第2课时 化学电源
[核心素养发展目标] 1.了解一次电池、二次电池、燃料电池等化学电池的特点及在生活中的应用。2.掌握构成化学电源的基本要素，了解常见化学电源的工作原理。
一、一次电池、二次电池
1.一次电池(干电池)
(1)特点：电池用过之后 复原，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池
电池反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2===Cl2+2MnO(OH)。
负极材料： ；电极反应： ；
正极材料： ；
电解质：氯化铵。
思考1 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。总反应：Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)，负极的电极反应式： 。
2.二次电池(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银锌纽扣电池
电池反应：Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag。
负极材料： ；电极反应： ；
正极材料： ；电极反应： ；
电解质溶液： 。
②铅蓄电池
电池反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
负极材料： ；电极反应： ；
正极材料： ；电极反应： ；
电解质溶液： 。
③镍氢电池
电池反应：NiO(OH)+MHNiO+M+H2O。
负极材料：贮氢合金；电极反应：MH-e-+OH-===M+H2O；
正极材料：泡沫氧化镍；电极反应： ；
电解质溶液： 。
思考2 锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视。科学家目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2===LiMnO2。写出负极的电极反应式： ；正极的电极反应式： 。
1.判断正误
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细( )
(2)干电池放电之后可以再充电( )
(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电( )
(4)二次电池充电时化学能转化为电能( )
2.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.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒
3.镍氢电池放电时的总反应是H2+NiO(OH)===Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是( )
A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大
B.电池放电时，镍元素被氧化
C.电池放电时，氢元素被还原
D.电池放电时，通入H2的一极是负极
4.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg+2BiF33MgF2+2Bi(MgF2为难溶盐)，电解质为熔融氟化物。下列说法正确的是( )
A.放电时，负极的电极反应式为Mg-2e-+2F-===MgF2
B.放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C.放电时，化学能完全转化为电能
D.放电时，F-向正极移动
二、燃料电池、电解池
1.氢氧燃料电池
该电池反应式为
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
思考1 写出下列燃料电池的正、负极反应式和总反应。
(1)氢氧酸性燃料电池
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
(2)CH4酸性燃料电池
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
(3)甲醇 空气碱性燃料电池
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
(4)铝 空气燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
特别提醒 燃料电池的正负极规律是通燃料的一极作负极，通氧气的一极作正极，即“氧必正，燃必负”。
2.电解池
将 能转化为 能的装置。
(1)电解水制氢气和氧气
化学方程式为 。
(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气
化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(3)电解制取金属
①电解熔融的氧化铝制备铝
阴极反应式： ；
阳极反应式： ；
总反应式： 。
②电解制备其他活泼金属
电解熔融的 、 、 可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。
思考2 电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3吗？
____________________________________________________________________________________
(4)通常条件下无法自发进行的化学反应可通过电解的方法实现。
1.判断正误
(1)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应( )
(2)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能( )
(3)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高( )
(4)活泼金属的冶炼常用电解法( )
(5)原电池将化学能转化为电能，而电解池将电能转化为化学能( )
2.电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气，阳极的产物是( )
A.烧碱 B.氯气
C.氢气 D.以上都不对
3.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电流由a极流向b极
B.溶液中的OH-向b极移动
C.a极的电极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
D.b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
4.某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%H2SO4溶液作电解质溶液。下列有关这种燃料电池的说法正确的是( )
A.该电池工作时，正极区域溶液pH上升
B.a电极为负极，发生还原反应
C.正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.该电池能够将化学能全部转化为电能且产物是水，属于环境友好电池
电极反应式的书写
答案精析
一、
1.(1)不能 (2)锌 Zn-2e-===Zn2+ 石墨
思考1 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
2.(2)①锌 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 氧化银 Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH- KOH ②Pb Pb+S-2e-===PbSO4 PbO2 PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O 硫酸 ③NiO(OH)+e-===NiO+OH-
KOH
思考2 Li-e-===Li+ MnO2+e-===Mn
应用体验
1.(1)× (2)× (3)× (4)×
2.C [锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；原电池中阳离子向正极移动，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棒，D错误。]
3.D [电池放电时，负极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；电池放电时，正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===OH-+Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；电池放电时，H2是负极，氢元素化合价升高，被氧化，C错误、D正确。]
4.A [放电时，Mg作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Mg+2F--2e-===MgF2，A项正确；放电时，电子从镁电极流出，经导线流向正极，B项错误；原电池是把化学能转化为电能的装置，但化学能不可能100%转化为电能，还有部分转化为热能等，C项错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故F-向负极移动，D项错误。]
二、
1.H2+2OH--2e-===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH-
2H2+O2===2H2O
思考1 (1)H2-2e-===2H+ O2+4H++4e-===2H2O
2H2+O2===2H2O (2)CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+ O2+4H++4e-===2H2O CH4+2O2===CO2+2H2O (3)CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O O2+4e-+2H2O===4OH- 2CH3OH+3O2+4OH-===2C+6H2O (4)Al+4OH--3e-===Al+2H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 4Al+4OH-+3O2===4Al+2H2O
2.电 化学 (1)2H2O2H2↑+O2↑ (3)①Al3++3e-===Al 2O2--4e-===O2↑ 2Al2O34Al+3O2↑ ②氯化钠 氯化镁 氯化钙
思考2 不可以，MgO熔点高，熔融需要的能量很高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。
应用体验
1.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
2.B
3.D [氧气在b极发生还原反应，则b极为正极，电流由正极流向负极，则电流由b极流向a极，A项错误；溶液中的阴离子移向负极，故OH-向a极移动，B项错误；a极通入氨气生成氮气，电解质溶液显碱性，则a极的电极反应式为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O，C项错误；b极通入氧气，氧气得电子被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，D项正确。]
4.A [正极上的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，氢离子浓度减小，该电池工作时，正极区域溶液pH上升，A正确；该装置为原电池，通入氢气的一极为负极，a电极为负极，失电子，发生氧化反应，B错误；b电极通入氧气，氧气发生得电子的还原反应，作正极，酸性条件下，正极上的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；该电池能量转化率高，但不能全部转化，且产物是水，属于环境友好电池，D错误。](共67张PPT)
化学电源
第2课时
专题6 第三单元
<<<
核心素养
发展目标
1.了解一次电池、二次电池、燃料电池等化学电池的特点及在生活中的应用。
2.掌握构成化学电源的基本要素，了解常见化学电源的工作原理。
内容索引
一、一次电池、二次电池
二、燃料电池、电解池
课时对点练
一次电池、二次电池
>
<
一
1.一次电池(干电池)
(1)特点：电池用过之后_____复原，如锌锰干电池属于一次电池。
(2)锌锰干电池
电池反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2===Cl2+2MnO(OH)。
负极材料：____；电极反应：_____________；
正极材料：______；
电解质：氯化铵。
一、一次电池、二次电池
不能
锌
Zn-2e-===Zn2+
石墨
思考1 锌锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质会泄露出来，使电器腐蚀。为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl糊换成湿的KOH，制成了碱性锌锰电池。总反应：Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)，负极的电极反应式：______________________。
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
2.二次电池(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银锌纽扣电池
电池反应：Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。
负极材料：____；电极反应：______________________；
正极材料：_______；电极反应：__________________________；
电解质溶液：______。
锌
Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
氧化银
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
KOH
②铅蓄电池
电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。
负极材料：____；电极反应：____________________；
正极材料：______；电极反应：_________________________________；
电解质溶液：_____。
Pb
PbO2
Pb+S-2e-===PbSO4
PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O
硫酸
③镍氢电池
电池反应：NiO(OH)+MH NiO+M+H2O。
负极材料：贮氢合金；电极反应：MH-e-+OH-===M+H2O；
正极材料：泡沫氧化镍；电极反应：_______________________；
电解质溶液：______。
NiO(OH)+e-===NiO+OH-
KOH
思考2 锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视。科学家目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2
===LiMnO2。写出负极的电极反应式：__________；正极的电极反应式：_________________。
Li-e-===Li+
MnO2+e-===Mn
1.判断正误
(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
(2)干电池放电之后可以再充电
(3)充电电池可以无限制地反复充电、放电
(4)二次电池充电时化学能转化为电能
应用体验
×
×
×
×
2.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.电子经石墨棒沿电解质溶液流向锌筒
应用体验
√
应用体验
锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨棒作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，A、B错误；
原电池中阳离子向正极移动，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棒，D错误。
3.镍氢电池放电时的总反应是H2+NiO(OH)===Ni(OH)2，根据此反应判断，下列说法正确的是
A.电池放电时，电池负极周围溶液的碱性不断增大
B.电池放电时，镍元素被氧化
C.电池放电时，氢元素被还原
D.电池放电时，通入H2的一极是负极
应用体验
√
应用体验
电池放电时，负极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，所以负极周围溶液的氢氧根离子减少，溶液的pH减小，A错误；
电池放电时，正极反应式为NiO(OH)+H2O+e-===OH-+Ni(OH)2，镍元素被还原，B错误；
电池放电时，H2是负极，氢元素化合价升高，被氧化，C错误、D正确。
4.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上。其中一种氟离子电池的工作原理为3Mg+2BiF3 3MgF2
+2Bi(MgF2为难溶盐)，电解质为熔融氟化物。下列说法正确的是
A.放电时，负极的电极反应式为Mg-2e-+2F-===MgF2
B.放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C.放电时，化学能完全转化为电能
D.放电时，F-向正极移动
应用体验
√
应用体验
放电时，Mg作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Mg+
2F--2e-===MgF2，A项正确；
放电时，电子从镁电极流出，经导线流向正极，B项错误；
原电池是把化学能转化为电能的装置，但化学能不可能100%转化为电能，还有部分转化为热能等，C项错误；
放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故F-向负极移动，D项错误。
返回
>
<
二
燃料电池、电解池
1.氢氧燃料电池
该电池反应式为
负极：____________________；
正极：____________________；
总反应：________________。
二、燃料电池、电解池
H2+2OH--2e-===2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
2H2+O2===2H2O
思考1 写出下列燃料电池的正、负极反应式和总反应。
(1)氢氧酸性燃料电池
负极：_____________；
正极：___________________；
总反应：_______________。
H2-2e-===2H+
O2+4H++4e-===2H2O
2H2+O2===2H2O
(2)CH4酸性燃料电池
负极：________________________；
正极：___________________；
总反应：_____________________。
(3)甲醇 空气碱性燃料电池
负极：_____________________________；
正极：____________________；
总反应：_________________________________。
CH4+2H2O-8e-===CO2+8H+
O2+4H++4e-===2H2O
CH4+2O2===CO2+2H2O
CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
2CH3OH+3O2+4OH-===2C+6H2O
(4)铝 空气燃料电池(NaOH溶液为电解质溶液)
负极：_________________________；
正极：____________________；
总反应：_____________________________。
特别提醒 燃料电池的正负极规律是通燃料的一极作负极，通氧气的一极作正极，即“氧必正，燃必负”。
Al+4OH--3e-===Al+2H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
4Al+4OH-+3O2===4Al+2H2O
2.电解池
将___能转化为_____能的装置。
(1)电解水制氢气和氧气
化学方程式为____________________。
(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气
化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
电
化学
2H2O 2H2↑+O2↑
(3)电解制取金属
①电解熔融的氧化铝制备铝
阴极反应式：______________；
阳极反应式：_______________；
总反应式：_____________________。
Al3++3e-===Al
2O2--4e-===O2↑
2Al2O3 4Al+3O2↑
②电解制备其他活泼金属
电解熔融的_______、_______、_______可分别得到钠、镁、钙的单质和氯气。
氯化钠
氯化镁
氯化钙
思考2 电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3吗？
提示 不可以，MgO熔点高，熔融需要的能量很高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。
(4)通常条件下无法自发进行的化学反应可通过电解的方法实现。
1.判断正误
(1)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应
(2)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能
(3)氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高
(4)活泼金属的冶炼常用电解法
(5)原电池将化学能转化为电能，而电解池将电能转化为化学能
应用体验
√
×
×
√
√
2.电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气，阳极的产物是
A.烧碱 B.氯气
C.氢气 D.以上都不对
应用体验
√
3.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.电流由a极流向b极
B.溶液中的OH-向b极移动
C.a极的电极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
D.b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
应用体验
√
应用体验
氧气在b极发生还原反应，则b极为正极，电流由正极流向负极，则电流由b极流向a极，A项错误；
溶液中的阴离子移向负极，故OH-向a极移动，B项错误；
a极通入氨气生成氮气，电解质溶液显碱性，则a极的电极反应式为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O，C项错误；
b极通入氧气，氧气得电子被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，D项正确。
4.某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%
H2SO4溶液作电解质溶液。下列有关这种燃料电池的说法正确的是
A.该电池工作时，正极区域溶液pH上升
B.a电极为负极，发生还原反应
C.正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.该电池能够将化学能全部转化为电能且产物
是水，属于环境友好电池
应用体验
√
应用体验
正极上的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，氢离子浓度减小，该电池工作时，正极区域溶液pH上升，A正确；
该装置为原电池，通入氢气的一极为负极，a电极为负极，失电子，发生氧化反应，B错误；
b电极通入氧气，氧气发生得电子的还原反应，作正极，酸性条件下，正极上的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；
应用体验
该电池能量转化率高，但不能全部转化，且产物是水，属于环境友好电池，D错误。
归纳总结
电极反应式的书写
返回
课时对点练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D A C D B D C C
题号 9 10 11
答案 B C B
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(1)b 负 (2)负 流出
(3)CH4-8e-+10OH-===C+7H2O CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O
12.
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(1)①2SO2+O2+2H2O===2H2SO4 正 O2+4e-+4H+===2H2O b
②D (2)负极 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 12
13.
题组一 一次电池、二次电池
1.银锌纽扣电池如图所示，其电池的总反应式为Zn+Ag2O+H2O Zn(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+
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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
以负极电极反应式为Zn+2OH--2e-===
Zn(OH)2，故D错误。
答案
2.铅蓄电池是一种典型的可充电电池，其放电时的电池总反应为Pb+PbO2
+4H++2S===2PbSO4+2H2O，则下列说法不正确的是
A.电池工作时，负极反应式：Pb-2e-===Pb2+
B.铅蓄电池是二次电池，放电时是化学能转化为电能
C.电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板
D.电池工作时，溶液中H+移向PbO2板
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
负极反应为Pb-2e-+S===PbSO4，故A错误。
答案
3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)
+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，下列说法错误的是
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极上发生还原反应
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
由电池总反应可知，Zn失去电子生成Zn(OH)2，故A正确；
MnO2为原电池的正极，发生还原反应，故B正确；
原电池中，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；
负极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2，消耗1 mol Zn转移2 mol电子，若转移0.2 mol电子，消耗0.1 mol Zn，质量为6.5 g，故D正确。
答案
4.如图是一种新型锂 空气电池示意图，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是
A.金属锂为负极，发生还原反应
B.Li+由石墨烯电极通过固体电解质流向负极
C.当有22.4 L氧气反应时，负极消耗28 g锂
D.正极电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
金属锂失电子发生氧化反应，金属锂为负极，A错误；
阳离子向正极移动，Li+由负极通过固体电解质流向正极，B错误；
没有明确是否为标准状况，22.4 L氧气的物质的量不一定是1 mol，C错误；
根据图示，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为O2+4e-+2H2O
===4OH-，D正确。
答案
题组二 燃料电池
5.一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe+2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是
A.Fe极为电池正极
B.KOH溶液为电池的电解质溶液
C.电子由多孔碳极沿导线移向Fe极
D.5.6 g Fe参与反应，导线中转移
1.204×1023个电子
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
该电池中铁失去电子，为电池负极，A项错误；
电子由Fe极沿导线移向多孔碳极，C项错误；
根据电池反应3Fe+2O2===Fe3O4，可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol电子，故5.6 g Fe参与反应，导线中转移1.605×1023个电子，D项错误。
答案
6.(2023·四川广安华蓥中学期中)H2O2在强碱性溶液中主要以H形式存在。Al H2O2燃料电池工作原理如图所示。正极反应式为H+2e-+H2O===3OH-。提示：电池效率等于电路上通过的电子数与负极失去电子数之比。下列说法错误的是
A.Al极发生氧化反应
B.电流由Pt极经负载流向Al极
C.放电时，OH-向Al极迁移
D.若正极生成4.5 mol OH-，电路经过2.4 mol电子，电池效率为60%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
观察图示知，Al H2O2燃料电池中铝电极为负极，
铂电极为正极。负极发生氧化反应，A项正确；
电流由正极经外电路流向负极，B项正确；
铂极为正极，铝极为负极，OH-向负极迁移，C项
正确；
正极反应式为H+2e-+H2O===3OH-，n(OH-)=4.5 mol，n(e-)=3 mol，电池效率η=×100%=80%，D项错误。
答案
7.(2023·苏州高一期中)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H2SO4溶液中就转移2 mol
电子
D.氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
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；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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，硫酸中无电子转移，故C错误。
答案
8.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式为Cu+2H+===Cu2++H2↑，则下列关于该装置的说法正确的是
A.该装置可能是原电池，也可能是电解池
B.该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池，且金属铜为该装置的阳极
D.该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
√
该反应不能自发进行，因此该反应必须在电解池中发生，使电能转化为化学能。Cu被氧化，故金属铜作阳极。
答案
9.随着环保整治的逐渐推进，乙醇作为一种燃料逐渐走进人们的视野，如“乙醇汽油”“乙醇电池”等。如图是一种新型的乙醇电池的工作示意图，该电池总反应为C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O。下列有关该电池的说法正确的是
A.a极为正极，b极为负极
B.负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+
C.反应中转移6 mol电子时，正极消耗33.6 L O2
D.该燃料电池工作一段时间后，酸性增强
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
依据质子(H+)向正极移动，可确定a极为负极，b极为正极，A项错误；
在电池负极，C2H5OH在酸性电解质溶液中失电
子，生成二氧化碳等，负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+，B项正确；
正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，当反应中转移6 mol电子时，正极消耗1.5 mol O2，但由于温度、压强未知，所以O2的体积不一定是33.6 L，C项错误；
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
由电池总反应C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O可知，该燃料电池工作一段时间后，H+的物质的量不变，但溶剂的质量增加，所以溶液的酸性减弱，D项错误。
答案
10.热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和PbSO4为电极材料，以无水LiCl KCl为电解质，电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+
Li2SO4+Pb。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法不正确的是
A.PbSO4电极发生还原反应
B.负极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+
C.放电时，K+向负极移动
D.每转移1 mol电子，正极质量减少48 g
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
放电时，原电池电解质溶液中的阳离子移向正极。
答案
11.“碳呼吸”电池工作原理如图所示，电解质溶液为含C2的盐溶液，电池总反应为2Al+6CO2===Al2(C2O4)3，下列有关说法正确的是
A.Al作正极
B.C2由正极向负极迁移
C.该装置将电能转化为化学能
D.每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134.4 L CO2
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根据电池总反应2Al+6CO2===Al2(C2O4)3可知，Al的化合价升高，被氧化，故Al作负极，C元素的化合价降低，被还原，故通CO2的一极为正极，A项错误；
原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，故C2由正极向负极迁移，B项正确；
该装置是原电池，将化学能转化为电能，C项错误；
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
通过电池总反应2Al+6CO2===Al2(C2O4)3可知，每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗6 mol CO2，其在标准状况下的体积为6 mol×22.4 L·mol-1
=134.4 L，但题干未指明标准状况下，故无法求算消耗CO2的体积，D项错误。
答案
12.(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 (填“a”或“b”)口通入，X极为电池的 (填“正”或“负”)极。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
b
负
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。
答案
(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”)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
负
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。
流出
答案
(3)若将(1)中燃料电池改为甲烷 空气燃料电池，工作时，负极反应式为____________________
____________，电池总反应式为____________
______________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
CH4-8e-+10OH-===
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-===C+7H2O。
C+7H2O
CH4+2O2+
2KOH===K2CO3+3H2O
答案
13.(1)科研人员设想用如图甲所示装置生产硫酸。
①该方法生产硫酸的总反应方程式为_________
________________，b是 极，b电极反应式为
，生产过程中H+向____(填
“a”或“b”)电极区域移动。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2SO2+O2
+2H2O===2H2SO4
正
O2+4e-+4H+===2H2O
b
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根据装置图甲可知a电极通入SO2，SO2发生失去电子的氧化反应，O2从正极通入，因此上述生产硫酸的总反应方程式为2SO2+O2+2H2O===
2H2SO4，b电极是正极，O2在酸性条件下得电子生成水，反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，原电池中阳离子向正极移动，则生产过程中H+向b电极区域移动。
答案
②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是 (填字母)。
A.原电池反应的过程中可能没有电子发生转移
B.原电池装置一定需要两个活泼性不同的金属电极
C.电极一定不能参加反应
D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
D
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
原电池反应的过程中一定有电子发生转移，A
项错误；
原电池装置不一定需要两个活泼性不同的金属
电极，例如燃料电池等，B项错误；
原电池中电极可以参加反应，例如铜、锌、稀
硫酸组成的原电池中锌电极参加反应，C项错误；
原电池中氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生，D项正确。
答案
(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的原电池如图乙所示，质子交换膜(只允许H+通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L-1 H2SO4溶液。电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O，电极c为_____
(填“正极”或“负极”)，电极c的反应式为
。 当电池中有
1 mol e-发生转移时，左右两侧溶液的质量之
差为 g (假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
负极
CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+
12
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
根据装置图乙可知电子从电极c流出，则电极c是负极，电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+
4H2O，所以CH3OH在负极发生失去电子的氧化反应转化为CO2，则电极c的反应式为CH3OH-
返回
6e-+H2O===CO2+6H+；当转移1 mol电子时，左侧质量减轻×12 g=2 g，还
有1 mol H+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1 g，正极反应式为O2+4H++
4e-===2H2O，右侧质量增加32 g×=8 g，加上转移过来的1 g H+，因此左右
两侧溶液的质量之差为8 g+1 g+2 g+1 g=12 g。
答案作业8 化学电源
(分值：100分)
(选择题1~6题，每小题5分，7~11题，每小题8分，共70分)
题组一 一次电池、二次电池
1.银锌纽扣电池如图所示，其电池的总反应式为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+
2.铅蓄电池是一种典型的可充电电池，其放电时的电池总反应为Pb+PbO2+4H++2S===2PbSO4+2H2O，则下列说法不正确的是( )
A.电池工作时，负极反应式：Pb-2e-===Pb2+
B.铅蓄电池是二次电池，放电时是化学能转化为电能
C.电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板
D.电池工作时，溶液中H+移向PbO2板
3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，下列说法错误的是( )
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极上发生还原反应
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
4.如图是一种新型锂 空气电池示意图，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是( )
A.金属锂为负极，发生还原反应
B.Li+由石墨烯电极通过固体电解质流向负极
C.当有22.4 L氧气反应时，负极消耗28 g锂
D.正极电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
题组二 燃料电池
5.一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe+2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A.Fe极为电池正极
B.KOH溶液为电池的电解质溶液
C.电子由多孔碳极沿导线移向Fe极
D.5.6 g Fe参与反应，导线中转移1.204×1023个电子
6.(2023·四川广安华蓥中学期中)H2O2在强碱性溶液中主要以H形式存在。Al H2O2燃料电池工作原理如图所示。正极反应式为H+2e-+H2O===3OH-。提示：电池效率等于电路上通过的电子数与负极失去电子数之比。下列说法错误的是( )
A.Al极发生氧化反应
B.电流由Pt极经负载流向Al极
C.放电时，OH-向Al极迁移
D.若正极生成4.5 mol OH-，电路经过2.4 mol电子，电池效率为60%
7.(2023·苏州高一期中)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H2SO4溶液中就转移2 mol电子
D.氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应
8.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式为Cu+2H+===Cu2++H2↑，则下列关于该装置的说法正确的是( )
A.该装置可能是原电池，也可能是电解池
B.该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池，且金属铜为该装置的阳极
D.该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸
9.随着环保整治的逐渐推进，乙醇作为一种燃料逐渐走进人们的视野，如“乙醇汽油”“乙醇电池”等。如图是一种新型的乙醇电池的工作示意图，该电池总反应为C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.a极为正极，b极为负极
B.负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+
C.反应中转移6 mol电子时，正极消耗33.6 L O2
D.该燃料电池工作一段时间后，酸性增强
10.热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和PbSO4为电极材料，以无水LiCl KCl为电解质，电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法不正确的是( )
A.PbSO4电极发生还原反应
B.负极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+
C.放电时，K+向负极移动
D.每转移1 mol电子，正极质量减少48 g
11.“碳呼吸”电池工作原理如图所示，电解质溶液为含C2的盐溶液，电池总反应为2Al+6CO2===Al2(C2O4)3，下列有关说法正确的是( )
A.Al作正极
B.C2由正极向负极迁移
C.该装置将电能转化为化学能
D.每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134.4 L CO2
12.(12分)(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 (填“a”或“b”)口通入，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，工作时，负极反应式为 ，
电池总反应式为 。
13.(18分)(1)科研人员设想用如图甲所示装置生产硫酸。
①该方法生产硫酸的总反应方程式为 ，b是 极，b电极反应式为 ，
生产过程中H+向 (填“a”或“b”)电极区域移动。
②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是 (填字母)。
A.原电池反应的过程中可能没有电子发生转移
B.原电池装置一定需要两个活泼性不同的金属电极
C.电极一定不能参加反应
D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生
(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的原电池如图乙所示，质子交换膜(只允许H+通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L-1 H2SO4溶液。电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O，电极c为 (填“正极”或“负极”)，电极c的反应式为 。
当电池中有1 mol e-发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为 g (假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。
答案精析
1.D [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，所以负极电极反应式为Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2，故D错误。]
2.A [负极反应为Pb-2e-+S===PbSO4，故A错误。]
3.C [由电池总反应可知，Zn失去电子生成Zn(OH)2，故A正确；MnO2为原电池的正极，发生还原反应，故B正确；原电池中，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；负极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2，消耗1 mol Zn转移2 mol电子，若转移0.2 mol电子，消耗0.1 mol Zn，质量为6.5 g，故D正确。]
4.D [金属锂失电子发生氧化反应，金属锂为负极，A错误； 阳离子向正极移动，Li+由负极通过固体电解质流向正极，B错误；没有明确是否为标准状况，22.4 L氧气的物质的量不一定是1 mol，C错误；根据图示，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，D正确。]
5.B [该电池中铁失去电子，为电池负极，A项错误；电子由Fe极沿导线移向多孔碳极，C项错误；根据电池反应3Fe+2O2===Fe3O4，可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol电子，故5.6 g Fe参与反应，导线中转移1.605×1023个电子，D项错误。]
6.D [观察图示知，Al H2O2燃料电池中铝电极为负极，铂电极为正极。负极发生氧化反应，A项正确；电流由正极经外电路流向负极，B项正确；铂极为正极，铝极为负极，OH-向负极迁移，C项正确；正极反应式为H+2e-+H2O===3OH-，n(OH-)=4.5 mol，n(e-)=3 mol，电池效率η=×100%=80%，D项错误。]
7.C [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，硫酸中无电子转移，故C错误。]
8.C [该反应不能自发进行，因此该反应必须在电解池中发生，使电能转化为化学能。Cu被氧化，故金属铜作阳极。]
9.B [依据质子(H+)向正极移动，可确定a极为负极，b极为正极，A项错误；在电池负极，C2H5OH在酸性电解质溶液中失电子，生成二氧化碳等，负极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+，B项正确；正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，当反应中转移6 mol电子时，正极消耗1.5 mol O2，但由于温度、压强未知，所以O2的体积不一定是33.6 L，C项错误；由电池总反应C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O可知，该燃料电池工作一段时间后，H+的物质的量不变，但溶剂的质量增加，所以溶液的酸性减弱，D项错误。]
10.C [放电时，原电池电解质溶液中的阳离子移向正极。]
11.B [根据电池总反应2Al+6CO2===Al2(C2O4)3可知，Al的化合价升高，被氧化，故Al作负极，C元素的化合价降低，被还原，故通CO2的一极为正极，A项错误；原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，故C2由正极向负极迁移，B项正确；该装置是原电池，将化学能转化为电能，C项错误；通过电池总反应2Al+6CO2===Al2(C2O4)3可知，每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗6 mol CO2，其在标准状况下的体积为6 mol×22.4 L·mol-1=134.4 L，但题干未指明标准状况下，故无法求算消耗CO2的体积，D项错误。]
12.(1)b 负 (2)负 流出
(3)CH4-8e-+10OH-===C+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-===C+7H2O。
13.(1)①2SO2+O2+2H2O===2H2SO4 正 O2+4e-+4H+===2H2O b ②D (2)负极 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 12
解析 (1)①根据装置图甲可知a电极通入SO2，SO2发生失去电子的氧化反应，O2从正极通入，因此上述生产硫酸的总反应方程式为2SO2+O2+2H2O===2H2SO4，b电极是正极，O2在酸性条件下得电子生成水，反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，原电池中阳离子向正极移动，则生产过程中H+向b电极区域移动。②原电池反应的过程中一定有电子发生转移，A项错误；原电池装置不一定需要两个活泼性不同的金属电极，例如燃料电池等，B项错误；原电池中电极可以参加反应，例如铜、锌、稀硫酸组成的原电池中锌电极参加反应，C项错误；原电池中氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生，D项正确。(2)根据装置图乙可知电子从电极c流出，则电极c是负极，电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O，所以CH3OH在负极发生失去电子的氧化反应转化为CO2，则电极c的反应式为CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+；当转移1 mol电子时，左侧质量减轻×12 g=2 g，还有1 mol H+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1 g，正极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，右侧质量增加32 g×=8 g，加上转移过来的1 g H+，因此左右两侧溶液的质量之差为8 g+1 g+2 g+1 g=12 g。
