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2022高考化学一轮复习（步步高） 第六章 第30讲 原电池 化学电源课件
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这是一份2022高考化学一轮复习（步步高） 第六章 第30讲 原电池 化学电源课件，共60页。PPT课件主要包含了复习目标，真题演练明确考向，课时精练巩固提高，内容索引，知识梳理·夯基础，化学能，氧化还原反应，闭合回路，电极的判断，电极材料等内容，欢迎下载使用。
1.理解原电池的构成、工作原理及应用，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。 体会研制新型电池的重要性。3.能够认识和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
考点二 常见化学电源及工作原理
微专题16 新型电源及电极反应式的书写
专项提能特训10 新型电源工作原理
1.原电池的概念及构成条件(1)定义：把 转化为 的装置。(2)原电池的形成条件①能自发进行的 。②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。③形成 ，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2.工作原理(以锌铜原电池为例)
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
4.原电池的应用(1)设计制作化学电源
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(3)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。(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。
(1)NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池( )错因： 。(2)Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极( )错因： 。(3)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )错因： 。
该反应不是氧化还原反应，没有电子转移
若是酸性介质Mg作负极，若是碱性介质Al作负极
(4)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：________________________________________________。(5)在Cu|CuSO4|Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以Cu2＋向负极移动( )错因：_________________________________________________________________________。
电子不进入溶液，溶液中阴阳离子定向移动形成电流
在外电路中电流由正极流向负极，而在电解质溶液中，阳离子都由负极移向正极
活泼性强的金属一定是原电池的负极吗？答案 不一定。一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，如：①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。
题组一 原电池装置及电极的判断
1.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是___________。
2.将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中，以下叙述正确的是A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.两烧杯中溶液的H＋浓度都减小C.产生气泡的速率甲比乙慢D.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
解析 甲装置形成原电池，铜是正极，氢离子放电产生氢气，铜片表面有气泡产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不反应，A错误；两烧杯中溶液中的H＋均得到电子被还原为氢气，因此氢离子浓度都减小，B正确；形成原电池时反应速率加快，则产生气泡的速率甲比乙快，C错误；金属性锌强于铜，则甲中铜片是正极，锌片是负极，乙中没有形成闭合回路，不能形成原电池，D错误。
题组二 原电池的工作原理
3.分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B.②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－ ＋3H2↑C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析 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HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。
4.(2019·北京朝阳区期末)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A.该装置将化学能转化为电能B.负极的电极反应式是Ag＋I－－e－===AgIC.电池的总反应式是Ag＋＋I－===AgID.盐桥(含KNO3的琼脂)中 从左向右移动
解析 该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，A项正确；根据电子的移动方向，可以推断出左侧电极为负极，该电极反应式为Ag＋I－－e－===AgI，B项正确；该电极的总反应式是Ag＋＋I－===AgI，C项正确；左侧电极为负极，右侧电极为正极， 带负电荷，向负极移动，所以 应该从右向左移动，D项错误。
5.某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计了如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 ml·L－1，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：(1)发生氧化反应的烧杯是______(填“甲”或“乙”)。(2)外电路的电流方向为从______(填“a”或“b”，下同)到_____。(3)电池工作时，盐桥中的 移向_____(填“甲”或“乙”)烧杯。(4)甲烧杯中发生的电极反应为_______________________________。
解析 根据题给氧化还原反应可知，甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应式为 ＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；外电路的电流方向从正极流向负极，即从a到b；电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即 移向乙烧杯。
(1)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。(2)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。(3)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。
题组三 金属活泼性比较6.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
解析 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。
由此可判断这四种金属的活动顺序是A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
7.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：
解析 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。
题组四 原电池的设计8.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____________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
9.可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生。其中甲溶液是___________，操作及现象是_________________________________________________________________________________。
分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深
1.原电池电极反应式书写(1)负失氧、正得还。(2)注意溶液的酸碱性，适当在电极反应式两边添加H＋、OH－、H2O等，以遵循电荷守恒和质量守恒。(3)注意电极反应产物是否与电解质溶液反应。(4)活泼金属不一定为负极，如镁、铝、氢氧化钠电池中，不活泼的铝为负极。
2.原电池电解质的选择电解质是使负极放电的物质，因此一般情况下电解质溶液[或者电解质溶液中溶解的其他物质(如溶液中溶解的氧气)]要能够与负极发生反应。3.原电池电极材料的选择原电池的电极必须能导电；负极一般情况下能够与电解质溶液反应，容易失电子，因此负极一般是活泼的金属材料；正极和负极之间只有产生电势差时，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不用同一种材料。
1.一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反应：__________________________；正极反应：_____________________________________；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
(2)锌银电池负极反应：__________________________；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：_______________________________。(3)锂电池Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是____，电极反应式为__________________，正极反应式为_______________________________。
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
4Li－4e－===4Li＋
2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－
2.二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是___，正极材料是_____。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
===PbSO4＋2H2O
PbSO4＋2H2O－2e－===
特别提醒 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
3.氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长( )错因：______________________________。(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应( )错因：_________________________________________________________________________。(3)二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应( )错因：________________________________________________________。
MnO2是正极反应物，不是催化剂
可充电电池放电时是自发的原电池反应，充电时是非自发的电解池反应，条件不同
(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为2H2－4e－===4H＋( )错因：______________________________________________。(5)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( )错因：________________________________________________________。
碱性环境下负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O
若燃料电池正极上发生反应的物质都是O2，当电解质不同，常见的正极反应有哪几种情况？答案 (1)酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－；(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===
1.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－=== Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变
解析 反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag2O得到电子，发生还原反应，B正确；电解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的pH升高，D错误。
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，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.负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3C.OH－不断由负极向正极移动D.每生成1 ml MnOOH转移1 ml电子
解析 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正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。
3.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由____(填“a”或“b”，下同)极流向____极。
解析 结合所给装置图以及原电池反应原理可知，Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。
(2)电池的正极反应式为__________________________。
解析 根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
题组二 二次电池的充放电
4.如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是A.铅蓄电池是二次电池，充电时电能转 化为化学能B.电池工作时，电子由Pb板通过导线流 向PbO2板C.电池工作时，负极反应为Pb－2e－＋ ===PbSO4D.电池工作时，H＋移向Pb板
5.镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是A.充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
解析 放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时电解质溶液中的OH－向负极移动，D项错误。
(1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。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。
题组三 燃料电池6.(2019·济南质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是A.a极为负极，电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋C.电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2 的用量增多
解析 a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，A、B项正确；总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多，则D项正确。
7.用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如下图所示，有关说法正确的是A.电极2发生氧化反应B.电池工作时，Na＋向负极移动C.电流由电极1经外电路流向电极2D.电极1发生的电极反应为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
1.(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－ ===B.放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mlC.充电时，电池总反应为2 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
A项正确；放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 ml CO2转化为HCOOH时，转移电子数为2 ml，B项正确；由装置示意图可知充电时阳极产生O2，阴极产生Zn，C项正确；充电时阳极上发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，OH－浓度降低，D项错误。
2.(2020·天津，11)熔融钠—硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na＋xS Na2Sx(x＝5～3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是 A.Na2S4的电子式为B.放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2SxC.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池
解析 A对，四硫化二钠属于离子化合物，其中硫达到8电子稳定结构，其电子式为 ；B对，根据总反应可知，放电时S在正极发生反应，电极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx；C错，电池正极是含碳粉的熔融硫；D对，因为该电池可以充电，所以为二次电池，其中Na-β-Al2O3是隔膜，防止熔融钠与熔融硫直接反应。
3.(2020·全国卷Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是A.负载通过0.04 ml电子时，有0.224 L (标准状况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的 pH升高C.电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
解析 根据VB2电极发生的反应VB2＋16OH－－11e－===＋4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=== ，C正确；负载通过0.04 ml电子时，有0.01 ml氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。
4.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是A.相比现有工业合成氨，该方法条 件温和，同时还可提供电能B.阴极区，在氢化酶作用下发生反 应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
解析 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
5.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积， 所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
解析 该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知，该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。
1.有关如图所示原电池的叙述不正确的是A.电子沿导线由Cu片流向Ag片B.正极的电极反应是Ag＋＋e－===AgC.Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液
2.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，甲池中c( )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
解析 A项，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，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中c( )不变，错误；C项，在乙池中发生反应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(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，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，阴离子是不能通过阳离子交换膜的，错误。
3.Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是A.负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B.正极反应式为Ag＋＋e－===AgC.电池放电时Cl－由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析 根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。
4.锂—液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li＋)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是A.该电池比钠—液态多硫电池的比能量高B.放电时，内电路中Li＋的移动方向为从a到bC.Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物D.充电时，外电路中通过0.2 ml电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g
解析 电池提供2 ml e－时，该电池对应Li2Sx质量为(14＋32x)g，而钠—液态多硫电池对应质量为(46＋32x)g，故该电池比能量高，A正确；由图分析知a为负极，b为正极，Li＋从a移向b，B正确；Al2O3为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；当外电路中通过0.2 ml e－时，阳极区生成0.1x ml硫，故阳极区生成硫的质量为3.2x g，D错误。
5.(2020·哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学模拟)一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是A.放电时，Mg(液)层的质量减小B.放电时正极反应为Mg2＋＋2e－===MgC.该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应D.该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动
解析 A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子生成Mg，则放电时正极反应为Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。
6.(2020·合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是A.充电时n接电源的负极，Zn2＋通过 阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1 ml电子，负极区溶 液质量减少65 gC.充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变
解析 充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C错误；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，Zn仍是负极，D错误。
7.(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所示：①HS－在硫氧化菌作用下转化为 的电极反应式是_____________________________。
细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。
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__________________________________________________________________________________。
HS－、 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
解析 根据方程式，电路中每转移0.2 ml电子，生成0.1 ml Pb，即20.7 g。
(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。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 ml电子，理论上生成_____g Pb。
Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
解析 a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；
(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所示。①a电极的电极反应式是_______________________________；
6OH－===N2＋6H2O
1.理解原电池的构成、工作原理及应用，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。 体会研制新型电池的重要性。3.能够认识和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
考点二 常见化学电源及工作原理
微专题16 新型电源及电极反应式的书写
专项提能特训10 新型电源工作原理
1.原电池的概念及构成条件(1)定义：把 转化为 的装置。(2)原电池的形成条件①能自发进行的 。②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。③形成 ，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2.工作原理(以锌铜原电池为例)
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
4.原电池的应用(1)设计制作化学电源
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(3)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。(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。
(1)NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池( )错因： 。(2)Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极( )错因： 。(3)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )错因： 。
该反应不是氧化还原反应，没有电子转移
若是酸性介质Mg作负极，若是碱性介质Al作负极
(4)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：________________________________________________。(5)在Cu|CuSO4|Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以Cu2＋向负极移动( )错因：_________________________________________________________________________。
电子不进入溶液，溶液中阴阳离子定向移动形成电流
在外电路中电流由正极流向负极，而在电解质溶液中，阳离子都由负极移向正极
活泼性强的金属一定是原电池的负极吗？答案 不一定。一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，如：①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。
题组一 原电池装置及电极的判断
1.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是___________。
2.将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中，以下叙述正确的是A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.两烧杯中溶液的H＋浓度都减小C.产生气泡的速率甲比乙慢D.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
解析 甲装置形成原电池，铜是正极，氢离子放电产生氢气，铜片表面有气泡产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不反应，A错误；两烧杯中溶液中的H＋均得到电子被还原为氢气，因此氢离子浓度都减小，B正确；形成原电池时反应速率加快，则产生气泡的速率甲比乙快，C错误；金属性锌强于铜，则甲中铜片是正极，锌片是负极，乙中没有形成闭合回路，不能形成原电池，D错误。
题组二 原电池的工作原理
3.分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B.②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－ ＋3H2↑C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析 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HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。
4.(2019·北京朝阳区期末)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A.该装置将化学能转化为电能B.负极的电极反应式是Ag＋I－－e－===AgIC.电池的总反应式是Ag＋＋I－===AgID.盐桥(含KNO3的琼脂)中 从左向右移动
解析 该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，A项正确；根据电子的移动方向，可以推断出左侧电极为负极，该电极反应式为Ag＋I－－e－===AgI，B项正确；该电极的总反应式是Ag＋＋I－===AgI，C项正确；左侧电极为负极，右侧电极为正极， 带负电荷，向负极移动，所以 应该从右向左移动，D项错误。
5.某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计了如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 ml·L－1，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。回答下列问题：(1)发生氧化反应的烧杯是______(填“甲”或“乙”)。(2)外电路的电流方向为从______(填“a”或“b”，下同)到_____。(3)电池工作时，盐桥中的 移向_____(填“甲”或“乙”)烧杯。(4)甲烧杯中发生的电极反应为_______________________________。
解析 根据题给氧化还原反应可知，甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应式为 ＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；外电路的电流方向从正极流向负极，即从a到b；电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，即 移向乙烧杯。
(1)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，发生氧化反应则为负极，反之为正极。(2)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是Zn与氧化剂(Cu2＋)不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。(3)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。
题组三 金属活泼性比较6.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
解析 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。
由此可判断这四种金属的活动顺序是A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
7.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：
解析 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。
题组四 原电池的设计8.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____________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
9.可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生。其中甲溶液是___________，操作及现象是_________________________________________________________________________________。
分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深
1.原电池电极反应式书写(1)负失氧、正得还。(2)注意溶液的酸碱性，适当在电极反应式两边添加H＋、OH－、H2O等，以遵循电荷守恒和质量守恒。(3)注意电极反应产物是否与电解质溶液反应。(4)活泼金属不一定为负极，如镁、铝、氢氧化钠电池中，不活泼的铝为负极。
2.原电池电解质的选择电解质是使负极放电的物质，因此一般情况下电解质溶液[或者电解质溶液中溶解的其他物质(如溶液中溶解的氧气)]要能够与负极发生反应。3.原电池电极材料的选择原电池的电极必须能导电；负极一般情况下能够与电解质溶液反应，容易失电子，因此负极一般是活泼的金属材料；正极和负极之间只有产生电势差时，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不用同一种材料。
1.一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反应：__________________________；正极反应：_____________________________________；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
(2)锌银电池负极反应：__________________________；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：_______________________________。(3)锂电池Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是____，电极反应式为__________________，正极反应式为_______________________________。
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
4Li－4e－===4Li＋
2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－
2.二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是___，正极材料是_____。总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
===PbSO4＋2H2O
PbSO4＋2H2O－2e－===
特别提醒 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
3.氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长( )错因：______________________________。(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应( )错因：_________________________________________________________________________。(3)二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应( )错因：________________________________________________________。
MnO2是正极反应物，不是催化剂
可充电电池放电时是自发的原电池反应，充电时是非自发的电解池反应，条件不同
(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为2H2－4e－===4H＋( )错因：______________________________________________。(5)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( )错因：________________________________________________________。
碱性环境下负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O
若燃料电池正极上发生反应的物质都是O2，当电解质不同，常见的正极反应有哪几种情况？答案 (1)酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－；(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===
1.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－=== Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变
解析 反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag2O得到电子，发生还原反应，B正确；电解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的pH升高，D错误。
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，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.负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3C.OH－不断由负极向正极移动D.每生成1 ml MnOOH转移1 ml电子
解析 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正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。
3.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由____(填“a”或“b”，下同)极流向____极。
解析 结合所给装置图以及原电池反应原理可知，Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。
(2)电池的正极反应式为__________________________。
解析 根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
题组二 二次电池的充放电
4.如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是A.铅蓄电池是二次电池，充电时电能转 化为化学能B.电池工作时，电子由Pb板通过导线流 向PbO2板C.电池工作时，负极反应为Pb－2e－＋ ===PbSO4D.电池工作时，H＋移向Pb板
5.镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是A.充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
解析 放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时电解质溶液中的OH－向负极移动，D项错误。
(1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。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。
题组三 燃料电池6.(2019·济南质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是A.a极为负极，电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋C.电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2 的用量增多
解析 a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，A、B项正确；总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多，则D项正确。
7.用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如下图所示，有关说法正确的是A.电极2发生氧化反应B.电池工作时，Na＋向负极移动C.电流由电极1经外电路流向电极2D.电极1发生的电极反应为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
1.(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－ ===B.放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mlC.充电时，电池总反应为2 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
A项正确；放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 ml CO2转化为HCOOH时，转移电子数为2 ml，B项正确；由装置示意图可知充电时阳极产生O2，阴极产生Zn，C项正确；充电时阳极上发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，OH－浓度降低，D项错误。
2.(2020·天津，11)熔融钠—硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na＋xS Na2Sx(x＝5～3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是 A.Na2S4的电子式为B.放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2SxC.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池
解析 A对，四硫化二钠属于离子化合物，其中硫达到8电子稳定结构，其电子式为 ；B对，根据总反应可知，放电时S在正极发生反应，电极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx；C错，电池正极是含碳粉的熔融硫；D对，因为该电池可以充电，所以为二次电池，其中Na-β-Al2O3是隔膜，防止熔融钠与熔融硫直接反应。
3.(2020·全国卷Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是A.负载通过0.04 ml电子时，有0.224 L (标准状况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的 pH升高C.电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
解析 根据VB2电极发生的反应VB2＋16OH－－11e－===＋4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=== ，C正确；负载通过0.04 ml电子时，有0.01 ml氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。
4.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是A.相比现有工业合成氨，该方法条 件温和，同时还可提供电能B.阴极区，在氢化酶作用下发生反 应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
解析 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
5.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积， 所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
解析 该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知，该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。
1.有关如图所示原电池的叙述不正确的是A.电子沿导线由Cu片流向Ag片B.正极的电极反应是Ag＋＋e－===AgC.Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液
2.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，甲池中c( )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
解析 A项，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，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中c( )不变，错误；C项，在乙池中发生反应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(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，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，阴离子是不能通过阳离子交换膜的，错误。
3.Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是A.负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B.正极反应式为Ag＋＋e－===AgC.电池放电时Cl－由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析 根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。
4.锂—液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li＋)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是A.该电池比钠—液态多硫电池的比能量高B.放电时，内电路中Li＋的移动方向为从a到bC.Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物D.充电时，外电路中通过0.2 ml电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g
解析 电池提供2 ml e－时，该电池对应Li2Sx质量为(14＋32x)g，而钠—液态多硫电池对应质量为(46＋32x)g，故该电池比能量高，A正确；由图分析知a为负极，b为正极，Li＋从a移向b，B正确；Al2O3为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；当外电路中通过0.2 ml e－时，阳极区生成0.1x ml硫，故阳极区生成硫的质量为3.2x g，D错误。
5.(2020·哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学模拟)一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是A.放电时，Mg(液)层的质量减小B.放电时正极反应为Mg2＋＋2e－===MgC.该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应D.该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动
解析 A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子生成Mg，则放电时正极反应为Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。
6.(2020·合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是A.充电时n接电源的负极，Zn2＋通过 阳离子交换膜由左侧流向右侧B.放电时每转移1 ml电子，负极区溶 液质量减少65 gC.充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变
解析 充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C错误；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，Zn仍是负极，D错误。
7.(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所示：①HS－在硫氧化菌作用下转化为 的电极反应式是_____________________________。
细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。
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__________________________________________________________________________________。
HS－、 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
解析 根据方程式，电路中每转移0.2 ml电子，生成0.1 ml Pb，即20.7 g。
(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。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 ml电子，理论上生成_____g Pb。
Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
解析 a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；
(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所示。①a电极的电极反应式是_______________________________；
6OH－===N2＋6H2O
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