．(2020·天水一中期末)固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2－在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)

①多孔电极a为负极
②a极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O
④该电池的总反应式为2H2＋O22H2O
A．①② B．②④ C．②③ D．③④
答案　D
解析　图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔电极a，多孔电极b为负极，多孔电极a为正极，①错误；a极对应的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，②错误；b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，③正确；根据正负极得失电子数相等，将正负极电极反应式相加得，该电池的总反应式为2H2＋O22H2O，④正确。
6．锂离子电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂离子电池，某种锂离子电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法中正确的是(　　)
A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋
答案　B
解析　根据总反应可判断出Li被氧化，应为负极材料，其失电子成Li＋，正极放电的为MnO2。
7．(2020·河北鸡泽一中高一期中)(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，氧气从______口通入(填“a”或“b”)，X极为电池的________(填“正”或“负”)极。

(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O
B极：O2＋4e－===2O2－
则A极是电池的________极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
(3)若将(1)中燃料电池改为甲烷—空气燃料电池，该电池工作时，负极反应式为_______________________________________________________________________________，
电池总反应式为_________________________________________________________________。
答案　(1)b　负　(2)负　流出
(3)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
解析　(1)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动， X是负极，Y是正极，氧气应通入正极。 (2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)甲烷—空气燃料电池，通甲烷的一极(X)为负极，通空气的一极(Y)为正极，电池总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
8．有甲、乙两位同学，他们一起做了水果电池的实验，测得数据如下：
实验次数
电极材料
水果品种
电极间距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑橘
3
850
4
锌
铜
西红柿
3
750
5
锌
铝
菠萝
3
650
6
锌
铝
苹果
3
450

试根据上表中的实验数据回答下列问题：
(1)实验2中负极是__________，电极反应式为_____________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)实验1和5电流方向相反的原因是____________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)由实验1～实验4可知影响水果电池的电压的因素有______________。
(4)根据实验2、6和实验1、5的比较可发现水果电池的电压还与__________有关。
答案　(1)Zn　Zn－2e－===Zn2＋　(2)水果品种(电解质溶液)相同时，实验1中锌的还原性大于铜，锌是负极，实验5中锌的还原性小于铝，锌是正极　(3)水果品种(或电解质溶液)　(4)电极材料