鲁科版高考化学一轮总复习第5章第2节化学能转化为电能——电池课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第5章第2节化学能转化为电能——电池课时学案，共23页。

第2节　化学能转化为电能——电池
考试评价解读
1．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
3．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。
核心素养达成
变化观念
与
平衡思想
认识原电池的本质是氧化还原反应。能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。
证据推理
与
模型认知
能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。



　　　　　　　原电池的工作原理
[以练带忆]
1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)

A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO 　)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
C　解析：由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上，Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，A错误；由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，B错误；在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，D错误。
2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
编号
①
②
③
④
实验
装置




部分
实验
现象
a极质量减少；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a
极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
C　解析：由实验①可知，a做原电池负极，b做原电池正极，活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d做原电池负极，c做正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述，可知活动性：d＞a＞b＞c。
3．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：_________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是
①负极：____________________________________。
②正极：____________________________________。
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥
②含盐桥




答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)①Cu－2e－===Cu2＋
②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
①不含盐桥
②含盐桥


[练后梳理]
1．概念和反应本质
原电池：把化学能转化为电能的装置，反应本质是氧化还原反应。
2．构成条件
(1)一反应：能自发进行的放热的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)一溶液：电解质溶液。
(4)一回路：两电极插入电解质溶液中，导线连接或接触，形成闭合回路。
3．工作原理
以铜锌原电池为例：

(1)反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中
离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
(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。
4．原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。

在原电池内部，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

　　　　　　　化学电源
[以练带忆]
1．下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D　解析：锂电池属于可充电电池，属于二次电池，故A正确；锌锰干电池中，锌是活泼金属，做负极，故B正确；燃料电池是把化学能转化成电能的装置，故C正确；原电池中电子从负极经外电路流向正极，锌做负极，铜做正极，电子从锌电极沿外电路流向铜电极，故D错误。
2．“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑。则下列说法正确的是(　　)

A．放电时，NiOOH发生氧化反应
B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极
C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
C　解析：放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应生成Ni(OH)2，A错误；充电时，a电极做阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误，C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。
3．普通锌锰干电池的简图如图所示。该电池工作时的总反应为Zn＋2NH＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是(　　)

A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B．电池负极反应式为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
C．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极
D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
C　解析：普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B项错误；由Zn～[Zn(NH3)2]2＋～2e－可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 g·mol－1 ×＝3.25 g，D项错误。
[练后梳理]
1．一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用。
(1)碱性锌锰干电池

总反应：Zn＋2MnO2＋H2O===2MnOOH＋ZnO。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。
正极材料：碳棒。
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
(2)纽扣式银锌电池

总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质：KOH。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极材料：Ag2O。
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
(3)锂电池
Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
a．负极材料为锂，电极反应为Li－e－===Li＋。
b．正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。
2．二次电池：放电后能充电复原继续使用。
(1)铅蓄电池
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O

①放电时——原电池
负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时——电解池
阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
(2)图解二次电池的充放电

3．燃料电池
氢氧燃料电池可分为酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总
反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用


二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电时负极接外接电源负极后做阴极，正极接外接电源正极后做阳极，简记为“正接正，负接负”。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

考点1　原电池的工作原理与应用
[抓本质·悟考法]
实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应，实验如下：
①
②
③



煮沸冷却后的溶液
电流计指针向右偏转，镁片、铝片表面产生无色气泡
电流计指针迅速向右偏转，逐渐向零刻度恢复，经零刻度后继续向左偏转；镁片表面开始时无明显现象，一段时间后有少量气泡逸出；铝片表面持续有气泡逸出
电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出，铜片没有明显现象；约3分钟后，铜片表面有少量气泡产生，铝片表面气泡略有减少
下列说法不正确的是(　　)
A．实验①中，镁片做原电池的负极
B．实验②中，初始时的实验现象对应的原电池反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH) 2
C．实验②中，一段时间后，铝片发生的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
D．实验① ～ ③可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2等因素有关

【解题关键点】　(1)根据图示和有关现象判断原电池的正负极是解题的关键；
(2)在书写电极反应式时，一定要结合溶液的酸碱性。
【易错失分点】本题在判断原电池的正负极时，要根据电流计指针偏转方向和电极上的现象，而不是根据金属的活泼性。
[自主解答]
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_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
C　解析：实验①中，电解质溶液为盐酸，镁和铝都可以和盐酸反应，但是金属镁更活泼为负极，故A正确；实验②中，初始时镁为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2↓，Al为正极，溶解的氧气在此电极得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH) 2↓，故B正确；实验②中，一段时间后，铝为负极失电子发生氧化反应，电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，镁为正极，氢离子在此电极得电子发生还原反应，电极反应式为6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，故C错误；实验①～③可推知，铝片做电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2等因素有关，故D正确。
[多角度·突破练]
⊳角度1　原电池的组成及其工作原理
1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是(　　)

A．①④　　B．③④⑤　　C．④⑧　　D．②④⑥⑦
D　解析：根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧不能构成原电池。
2．实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(　　)

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋
B．左侧烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C．该电池的铂电极上有气泡出现
D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋
B　解析：该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯中Pt电极为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯中Zn电极为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的红色逐渐褪去。

判断原电池正、负极的五种方法

⊳角度2　原电池电极反应式和总反应式的书写
3．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池说法正确的是(　　)
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应式为O2－4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应式为C4H10＋13O2－＋26e－===4CO2＋5H2O
B　解析：原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O；原电池的正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，在熔融电解质中O2－由正极移向负极。
4．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图甲所示：

甲
①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是_____________________。
②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是________________________________________________。
(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图乙所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

乙
①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。
②负极反应式为_____________________________________。
③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________g Pb。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如图丙所示。

丙
①a电极的电极反应式是____________________________。
②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：______________________________________________________。
解析：(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平得：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。(2)③根据化学方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。(3)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极做负极，电极反应式是2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生反应：4NH3＋3O2===N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。
答案：(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋
②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子
(2)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7
(3)①2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
②发生反应：4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH

“三步”完成原电池电极反应式的书写

⊳角度3　原电池原理的应用
5．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)
A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P
C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
A　解析：由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M是原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N是负极，故金属活动性：N＞E。
6．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中滴入少量的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(　　)


D　解析：a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀硫酸形成原电池，加快反应速率，D项符合要求。

本题中若把“过量的稀硫酸”改为“等浓度等体积的少量稀硫酸”，则正确的是哪个图像？
应注意Zn与稀硫酸反应置换出Cu，Cu、Zn在稀硫酸中形成原电池，可加快反应速率，但由于两份锌粉均过量，因此产生H2的体积相同，则应选A。
考点2　形形色色的燃料电池
[抓本质·悟考法]
如图为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。下列关于该电池的叙述不正确的是(　　)

A．该电池不能在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋24OH－－24e－===6CO2↑＋18H2O
C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室
D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广

【解题关键点】　(1)装置为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，属于原电池。
(2)装置图中显示了电子移动的方向。
(3)装置图中注明了阴极、阳极和阴极区、阳极区。
(4)装置中显示了阳极产生CO2，阴极吸收O2。
(5)装置中使用了质子交换膜，显示了H＋移动的方向。
【易错失分点】　(1)易从图中显示的阴极、阳极和阴极区、阳极区，把图中装置当成了电解池，导致解答错误。
(2)不能从溶液中H＋的移动，理解书写两极反应时，可以生成H＋或H＋参与反应。
(3)不会判断有机反应中电子转移数目。
[自主解答]
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BC　解析：高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，从题图中可以看出反应生成H＋，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，B选项错误；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。
[多角度·突破练]
⊳角度1　电解质水溶液燃料电池
1．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是(　　)
A．通入氧气的电极为正极
B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2
C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降
D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小
D　解析：A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子，则参与反应的氧气的量为＝ mol，正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，正确；D项，放电时正极反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－，正极产生OH－，则pH增大，错误。
2．关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移　②微生物所在电极区放电时发生还原反应　③放电过程中，H＋从正极区移向负极区　④正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确的是(　　)

A．②④　　B．①③　　　C．①④　　D．②③
C　解析：①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③根据电流的方向，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在H＋条件下发生得电子的还原反应，所以正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确。
3．(2021·郑州模拟)微生物燃料电池(MFC)利用了一种现代化氨氮去除技术。如图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是(　　)

A．好氧微生物反应器中的反应为NH＋2O2=== NO＋2H＋＋H2O
B．B极电势比A极电势低
C．A极的电极反应式为CH3COO－＋2H2O＋8e－===2CO2↑＋7H＋
D．当电路中通过9 mol电子时，理论上总共生成标准状况下33.6 L N2
A　解析：NH在好氧微生物反应器中转化为NO，结合得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒得到反应的离子方程式为NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O，故A正确；根据H＋的移动方向可知，A做原电池的负极，B做原电池的正极，所以B极电势比A极电势高，故B错误；A极做负极，负极上CH3COO－发生失电子的氧化反应生成CO2气体，则A极的电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，故C错误；NO在正极得到电子生成氮气，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，电路中通过9 mol电子时，理论上总共生成0.9 mol N2，其在标准状况下的体积为20.16 L，故D错误。

燃料电池的分析要领
(1)对于燃料电池要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(还原剂)，通入正极的物质为氧气(氧化剂)。
(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。
⊳角度2　固体电解质燃料电池
4．某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．a为CH4，b为CO2
B．CO向正极移动
C．此电池在常温下也能工作
D．正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO
D　解析：电极反应式如下：
负极：CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
正极：2O2＋4CO2＋8e－===4CO
根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，此电池在常温下不能工作。
5．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(工作温度600～700 ℃)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用
B．负极反应式为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O
C．该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗 3.2 g O2
B　解析：根据图示，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为H2＋CO－2e－===CO2＋H2O，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，总反应为2H2＋O2===2H2O，故B项正确；电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，A项错误；该电池工作时利用的是二氧化碳的循环使用，没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，C项错误；电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗0.05 mol氧气，质量为1.6 g，D项错误。
6．世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁­空气电池，其结构如图所示。

下列有关该电池放电时的说法正确的是(　　)
A．O2－由b极移向a极
B．正极的电极反应式为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－
C．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2
D．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移
C　解析：a极空气中氧气得电子发生还原反应，为正极，铁与水反应生成氢气，氢气在b极失电子发生氧化反应，为负极。在原电池中，阴离子向负极移动，O2－由a极移向b极，A项错误；a极空气中氧气得电子发生还原反应为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B项错误；由新型中温全瓷铁­空气电池的装置图可知，铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，C项正确；有 22.4 L(标准状况)空气参与反应，则氧气约为0.2 mol，电路中约转移0.8 mol电子，D项错误。

燃料电池电极反应式的书写
在书写燃料电池电极反应和总反应时，应注意两个方面：一是要注意是否在溶液中进行，如果在溶液中进行，要根据溶液的酸碱性书写；二是理解氧化还原反应规律，正确区分得失电子的物质，据此找到在正、负极上分别反应的物质，然后根据原电池原理正确书写电极反应式和总反应式。
如甲烷燃料电池(电解质溶液：NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
书写电极反应式的方法：
(1)正极反应式：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同。
熟记以下四种情况：
①酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
(2)负极反应式：负极上CH4在溶液中失去电子与OH－结合最终得到CO和H2O。可以先写出反应进行配平：H4＋OH－－8e－——O＋H2O
反应中C化合价升高8，故反应中失去8e－。然后根据电荷守恒，可以把反应方程式配平，须注意反应中失去8e－，相当于反应物中增加了8个正电荷。配平后反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。

1．一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是(　　)

A．右池中的银电极做负极
B．正极反应为Ag－e－===Ag＋
C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓
D．盐桥中的NO向右池方向移动
C　解析：若“右池中的银电极做负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl：Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子做负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述，B项错误，C项正确。盐桥中的NO向负极方向(即左池)移动，D项错误。
2．(命题情境：化学平衡移动与原电池)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
D　解析：由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
3．(命题情境：原电池应用于废水处理问题)下图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是(　　)

A．a、b极不能使用同种电极材料
B．工作时，a极的电势低于b极的电势
C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大
D．b极的电极反应式为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO＋9H＋
D　解析：题图中连接负载(用电器)的装置为原电池，电极a、b上发生的反应不同，因而两极间形成电势差，故电极材料可同可异，A项错误；工作时，电极b上CH3COO－→HCO，碳元素从平均0价失电子升至＋4 价，电极b是原电池的负极，则电极a是原电池的正极，a极的电势高于b极的电势，B项错误；电极a(正极)的电极反应为＋H ＋＋2e－===＋Cl－，正极每得到2 mol电子时，为使溶液呈电中性，必有2 mol H＋通过质子交换膜进入a极溶液，同时电极反应消耗 1 mol H＋，故工作一段时间之后，a极区溶液中H＋浓度增大，pH减小，C项错误；据题图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒关系，电极b(负极)的电极反应为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO＋9H＋，D项正确。
4．(命题情境：原电池与航天科技)近年来，我国在航空航天事业上取得了令人瞩目的成就，科学家在能量的转化、航天器的零排放方面做出了很大的努力，其中为了达到零排放的要求，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，设计了一种装置(如图)实现了能量的转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。关于该装置下列说法正确的是(　　)

A．装置中离子交换膜为阳离子交换膜
B．CO2参与X电极的反应方程式：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－
C．N型半导体为正极，P型半导体为负极
D．反应完毕，电解质溶液碱性减弱
B　解析：左半部分为原电池，右半部分为电解池。根据原电池中电荷的移动方向可知，N型半导体为负极，P型半导体为正极，C项错误；则X电极为阴极，发生还原反应：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，B项正确；图中OH－在X电极处产生，Y电极需消耗OH－，说明OH－能够通过离子交换膜，即该膜为阴离子交换膜，A项错误；根据总反应2CO2===2CO＋O2可知，反应前后电解质溶液酸碱性不变，D项错误。
5．(双选)Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该装置不能在高温下工作
B．X、Y依次为阳离子、阴离子交换膜
C．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
D．该装置工作时，电能转化为化学能
AC　解析：高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A正确；原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；由题图可知，负极为有机废水中CH3COO－失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，C正确；该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。