考點1　原電池的工作原理及應用
知識梳理1．原電池及構成條件(1)原電池原電池是把________能轉化為________的裝置。其反應本質是____________的____________反應。
2．工作原理(以鋅銅原電池為例)(1)兩種裝置
(3)鹽橋的構成及作用①鹽橋中大多裝有含飽和KCl溶液的瓊脂。②鹽橋的作用：a.連接內電路，形成____________；b.平衡________，使原電池不斷產生電流。
3．原電池原理的應用(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，一般負極是活動性________的金屬，正極是活動性較弱的金屬(或非金屬)。(2)加快化學反應速率：形成原電池時，氧化還原反應的反應速率加快。(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的________而受到保護。
設計實例：根據(jù)反應2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設計的原電池為：
4．原電池中的三個移動方向
[微點歸納]　(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。(2)電解質溶液中陰、陽離子的定向移動，與導線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。(3)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質溶液(離子不上岸，電子不下水)。(4)注意鹽橋不能用一根導線連接，因為導線是不能傳遞陰陽離子的。用導線連接后相當于一個是原電池，一個是電解池。
自主小練1．易錯辨析：正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)鋅銅原電池中，Cu2＋移向Zn電極。( 　　)[提示]　Zn電極為負極，Cu2＋移向正極。(2)鋅銅原電池中，鹽橋可以換成導線。( 　　)[提示]　鹽橋是離子導體，導線是電子導體。(3)原電池中的化學能全部轉化為電能。( 　　)[提示]　原電池中的化學能轉化為電能的同時，還轉化為熱能等。
(4)電子能通過熔融的電解質移向正極。( 　　)[提示]　電子不能通過離子導體。(5)電極反應式遵循質量、電子轉移和電荷守恒。( 　　)[提示]　電極反應式遵循化學方程式書寫的原則。(6)鋅銅原電池中，有電子通過電解質溶液形成閉合回路，因此有電流產生。( 　　)[提示]　電子不經過電解質溶液。
(7)兩種活動性不同的金屬組成原電池時，活動性強的金屬一定作負極。( 　　)(8)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高。( 　　)(9)實驗室制備H2時，用粗鋅(含Cu等)代替純鋅與鹽酸反應效果更好。( 　　)(10)CaO＋H2O===Ca(OH)2能自發(fā)進行，且放出大量的熱，故可以設計成原電池。( 　　)
(11)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動。( 　　)[提示]　陽離子向正極移動，陰離子移向負極。(12)某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內可以是含瓊脂的KCl飽和溶液。( 　　)[提示]　瓊脂中的Cl－會進入AgNO3溶液和Ag＋反應。
(13)在原電池中，發(fā)生氧化反應的一極一定是負極。( 　　)[提示]　氧化反應是失去電子的反應，因此在原電池中一定為負極上的反應。(14)Mg-Al-稀H2SO4組成的原電池中，Mg作負極，Mg-Al-NaOH溶液組成的原電池中，Mg作正極。( 　　)
2．在如圖所示的4個裝置中，不能形成原電池的是________(填序號)，并指出原因_______________________________________。
①中酒精是非電解質；④中未形成閉合回路
3．(1)在雙液原電池中，鹽橋的作用是什么？[提示]　形成閉合回路，使兩溶液保持電中性。(2)能用金屬代替鹽橋嗎？為什么？[提示]　不能。在電路接通的情況下，鹽橋是原電池內電路的一部分，鹽橋中含有的陰、陽離子定向移動，從而達到傳導電流及保持溶液呈電中性的目的；若用金屬代替鹽橋，溶液中的離子不能通過金屬，故不能用金屬代替鹽橋。
(3)依據(jù)氧化還原反應2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3瓊脂的U形管)。
請回答下列問題：①電極X的材料是________；電解質溶液Y中的溶質是______________(填化學式)。②銀電極為電池的______極，其電極反應式為_____________________。③鹽橋中的NO移向_____________溶液。
Ag＋＋e－===Ag
1．(2024·河北衡水高三檢測)如圖所示為鋅銅原電池。下列敘述正確的是( 　　)A．鹽橋的作用是傳導離子B．外電路電子由銅片流向鋅片C．鋅片上的電極反應式為Zn2＋＋2e－===ZnD．外電路中有0.2 ml電子通過時，銅片表面質量增加約3.2 g
微考點1　原電池的構成及工作原理
[解析]　在含鹽橋的原電池中，鹽橋連接左、右兩個燒杯中的溶液，可傳導離子，起到導電作用，A正確；鋅的活動性強于銅，則鋅片作負極，銅片作正極；在外電路中，電子由負極流向正極，則電子由鋅片流向銅片，B錯誤；鋅片是負極，發(fā)生失去電子的氧化反應，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，C錯誤；銅片是正極，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，外電路中通過0.2 ml電子時，銅片上析出0.1 ml Cu，其質量為0.1 ml×64 g·ml－1＝6.4 g，D錯誤。
2．(2024·山東青島高三檢測)分析如圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是( 　　)
A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極B．②中Mg作正極，電極反應式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑
[解析]　②中Mg不與NaOH溶液反應，而Al能和NaOH溶液反應失去電子，故Al是負極，A項錯誤；②中電池總反應式為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負極反應式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，兩式相減得到正極反應式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B項正確；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃硝酸反應失去電子作負極，C項錯誤；④中Cu是正極，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D項錯誤。
1 原電池中正、負極的五種判斷方法
2 原電池的工作原理
3 原電池中電極反應式的書寫
【對點訓練】　1．(2023·天津高三模擬)如圖所示原電池裝置(鹽橋中含飽和KCl溶液)。下列說法正確的是( 　　)
A．鹽橋中的Cl－流向燒杯甲B．該原電池的正極反應式是Cu2＋＋2e－===CuC．甲燒杯中溶液的紅色逐漸變淺D．若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸，電流表指針反向偏轉
[解析]　由原電池的裝置圖可知，該裝置中存在自發(fā)的氧化還原反應Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，則銅為負極，Pt為正極。原電池內電路中陰離子移向負極，則鹽橋中的Cl－流向燒杯乙，A錯誤；Pt為正極，該原電池的正極反應為Fe3＋＋e－===Fe2＋，B錯誤；甲燒杯中電極反應為Fe3＋＋e－===Fe2＋，F(xiàn)e3＋的濃度減小，則溶液的紅色逐漸變淺，C正確；若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸，Pt與稀硝酸不反應，銅仍然為負極，Pt為正極，電流表指針偏轉方向不變，D錯誤。
2．(2023·河北石家莊模擬)如圖所示的電池，鹽橋由瓊脂和飽和KCl溶液構成。下列有關說法正確的是( 　　)
A．電池負極反應：Fe2＋－e－===Fe3＋B．鹽橋中K＋移向FeCl2溶液C．當有6.02×1023個電子轉移時，F(xiàn)e電極減少56 gD．電池總反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
[解析]　該雙液電池Fe為負極，失去電子，石墨為正極，得到電子；鹽橋中的陽離子K＋朝正極移動，移向FeCl3溶液。Fe為負極，石墨為正極，電池負極反應：Fe－2e－===Fe2＋，故A錯誤；原電池中陽離子移向正極，石墨電極為正極，故鹽橋中K＋移向FeCl3溶液，故B錯誤；當有6.02×1023個電子轉移時，根據(jù)電池負極反應：Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e電極減少28 g，故C錯誤；據(jù)分析，根據(jù)電荷守恒可得，電池總反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故D正確。
1．(2024·河北衡水高三檢測)有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：
微考點2　原電池原理的應用
據(jù)此判斷這四種金屬的活動性強弱順序為( 　　)A．a>b>c>d B.b>c>d>aC．d>a>b>c D.a>b>d>c
[解析]　由實驗①可知，a作原電池負極，b作原電池正極，金屬活動性：a>b；由實驗②可知，b極有氣體產生，c極無變化，則活動性：b>c；由實驗③可知，d極溶解，則d作原電池負極，c作正極，則活動性：d>c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負極，a極為原電池正極，則活動性：d>a。綜上所述可知，活動性：d>a>b>c。
2．(2024·湖南長沙高三檢測)根據(jù)如圖，可判斷出下列離子方程式中錯誤的是( 　　)
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．C2＋(aq)＋Cd(s)===C(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋C(s)===2Ag(s)＋C2＋(aq
[解析]　根據(jù)圖中電極標有“＋”和“－”，可確定分別為正極和負極，且金屬作電極，負極金屬活動性強于正極金屬，結合原電池裝置可判斷金屬性分別為Cd>C和C>Ag，即Cd>C>Ag。由于金屬性Cd強于Ag，則2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)反應不可能發(fā)生，2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)反應可以發(fā)生，A錯誤，C正確；由于金屬性Cd強于C，則C2＋(aq)＋Cd(s)===C(s)＋Cd2＋(aq)反應可以發(fā)生，2Ag＋(aq)＋C(s)===2Ag(s)＋C2＋(aq)反應可以發(fā)生，B、D正確。
【對點訓練】　1．(2024·山東濰坊高三檢測)根據(jù)化學反應設計原電池(選用相同的鹽橋)時，下列各項中合理的是(　　)
[解析]　鋅、鐵構成原電池時，金屬性強的鋅為負極，鐵為正極，不能選用能與鐵和鋅反應的稀硫酸作電解質溶液，A、C錯誤；不能選用能與鋅反應的氯化亞鐵作電解質溶液，D錯誤；B正確。
2．(2024·山東肥城高三檢測)有M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡；③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四種金屬的還原性由強到弱的順序是( )A．P、M、N、E B.E、N、M、PC．P、N、M、E D.E、P、M、N
[解析]?、費置換出N，則M的還原性比N強；②M、P用導線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡，則M是正極，P的還原性比M強；③N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，N發(fā)生氧化反應生成N2＋，則N的還原性比E強，綜上所述，還原性由強到弱的順序為P>M>N>E。
知識梳理1．一次電池只能使用一次，不能充電復原繼續(xù)使用。
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2.二次電池放電后能充電復原繼續(xù)使用。兩個電極均參與電極反應：“放電”為原電池原理，“充電”為電解原理鉛酸蓄電池是最常見的二次電池，總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4放電充電2PbSO4＋2H2O。
(1)放電時(看作原電池)負極反應式：___________________________；正極反應式：______________________________________。(2)充電時(看作電解池)陰極反應式：___________________________；陽極反應式：____________________________________________。
[微點歸納]　(1)可充電電池充電時原來的負極連接電源的負極作陰極；同理，原來的正極連接電源的正極作陽極，簡記為負連負，正連正。(2)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應。
3．燃料電池將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的裝置。(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。
2H2＋4OH－－4e－　 ===4H2O
O2＋4e－＋4H＋　 ===2H2O
(2)甲烷—氧氣燃料電池(正極反應式與氫氧燃料電池正極反應式相同，下面只需寫出負極反應式即可)①________________________________________(堿性介質)；②_____________________________________(酸性介質)；③_____________________________________(熔融碳酸鹽作介質)；④_____________________________________(熔融的金屬氧化物作介質，高溫下能傳導O2－)。
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
自主小練1．易錯辨析：正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)堿性鋅錳電池中，1 ml Zn和1 ml MnO2放電轉移電子數(shù)相等。( 　　)[提示]　堿性鋅錳電池中，1 ml Zn放電轉移2 ml e－，1 ml MnO2放電轉移1 ml e－。(2)鉛酸蓄電池放電時的負極和充電時的陽極均發(fā)生氧化反應。( 　　)[提示]　原電池中負極發(fā)生氧化反應，電解池中陽極發(fā)生氧化反應。
(3)金屬鉑可以作為氫氧燃料電池的正負極材料。( 　　)[提示]　金屬鉑是惰性電極材料之一。(4)氫氧燃料電池在堿性電解質溶液中負極反應為2H2－4e－===4H＋。( 　　)(5)可充電電池中的放電反應和充電反應互為可逆反應。( 　　)[提示]　可充電電池的充電與放電不是在相同條件下發(fā)生的，故不是可逆反應。(6)二次電池充電時，充電器的正極連接二次電池的正極。( 　　)[提示]　充電時正極連接電源的正極，作陽極發(fā)生氧化反應。
(7)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后將熱能轉化為電能。( 　　)[提示]　燃料電池直接將化學能轉化為電能。(8)鉛蓄電池放電時，正極與負極質量均增加。( 　　)[提示]　鉛蓄電池放電時，負極鉛、正極二氧化鉛均轉變?yōu)榱蛩徙U，質量均增加。
(9)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移。( 　　)[提示]　在原電池中陽離子在電解質溶液中移向正極。(10)根據(jù)反應4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S設計的可充電電池是一種應用廣泛的鋰電池，可用水溶液作電解質溶液。( 　　)(11)一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正極上發(fā)生的反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。( 　　)
[提示]　碘在反應中的化合價降低，發(fā)生還原反應，碘作正極。
(14)鉛蓄電池工作時，當電路中轉移0.2 ml電子時，消耗的H2SO4為0.1 ml。( 　　)(15)鉛蓄電池工作時，當電路中轉移0.1 ml電子時，負極增加4.8 g。( 　　)(16)若使反應Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原電池方式進行，可用鋅、鐵作電極材料。( 　　)
(17)固體酸燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質傳遞H＋，電池總反應可表示為2H2＋O2===2H2O，則電池工作時電子從通O2的一極通過外電路流向通H2的一極。( 　　)(18)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲存時間長。( 　　)[提示]　堿性鋅錳電池MnO2是氧化劑參與電極反應。(19)負極材料不與電解質溶液反應就不能構成原電池。( 　　)(20)燃料電池中的燃料在負極上發(fā)生還原反應。( 　　)
2．電子表和電子計算器中所用的是紐扣式的微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液。工作時電池總反應為Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2(1)工作時電流從____________極流向________極(兩空均選填“Ag2O”或“Zn”)。(2)負極的電極反應式為_____________________________。
(3)工作時電池正極區(qū)的pH________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(4)外電路中每通過0.2 ml電子，鋅的質量理論上減少__________g。
3．(1)①氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質溶液時，工作一段時間后，電解質溶液的濃度將________(填“減小”“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH________。②氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質溶液時，工作一段時間后，電解質溶液的濃度將________，溶液的pH________。
(2)如圖是甲烷燃料電池的工作原理示意圖，根據(jù)燃料電池有關知識回答：
a電極為燃料電池的________(填“正極”或“負極”)，其電極反應為_________________________________；電池總反應為____________________________________________。
(3)Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。請回答下列問題：①電池的負極材料為____，發(fā)生的電極反應為________________。②電池正極發(fā)生的電極反應為_______________________________。
4Li－4e－===4Li＋
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
[提示]　分析反應的化合價變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。①負極材料為Li(還原劑)，4Li－4e－===4Li＋。②正極反應式可由總反應式減去負極反應式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
(2022·湖南卷，8)海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰—海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是( 　　)
微考點1　新型一次電池及分析
A．海水起電解質溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D．該鋰—海水電池屬于一次電池
[解析]　海水中含有豐富的電解質，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質溶液，A正確；鋰—海水電池的總反應為4Li＋2H2O＋O2===4LiOH，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應，則M極為負極，電極反應式為Li－e－===Li＋，N極為正極，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B錯誤；Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，并能傳導離子，C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，D正確。
【對點訓練】　1．Li-FeS2電池是目前電池中綜合性能最好的一種電池，其結構如圖所示。已知電池放電時的反應為4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法正確的是( 　　)
A．Li為電池的正極B．電池工作時，Li＋向負極移動C．正極的電極反應式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－D．將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，電池性能更好
[解析]　根據(jù)電池反應式知，放電時Li失電子發(fā)生氧化反應，則Li是負極，電極反應式為Li－e－===Li＋，F(xiàn)eS2為正極，正極反應式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。通過以上分析知，Li為電池負極，發(fā)生氧化反應，故A錯誤；放電時，陽離子Li＋向正極移動，故B錯誤；FeS2為正極，正極反應式為FeS2＋4e－===Fe＋2S2－，故C正確；將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，Li和水發(fā)生氧化還原反應生成氫氣，所以不能將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，故D錯誤。
2．(2023·重慶模擬)某化學小組將可樂和MnO2放一個由濾紙制成的通道內，形成了電池，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量，下列說法錯誤的是( 　　)
A．b極為正極B．若消耗0.1 ml葡萄糖，電路中轉移0.4 ml電子C．隨著反應不斷進行，負極區(qū)的pH不斷減小D．b極的電極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
[解析]　該裝置為原電池，根據(jù)有機物氧化還原的定義，葡萄糖(C6H12O6)生成葡萄糖內酯(C6H10O6)，氫原子減少兩個，發(fā)生氧化反應，故葡萄糖所在的一極為負極，即a極為負極，b極為正極。由分析可知，b極為正極，A項正確；該電池的負極反應為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，1 ml葡萄糖參與反應，失去2 ml電子，則0.1 ml葡萄糖參與反應，電路中轉移0.2 ml電子，B項錯誤；根據(jù)負極的電極反應式C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，有H＋生成，負極區(qū)溶液pH變小，C項正確；b極為正極，MnO2為氧化劑，發(fā)生反應MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D項正確。
解答一次電池的一般思維過程
(2022·全國乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來科學家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子(e－)和空穴(h＋)，驅動陰極反應式(Li＋＋e－===Li)和陽極反應(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是( 　　)
微考點2　新型二次電池及分析
A．充電時，電池的總反應Li2O2===2Li＋O2B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關C．放電時，Li＋從正極穿過離子交換膜向負極遷移D．放電時，正極發(fā)生反應O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
[思路點撥]　充電時光照光催化電極產生電子和空穴，則充電時總反應為Li2O2===2Li＋O2，結合圖示，充電時金屬鋰為陰極，光催化電極為陽極：
[解析]　根據(jù)題給電池裝置圖并結合陰、陽極電極反應可知，充電時，電池的總反應為Li2O2===2Li＋O2，A項正確；由題干中光照時陰、陽極反應可知，充電效率與光照產生的電子和空穴量有關，B項正確；放電時題給裝置為原電池，陽離子(Li＋)向正極遷移，C項錯誤；根據(jù)題給裝置圖可知，放電時正極上O2得電子并與Li＋結合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D項正確。
電極反應式的書寫步驟：第1步，判斷電極(正、負極或者陰、陽極)上參與反應的反應物和生成物，根據(jù)元素化合價變化標出轉移電子的數(shù)目；第2步，根據(jù)溶液的酸堿性，通過在電極反應式的兩端添加H＋或OH－：使電極反應式符合電荷守恒；第3步，根據(jù)原子守恒，在電極反應式的兩端添加H2O(或其他小分子物質)，使電極反應式符合原子守恒。
【對點訓練】　1．(2024·湖南常德模擬)最近，我國科研人員發(fā)明了一種新型的鋅離子熱充電電池，可以利用人體產生的低熱量充電。該電池以Zn和VO2-PC為電極材料，實現(xiàn)了低熱量發(fā)電。放電時，VO2結合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，原理如圖所示。下列說法正確的是( 　　)
A．分離器可以為陰離子交換膜B．充電時，陽極電極反應式為ZnxVO2·yH2O＋2xe－===VO2＋xZn2＋＋yH2OC．放電時，電流從Zn極流向VO2-PC極D．充電時，鋅離子從較高溫一側移至低溫一側
[解析]　放電時，Zn為負極，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，VO2結合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，說明Zn2＋從負極移向正極，則分離器可以是陽離子交換膜，但不能是陰離子交換膜，A錯誤；充電時，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式為ZnxVO2·yH2O－2xe－===VO2＋xZn2＋＋yH2O，B錯誤；放電時，電流由正極流向負極，即電流從VO2-PC極流向Zn極，C錯誤；充電時，Zn2＋由較高溫區(qū)向左側低溫區(qū)遷移，并在Zn電極得電子被還原為Zn，D正確。
[解析]　該可充電電池放電時為原電池，Cd失電子、化合價升高，Cd為負極，反應式為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，正極上NiOOH發(fā)生的電極反應式為NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，工作時陽離子移向正極、陰離子移向負極；充電時為電解池，與電源正極相接的為陽極，與電源負極相接的為陰極，陰陽極反應與原電池負正極反應相反，據(jù)此分析解答。充電時為電解池，陽極反應與原電池正極反應相反，即陽極電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O，故A正確；充電時為電解池，電能轉化為化學能，故B錯誤；放電時為原電池，負極反應式為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，堿性減弱，故C錯誤；放電時為原電池，電解質溶液中的OH－向負極移動，故D錯誤。
二次電池的充放電規(guī)律及電極反應式書寫1 二次電池的充放電規(guī)律
①充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復其供電能力，因此負極應與電源的負極相連以獲得電子，可簡記為“負接負后作陰極，正接正后作陽極”。②工作時的電極反應式：同一電極上的電極反應式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。
2 二次電池電極反應式的書寫書寫二次電池的電極反應式時，要明確放電和充電過程①放電時：負極發(fā)生氧化反應，對應元素的化合價升高；正極發(fā)生還原反應，對應元素的化合價降低。②充電時：陰極反應是放電時負極反應的逆過程；陽極反應是放電時正極反應的逆過程。
1．(2024·山東濱州檢測)如圖所示是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是( 　　)
微考點3　燃料電池及分析
A．堿性氫氧燃料電池的正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－B．干電池工作時，H＋向石墨電極移動C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2 ml電子，負極質量減輕207 gD．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池
[解析]　氫氧燃料電池的正極是O2得電子發(fā)生還原反應，堿性條件下的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A正確；干電池的石墨是正極，則電池工作時H＋向正極移動，即向石墨電極移動，故B正確；鉛蓄電池工作過程中，負極上鉛失電子，生成硫酸鉛，且硫酸鉛在負極上析出，硫酸鉛是難溶物質，則負極質量應該增加而非減小，故C錯誤；干電池是一次電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故D正確。
2．(2021·山東卷，10)以KOH溶液為離子導體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，下列說法正確的是( 　　)A．放電過程中，K＋均向負極移動B．放電過程中，KOH物質的量均減小C．消耗等質量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1 ml O2時，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產物的體積在標準狀況下為11.2 L
1 分析燃料電池類題目的思維模型
2 燃料電池中電極反應式及總反應式的書寫(1)負極反應式的書寫[以堿性(KOH溶液)甲烷燃料電池為例]
(2)正極反應式的書寫①酸性介質：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。②堿性介質：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(3)電池總反應式的書寫依據(jù)得失電子守恒配平兩極反應式，然后將兩極反應式相加可得電池總反應式。
【對點訓練】　1．北京冬奧會賽區(qū)內使用了氫燃料清潔能源車輛。某氫氧燃料電池工作示意圖如下。下列說法不正確的是( 　　)
?A．電極a為電池的負極B．電極b表面反應為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．電池工作過程中OH－向正極遷移D．氫氧燃料電池將化學能轉化為電能的轉化率高于火力發(fā)電，提高了能源利用率
[解析]　H2通入電極a，發(fā)生氧化反應，則電極a是負極，A正確；電極b為正極，O2在正極被還原，電解質溶液為KOH溶液，則正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正確；燃料電池工作時，陰離子移向負極，則OH－向負極(電極a)遷移，C錯誤；氫氧燃料電池將化學能轉化為電能，能源利用率較高，其能量轉化率高于火力發(fā)電，D正確。
2．(2023·山西太原三模)某微生物燃料電池在廢水處理和新能源開發(fā)領域具有廣闊的應用前景，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是( 　　)
A．電極電勢：a

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