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第七章 第32讲 原电池和化学电源-2025年高考化学一轮总复习课件
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这是一份第七章 第32讲 原电池和化学电源-2025年高考化学一轮总复习课件，共60页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，化学能，氧化还原反应，2构成条件，氧化反应，还原反应，考点二，一次电池等内容，欢迎下载使用。
1．原电池及构成条件 (1)原电池原电池是将_________转化为______的装置，其反应本质是_____________。
2.原电池的工作原理(认知模型)(1)两种原电池装置以锌铜原电池为例进行分析，图 Ⅰ 是单液原电池装置，图 Ⅱ 是双液原电池装置。
(2)原电池的工作原理
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有含KCl(或KNO3)饱和溶液的琼脂。②原电池装置中盐桥连接两个半电池装置，其中盐桥的作用有三种：
3.原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，一般情况负极是活动性较强的金属，正极是活动性较弱的金属(或非金属)。(3)用于金属的防护：被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。
(4)设计制作原电池装置
考向一 原电池的构成及工作原理[例1] (2024·辽宁省实验中学质检)实验小组中甲同学按如图所示完成实验，发现电流计指针偏转，乙同学将图中盐桥(琼脂和饱和氯化钾)换成U形铜丝代替盐桥，发现电流计指针也发生偏转，下列说法正确的是( )
A．甲同学实验过程中，ZnSO4溶液中阴离子总浓度不会发生改变B．甲同学实验过程中，Zn片被氧化，铜片被还原C．乙同学将盐桥换成铜丝后，左侧烧杯仍形成原电池D．乙同学将盐桥换成铜丝后，左侧烧杯ZnSO4溶液中Zn2＋移向Zn片
甲同学的实验中，Zn作负极，失去电子进入溶液，则盐桥中的氯离子向负极移动，保持溶液的电中性，则硫酸锌溶液中的阴离子浓度增大，A错误；甲同学的实验中，Zn被氧化，铜离子被还原为Cu，B错误；乙同学将盐桥换成铜丝后，右侧烧杯中两个电极都是Cu，左侧烧杯中电极是Zn和Cu，根据原电池的构成条件推测，左池为原电池，C正确；左侧烧杯中形成原电池，阳离子移向正极，铜是正极，则ZnSO4溶液中Zn2＋移向Cu片，D错误。
原电池中正、负极的判断方法
[练1] 下图是盐桥中浸泡饱和KCl溶液的琼脂形成的原电池示意图。下列说法错误的是( )
考向二 原电池中电极反应式的书写[例2] (2024·重庆西北狼教育联盟联考)分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C均错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
原电池中电极和电池反应式的书写方法
[练2] (2024·北京朝阳区统考)某同学设计如下原电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
考向三 原电池原理的应用[例3] M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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＋。则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＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，A正确。
[练3] (教材改编题)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：
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>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c
把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：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作原电池负极，c作正极，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。
MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2.二次电池铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
3．燃料电池(1)燃料电池是一种连续地将燃料和______的化学能直接转化为电能的化学电源。(2)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。
H2＋2OH－－2e－
[微点拨]①燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。②书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。
考向一 一次电池的原理及分析 [例1] (2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池
M极上Li失去电子发生氧化反应，则M极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，发生还原反应。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作电解质溶液，A正确；海水呈弱碱性，有溶解氧，发生的电极反应可能为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；Li是活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷可防止水和Li接触，且玻璃陶瓷也可传导Li＋，使M极产生的Li＋向正极移动，形成闭合回路，C正确；该电池不可充电，属于一次电池，D正确。
[练1] (教材改编题)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( )A.Zn作负极，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．MnO2作正极，发生还原反应C．电池工作时，电流由MnO2经外电路流向ZnD．电池工作时，KOH没有发挥作用
Zn作负极，被氧化生成Zn(OH)2，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A正确；MnO2作正极，被还原生成MnO(OH)，B正确；电池工作时，电流由正极流向负极，则电流由MnO2经外电路流向Zn，C正确；电池工作时，KOH未参与电池总反应，但起到导电作用，D错误。
考向二 二次电池的原理及分析[例2] (2023·新课标全国卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
Zn为活泼金属，放电时发生氧化反应，为电源的负极，V2O5为正极，A正确；放电时，阳离子(Zn2＋)由负极向正极迁移，B正确；xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O反应中Zn发生氧化反应，为放电总反应方程式，C错误；充电时阳极(原电池正极)重新生成V2O5，D正确。
“四步法”突破新型二次电池及分析类题
[练2] (2022·全国乙卷)Li-O2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Li-O2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
结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；充电时，光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；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；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
考向三 燃料电池的原理及分析[例3] (2021·山东卷)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )A．放电过程中，K＋均向负极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
分析燃料电池类题的思维模型
[练3] (2024·湖南省长郡中学月考)我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有重大进展，装置如图所示，两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是( )
1．(2024·湖南师大附中月考)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，甲池中c(SO2－4)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
2．由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质溶液，铝和二氧化锰-石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnOOH＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是( )A．二氧化锰-石墨为电池正极B．负极反应为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH＋4C．OH－不断由负极向正极移动D．每生成1 ml MnOOH转移1 ml电子
由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B均正确；阴离子移向负极，C错误；锰元素由＋4价降低到＋3价，则生成1 ml MnOOH转移1 ml电子，D正确。
3．(2024·安徽省“十校联盟”联考)微生物燃料电池可将底物直接转化为电能，提高了能量转化效率。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
4．(2024·辽宁省十校联合体联考)全固态锂电池以比容量高、安全、轻便等优势成为电动汽车的理想电池。研究者以硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，以 Li3PS4为固体电解质进行充放电实验，发现该 Li-S电池具有高离子电导率。该电池的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．Li 和 S无需基体负载，也能正常放电产生电流B．充电时，阴极电极反应为S＋2e－＋2Li＋===Li2SC．放电时，Li＋从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极D．用该电池电解饱和食盐水时，若生成 22.4 L H2，则需要消耗 14 g Li
硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，硫不导电，所以需用石墨为载体，A错误；充电时，Li电极为阴极，阴极电极反应为Li＋＋e－===Li，B错误；放电时，Li为负极、S为正极，阳离子由负极向正极移动，Li＋从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极，C正确；没有明确是否为标准状况，22.4 L H2的物质的量不一定是1 ml，所以消耗Li的质量不一定是14 g，D错误。
5．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．Ag作原电池正极B．电子由Ag经活性炭流向PtC．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 ml Cl－
O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 ml，而2 ml Cl－失去2 ml电子，故最多去除2 ml Cl－，D错误。
6．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是( )
1．原电池及构成条件 (1)原电池原电池是将_________转化为______的装置，其反应本质是_____________。
2.原电池的工作原理(认知模型)(1)两种原电池装置以锌铜原电池为例进行分析，图 Ⅰ 是单液原电池装置，图 Ⅱ 是双液原电池装置。
(2)原电池的工作原理
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有含KCl(或KNO3)饱和溶液的琼脂。②原电池装置中盐桥连接两个半电池装置，其中盐桥的作用有三种：
3.原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，一般情况负极是活动性较强的金属，正极是活动性较弱的金属(或非金属)。(3)用于金属的防护：被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。
(4)设计制作原电池装置
考向一 原电池的构成及工作原理[例1] (2024·辽宁省实验中学质检)实验小组中甲同学按如图所示完成实验，发现电流计指针偏转，乙同学将图中盐桥(琼脂和饱和氯化钾)换成U形铜丝代替盐桥，发现电流计指针也发生偏转，下列说法正确的是( )
A．甲同学实验过程中，ZnSO4溶液中阴离子总浓度不会发生改变B．甲同学实验过程中，Zn片被氧化，铜片被还原C．乙同学将盐桥换成铜丝后，左侧烧杯仍形成原电池D．乙同学将盐桥换成铜丝后，左侧烧杯ZnSO4溶液中Zn2＋移向Zn片
甲同学的实验中，Zn作负极，失去电子进入溶液，则盐桥中的氯离子向负极移动，保持溶液的电中性，则硫酸锌溶液中的阴离子浓度增大，A错误；甲同学的实验中，Zn被氧化，铜离子被还原为Cu，B错误；乙同学将盐桥换成铜丝后，右侧烧杯中两个电极都是Cu，左侧烧杯中电极是Zn和Cu，根据原电池的构成条件推测，左池为原电池，C正确；左侧烧杯中形成原电池，阳离子移向正极，铜是正极，则ZnSO4溶液中Zn2＋移向Cu片，D错误。
原电池中正、负极的判断方法
[练1] 下图是盐桥中浸泡饱和KCl溶液的琼脂形成的原电池示意图。下列说法错误的是( )
考向二 原电池中电极反应式的书写[例2] (2024·重庆西北狼教育联盟联考)分析下图所示的四个原电池装置，结论正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C均错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
原电池中电极和电池反应式的书写方法
[练2] (2024·北京朝阳区统考)某同学设计如下原电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
考向三 原电池原理的应用[例3] M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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＋。则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＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，A正确。
[练3] (教材改编题)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：
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>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c
把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：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作原电池负极，c作正极，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。
MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2.二次电池铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
3．燃料电池(1)燃料电池是一种连续地将燃料和______的化学能直接转化为电能的化学电源。(2)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。
H2＋2OH－－2e－
[微点拨]①燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。②书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。
考向一 一次电池的原理及分析 [例1] (2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池
M极上Li失去电子发生氧化反应，则M极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，发生还原反应。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作电解质溶液，A正确；海水呈弱碱性，有溶解氧，发生的电极反应可能为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；Li是活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷可防止水和Li接触，且玻璃陶瓷也可传导Li＋，使M极产生的Li＋向正极移动，形成闭合回路，C正确；该电池不可充电，属于一次电池，D正确。
[练1] (教材改编题)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( )A.Zn作负极，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．MnO2作正极，发生还原反应C．电池工作时，电流由MnO2经外电路流向ZnD．电池工作时，KOH没有发挥作用
Zn作负极，被氧化生成Zn(OH)2，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A正确；MnO2作正极，被还原生成MnO(OH)，B正确；电池工作时，电流由正极流向负极，则电流由MnO2经外电路流向Zn，C正确；电池工作时，KOH未参与电池总反应，但起到导电作用，D错误。
考向二 二次电池的原理及分析[例2] (2023·新课标全国卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质溶液的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
Zn为活泼金属，放电时发生氧化反应，为电源的负极，V2O5为正极，A正确；放电时，阳离子(Zn2＋)由负极向正极迁移，B正确；xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O反应中Zn发生氧化反应，为放电总反应方程式，C错误；充电时阳极(原电池正极)重新生成V2O5，D正确。
“四步法”突破新型二次电池及分析类题
[练2] (2022·全国乙卷)Li-O2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Li-O2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
结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；充电时，光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；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；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
考向三 燃料电池的原理及分析[例3] (2021·山东卷)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )A．放电过程中，K＋均向负极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
分析燃料电池类题的思维模型
[练3] (2024·湖南省长郡中学月考)我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有重大进展，装置如图所示，两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是( )
1．(2024·湖南师大附中月考)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，甲池中c(SO2－4)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
2．由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质溶液，铝和二氧化锰-石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnOOH＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是( )A．二氧化锰-石墨为电池正极B．负极反应为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH＋4C．OH－不断由负极向正极移动D．每生成1 ml MnOOH转移1 ml电子
由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B均正确；阴离子移向负极，C错误；锰元素由＋4价降低到＋3价，则生成1 ml MnOOH转移1 ml电子，D正确。
3．(2024·安徽省“十校联盟”联考)微生物燃料电池可将底物直接转化为电能，提高了能量转化效率。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
4．(2024·辽宁省十校联合体联考)全固态锂电池以比容量高、安全、轻便等优势成为电动汽车的理想电池。研究者以硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，以 Li3PS4为固体电解质进行充放电实验，发现该 Li-S电池具有高离子电导率。该电池的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．Li 和 S无需基体负载，也能正常放电产生电流B．充电时，阴极电极反应为S＋2e－＋2Li＋===Li2SC．放电时，Li＋从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极D．用该电池电解饱和食盐水时，若生成 22.4 L H2，则需要消耗 14 g Li
硅和石墨为基体，分别负载 Li 和 S 作为电池电极，硫不导电，所以需用石墨为载体，A错误；充电时，Li电极为阴极，阴极电极反应为Li＋＋e－===Li，B错误；放电时，Li为负极、S为正极，阳离子由负极向正极移动，Li＋从Li电极经 Li3PS4固体电解质迁移到 S 电极，C正确；没有明确是否为标准状况，22.4 L H2的物质的量不一定是1 ml，所以消耗Li的质量不一定是14 g，D错误。
5．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．Ag作原电池正极B．电子由Ag经活性炭流向PtC．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 ml Cl－
O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。Cl－在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 ml，而2 ml Cl－失去2 ml电子，故最多去除2 ml Cl－，D错误。
6．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是( )
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