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2024年高考化学一轮总复习 第8单元 第1讲 原电池 化学电源 课件
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这是一份2024年高考化学一轮总复习 第8单元 第1讲 原电池 化学电源 课件，共60页。PPT课件主要包含了化学能，氧化还原，活泼性，直接或间接接触，Cl－，电极材料，考点二化学电源，Ag2O，PbO2，高考真题演练等内容，欢迎下载使用。
第1讲 原电池 化学电源
复习目标1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。3.体会研制新型电池的重要性，能够书写新型化学电源的电极反应式。
考点一 原电池的工作原理及应用
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：(4)用于金属的防护(后文细讲)
请指出下列各说法的错因(1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。错因：_______________________________(2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。错因：___________________________________
电子不能通过电解质溶液。
原电池中，阳离子移向正极。
较活泼的金属不一定作负极，如：MgNaOHAl形成的原电池，铝作负极。
加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。
自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
1．原电池正、负极的判断方法
注意：活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，但负极一定发生氧化反应。2．盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。
角度一 原电池的构成及工作原理1.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )A．铜片表面有气泡生成B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
2．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是( )①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－===Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．①②④ C．②③ D．①③④
原电池工作原理模型图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。
角度二 原电池的应用3．有A、B、C、D、E五种金属，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应 ⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是( )A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E
4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是( )
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
请指出下列各说法的错因(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。错因：________________________(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。错因：___________________________________________________(3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极的质量增加。错因：_____________________________________
MnO2是正极反应物。
手机、电脑中使用的锂电池可以充、放电，属于二次电池。
放电时，正、负极的质量均增加。
碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。
充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。
1．化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极：Cu－2e－===Cu2＋
(2)加减法①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。③利用总反应式与写出的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。
角度一 一次电池1．纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是( )A．Zn为负极，发生氧化反应B．电池工作时，电子由MnO2流向ZnC．正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－D．电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)
2．(2022·广东省高考一模)近期，我国报道了一种新型LiNO2电池，为NO2的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示。电池放电时的总反应为2Li＋NO2===Li2O＋NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是( )A．外电路电流的方向：b极→电流表→a极B．b极的电极反应：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NOC．电解液中Li＋向b极附近迁移D．当外电路通过1 ml e－时，b极质量增加7 g
解析根据图示，放电时，Li2S6转化为Li2S4的电极反应为2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，反应中2 ml Li2S6得到2 ml e－，即1 ml Li2S6得到1 ml e－，C错误。
(1)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。(3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。
角度三 燃料电池5．直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )A．通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应B．正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O
6．(2022·河南三市高三第一次质量检测)一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，工作原理如图所示。在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是( )A．若A为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2OB．若B为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．若A为甲烷，则消耗32 g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NAD．若A为肼(N2H4)，B为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O
解答燃料电池题目的几个关键点(1)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
1．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1 ml电子，理论上CCl4吸收0.5 ml Cl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
解析放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 ml电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 ml Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
解析由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误。
2．(2022·全国乙卷)LiO2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电LiO2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
解析由题中信息可知，该电池充电时Li＋得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。放电时，外电路通过a ml电子时，内电路中有a ml Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确。
解析由题可知，充电时的阳极电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中H＋浓度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH－浓度降低，故D错误。
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为______________________________________________________。
课时作业建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是( )A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋C．由实验现象可知：金属活动性Cu>CrD．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极
2．锂－空气电池是一种可充电电池，电池反应为2Li＋O2===Li2O2，某锂－空气电池的构造原理如图。下列说法正确的是( )A．可选用有机电解液或水性电解液B．含催化剂的多孔材料为电池的负极C．放电时正极的电极反应式为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2D．充电时锂电极应连接外接电源的正极
3．H2S废气资源化的原理为2H2S(g)＋O2(g) ===S2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－632 kJ·ml－1，如图为H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是( )A．电极a为电池的正极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．电路中每流过4 ml电子，电池会产生632 kJ热能D．22.4 L H2S参与反应时，2 ml H＋经质子交换膜进入正极区
6．(2021·辽宁高考)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )A．放电时，M电极反应为Ni－2e－===Ni2＋B．放电时，Li＋由M电极向N电极移动C．充电时，M电极的质量减小D．充电时，N电极反应为Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
7．某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )A．电极甲的电极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋B．电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2OC．电池内电路中电流由电极乙流向电极甲D．每32 g N2H4参与反应，有1 ml O2－移向电极甲
解析该电池中电极甲为负极，电极乙为正极，电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C错误；电极甲为负极，电极反应为N2H4＋2O2－－4e－===N2↑＋2H2O，可知每32 g N2H4参与反应，有2 ml O2－移向电极甲，A、D错误。
解析充电时右边电极上发生的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl。
9．(2022·赣州市高三期末考试)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。下列说法正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生氧化反应B．向铁电极溶液中滴加KSCN，溶液变红C．盐桥中可选择KCl或者KNO3作为电解质D．一段时间后，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09 ml·L－1(已知装置中两溶液体积相等，且忽略反应过程中溶液体积的变化)
解析根据电池装置可知，铁电极作负极，石墨电极作正极，发生还原反应，A错误；铁电极发生氧化反应生成Fe2＋，故向铁电极溶液中加KSCN，溶液不变红，B错误；硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性，能与亚铁离子发生氧化还原反应，不能达到实验目的，C错误；铁电极发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1，根据得失电子守恒可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1×2＝0.04 ml·L－1，则反应后石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.05 ml·L－1＋0.04 ml·L－1＝0.09 ml·L－1，D正确。
10．(2021·河北高考)KO2电池结构如图， a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
解析由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾，电极反应式为O2＋K＋＋e－===KO2，总反应式为K＋O2===KO2。金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；由分析可知，生成1 ml超氧化钾时，消耗1 ml氧气，两者的质量比值为1 ml×71 g/ml∶1 ml×32 g/ml≈2.22，故C正确。
11．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是( )A．N极为电池的正极B．随温度升高，电池的效率可能降低C．每生成1 ml CO2，有4 ml H＋迁入M极区D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－
12．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生的反应为
二、非选择题13．CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是______(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为_______________________________。若该燃料电池工作过程中转移2 ml电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为________L。
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
第1讲 原电池 化学电源
复习目标1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。3.体会研制新型电池的重要性，能够书写新型化学电源的电极反应式。
考点一 原电池的工作原理及应用
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：(4)用于金属的防护(后文细讲)
请指出下列各说法的错因(1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。错因：_______________________________(2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。错因：___________________________________
电子不能通过电解质溶液。
原电池中，阳离子移向正极。
较活泼的金属不一定作负极，如：MgNaOHAl形成的原电池，铝作负极。
加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。
自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
1．原电池正、负极的判断方法
注意：活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，但负极一定发生氧化反应。2．盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。
角度一 原电池的构成及工作原理1.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )A．铜片表面有气泡生成B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
2．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是( )①在外电路中，电子由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－===Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．①②④ C．②③ D．①③④
原电池工作原理模型图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。
角度二 原电池的应用3．有A、B、C、D、E五种金属，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应 ⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是( )A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E
4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是( )
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
请指出下列各说法的错因(1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。错因：________________________(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。错因：___________________________________________________(3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极的质量增加。错因：_____________________________________
MnO2是正极反应物。
手机、电脑中使用的锂电池可以充、放电，属于二次电池。
放电时，正、负极的质量均增加。
碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。
充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。
1．化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极：Cu－2e－===Cu2＋
(2)加减法①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。③利用总反应式与写出的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。
角度一 一次电池1．纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是( )A．Zn为负极，发生氧化反应B．电池工作时，电子由MnO2流向ZnC．正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－D．电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)
2．(2022·广东省高考一模)近期，我国报道了一种新型LiNO2电池，为NO2的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示。电池放电时的总反应为2Li＋NO2===Li2O＋NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是( )A．外电路电流的方向：b极→电流表→a极B．b极的电极反应：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NOC．电解液中Li＋向b极附近迁移D．当外电路通过1 ml e－时，b极质量增加7 g
解析根据图示，放电时，Li2S6转化为Li2S4的电极反应为2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，反应中2 ml Li2S6得到2 ml e－，即1 ml Li2S6得到1 ml e－，C错误。
(1)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。(3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。
角度三 燃料电池5．直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )A．通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应B．正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O
6．(2022·河南三市高三第一次质量检测)一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，工作原理如图所示。在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是( )A．若A为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2OB．若B为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．若A为甲烷，则消耗32 g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NAD．若A为肼(N2H4)，B为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O
解答燃料电池题目的几个关键点(1)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
1．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1 ml电子，理论上CCl4吸收0.5 ml Cl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
解析放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 ml电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 ml Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
解析由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误。
2．(2022·全国乙卷)LiO2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电LiO2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
解析由题中信息可知，该电池充电时Li＋得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。放电时，外电路通过a ml电子时，内电路中有a ml Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确。
解析由题可知，充电时的阳极电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中H＋浓度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH－浓度降低，故D错误。
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为______________________________________________________。
课时作业建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是( )A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋C．由实验现象可知：金属活动性Cu>CrD．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极
2．锂－空气电池是一种可充电电池，电池反应为2Li＋O2===Li2O2，某锂－空气电池的构造原理如图。下列说法正确的是( )A．可选用有机电解液或水性电解液B．含催化剂的多孔材料为电池的负极C．放电时正极的电极反应式为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2D．充电时锂电极应连接外接电源的正极
3．H2S废气资源化的原理为2H2S(g)＋O2(g) ===S2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－632 kJ·ml－1，如图为H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是( )A．电极a为电池的正极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．电路中每流过4 ml电子，电池会产生632 kJ热能D．22.4 L H2S参与反应时，2 ml H＋经质子交换膜进入正极区
6．(2021·辽宁高考)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是( )A．放电时，M电极反应为Ni－2e－===Ni2＋B．放电时，Li＋由M电极向N电极移动C．充电时，M电极的质量减小D．充电时，N电极反应为Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi
7．某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )A．电极甲的电极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋B．电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2OC．电池内电路中电流由电极乙流向电极甲D．每32 g N2H4参与反应，有1 ml O2－移向电极甲
解析该电池中电极甲为负极，电极乙为正极，电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C错误；电极甲为负极，电极反应为N2H4＋2O2－－4e－===N2↑＋2H2O，可知每32 g N2H4参与反应，有2 ml O2－移向电极甲，A、D错误。
解析充电时右边电极上发生的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl。
9．(2022·赣州市高三期末考试)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。下列说法正确的是( )
A．石墨电极作正极，发生氧化反应B．向铁电极溶液中滴加KSCN，溶液变红C．盐桥中可选择KCl或者KNO3作为电解质D．一段时间后，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09 ml·L－1(已知装置中两溶液体积相等，且忽略反应过程中溶液体积的变化)
解析根据电池装置可知，铁电极作负极，石墨电极作正极，发生还原反应，A错误；铁电极发生氧化反应生成Fe2＋，故向铁电极溶液中加KSCN，溶液不变红，B错误；硝酸根离子在酸性环境下具有强氧化性，能与亚铁离子发生氧化还原反应，不能达到实验目的，C错误；铁电极发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1，根据得失电子守恒可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1×2＝0.04 ml·L－1，则反应后石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.05 ml·L－1＋0.04 ml·L－1＝0.09 ml·L－1，D正确。
10．(2021·河北高考)KO2电池结构如图， a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
解析由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾，电极反应式为O2＋K＋＋e－===KO2，总反应式为K＋O2===KO2。金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；由分析可知，生成1 ml超氧化钾时，消耗1 ml氧气，两者的质量比值为1 ml×71 g/ml∶1 ml×32 g/ml≈2.22，故C正确。
11．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是( )A．N极为电池的正极B．随温度升高，电池的效率可能降低C．每生成1 ml CO2，有4 ml H＋迁入M极区D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－
12．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生的反应为
二、非选择题13．CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是______(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为_______________________________。若该燃料电池工作过程中转移2 ml电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为________L。
CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
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