1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。
2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。

知識點(diǎn)一 原電池的工作原理及應(yīng)用
1.概念和反應(yīng)本質(zhì)
原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。
2.構(gòu)成條件
(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。
(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：
①電解質(zhì)溶液；
②兩電極直接或間接接觸；
③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。
3.工作原理
以鋅銅原電池為例

(1)反應(yīng)原理
電極名稱
負(fù)極
正極
電極材料
鋅片
銅片
電極反應(yīng)
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反應(yīng)類型
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
電子流向
由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片
鹽橋中離子移向
鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極
(2)鹽橋的組成和作用
①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。
②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。
（3）單液原電池(無鹽橋)和雙液原電池(有鹽橋)對比
名稱
單液原電池
雙液原電池
裝置


相同點(diǎn)
正、負(fù)極電極反應(yīng)，總反應(yīng)式，電極現(xiàn)象
不同點(diǎn)
還原劑Zn與氧化劑Cu2＋直接接觸，既有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，又有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量損耗
Zn與氧化劑Cu2＋不直接接觸，僅有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，避免了能量損耗，故電流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長
4.原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。
(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。
(3)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。
(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源
①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。
②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)，選擇正、負(fù)電極材料以及電解質(zhì)溶液。
【典例1】（黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆模擬）鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)減小
C.電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加
D.陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c(SO)不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項(xiàng)，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過陽離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯(cuò)誤。
【變式1】（山西省運(yùn)城一中2019屆模擬）分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(　　)
　
A.①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極
B.②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C.③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋
D.④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑
【答案】B
【解析】②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故Al是負(fù)極；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C錯(cuò)；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯(cuò)。
知識點(diǎn)二 常見化學(xué)電源及工作原理
一、一次電池：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用
1.堿性鋅錳干電池
總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

負(fù)極材料：Zn。
電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正極材料：碳棒。
電極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2.紐扣式鋅銀電池
總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

電解質(zhì)是KOH。
負(fù)極材料：Zn。
電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正極材料：Ag2O。
電極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
3.鋰電池
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(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)負(fù)極材料為鋰，電極反應(yīng)為8Li－8e－===8Li＋。
(2)正極的電極反應(yīng)為3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。
二、二次電池：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用
1.鉛酸蓄電池總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)放電時(shí)——原電池
負(fù)極反應(yīng)：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正極反應(yīng)：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充電時(shí)——電解池
陰極反應(yīng)：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；
陽極反應(yīng)：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)。
2.圖解二次電池的充放電

3.二次電池的充放電規(guī)律
(1)充電時(shí)電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電子，可簡記為負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽極。
(2)工作時(shí)的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時(shí)，形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時(shí)pH的變化趨勢也恰好相反。
三、燃料電池
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。
種類
酸性
堿性
負(fù)極反應(yīng)式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正極反應(yīng)式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
電池總反應(yīng)式
2H2＋O2===2H2O
備注
燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

2.解答燃料電池題目的思維模型

3.解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
(1)要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。
(2)通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。
(3)通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。
【典例2】[2019浙江選考]化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是
A. Zn2+向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液中H+濃度增加
B. 正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e?＋H2O2Ag＋2OH?
C. 鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄
D. 使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降
【答案】A
【解析】Zn較Cu活潑，做負(fù)極，Zn失電子變Zn2+，電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅電極，銅電極負(fù)電荷變多，吸引了溶液中的陽離子，因而Zn2+和H+遷移至銅電極，H+氧化性較強(qiáng)，得電子變H2，因而c(H+)減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Ag2O作正極，得到來自Zn失去的電子，被還原成Ag,結(jié)合KOH作電解液，故電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e?＋H2O2Ag＋2OH?，B項(xiàng)正確；Zn為較活潑電極，做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn?2e?=Zn2+，鋅溶解，因而鋅筒會(huì)變薄，C項(xiàng)正確；鉛蓄電池總反應(yīng)式為PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放電一段時(shí)間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，D項(xiàng)正確。
【變式2】（吉林長春市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆模擬）普通鋅錳干電池的簡圖如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作電極，中央插一根碳棒，碳棒頂端加一銅帽。在石墨碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜，隔膜外是用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調(diào)成糊狀作電解質(zhì)溶液。該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為Zn＋2NH＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列關(guān)于鋅錳干電池的說法中正確的是(　　)

A.當(dāng)該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復(fù)原
B.電池負(fù)極反應(yīng)式為2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
C.原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極通過外電路流向正極
D.外電路中每通過0.1 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g
【答案】C
【解析】普通鋅錳干電池是一次電池，不能充電復(fù)原，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極失電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，每通過0.1 mol電子，消耗鋅的質(zhì)量是65 g·mol－1 ×＝3.25 g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

考點(diǎn)一 原電池原理的應(yīng)用
【典例3】（山西忻州一中2019屆模擬）等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀H2SO4中，同時(shí)向a中滴入少量的CuSO4溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時(shí)間(t)的關(guān)系，其中正確的是(　　)


【答案】D
【解析】a中Zn與CuSO4溶液反應(yīng)置換出Cu，Zn的量減少，產(chǎn)生H2的量減少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原電池，加快反應(yīng)速率，D項(xiàng)圖示符合要求。
【變式3】（湖南岳陽一中2019屆模擬）有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：
實(shí)驗(yàn)裝置




部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
a極質(zhì)量減小；b極質(zhì)量增加
b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化
d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生
電流從a極流向d極
由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(　　)
A．a(chǎn)>b>c>d　　　　　　　 B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c
【答案】C　
【解析】把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實(shí)驗(yàn)①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動(dòng)性：a>b；由實(shí)驗(yàn)②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動(dòng)性：b>c；由實(shí)驗(yàn)③可知，d極溶解，則d作原電池負(fù)極，c作正極，活動(dòng)性：d>c；由實(shí)驗(yàn)④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動(dòng)性：d>a。綜合所述可知活動(dòng)性：d>a>b>c。
考點(diǎn)二 鹽橋原電池的考查
【典例4】（浙江杭州外國語學(xué)校2019屆模擬）根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是(　　)


A.燒杯a中的溶液pH降低
B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)
C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑
D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑
【答案】B
【解析】由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋。
【變式4】（安徽馬鞍山二中2019屆模擬）控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　)



A.反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原
C.電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
D.電流表讀數(shù)為零后，在甲中加入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極
【答案】D
【解析】由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；在甲中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。
考點(diǎn)三 燃料電池
【典例5】（福建雙十中學(xué)2019屆模擬）十九大報(bào)告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要求更高。二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A．該電池放電時(shí)質(zhì)子從電極b移向電極a
B．電極a附近發(fā)生的電極反應(yīng)為SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C．電極b附近發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1
【答案】D
【解析】A項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，質(zhì)子向正極移動(dòng)，電極a為負(fù)極，則該電池放電時(shí)質(zhì)子從電極a移向電極b，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，酸性條件下，氧氣得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極b附近發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由總反應(yīng)式2SO2＋O2＋2H2O===2SO＋4H＋可知，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1，正確。
【方法技巧】燃料電池電極反應(yīng)式的書寫
第一步：寫出燃料電池反應(yīng)的總反應(yīng)式
燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。
如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為
CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②
①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為
CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式
根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：
(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O；
(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－；
(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：
O2＋4e－===2O2－；
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：
O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式
電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除O2。
【變式5】（山東濰坊一中2019屆模擬）科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)


A.電極a為電池的負(fù)極
B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.電路中每通過4 mol電子，在正極消耗44.8 L H2S
D.每17 g H2S參與反應(yīng)，有1 mol H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)
【答案】C
【解析】根據(jù)題目可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負(fù)極，A項(xiàng)正確；電極b為正極，氧氣得電子生成水，B項(xiàng)正確；從裝置圖可以看出，電池總反應(yīng)為2H2S＋O2===S2＋2H2O，電路中每通過4 mol電子，正極應(yīng)該消耗1 mol O2，負(fù)極應(yīng)該有2 mol H2S反應(yīng)，但是題目中沒有給定標(biāo)準(zhǔn)狀況下，所以不一定是44.8 L，故C錯(cuò)誤；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S參與反應(yīng)會(huì)消耗0.25 mol O2，根據(jù)正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 mol H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。
考點(diǎn)四 可充電電池（二次電池）
【典例6】[2019新課標(biāo)Ⅲ]為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn（3D?Zn）可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列說法錯(cuò)誤的是

A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高
B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?NiOOH(s)+H2O(l)
C．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH?(aq)?2e?ZnO(s)+H2O(l)
D．放電過程中OH?通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
【答案】D
【解析】三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，吸附能力強(qiáng)，所沉積的ZnO分散度高，A正確；充電相當(dāng)于是電解池，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)式可知陽極是Ni(OH)2失去電子轉(zhuǎn)化為NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2(s)＋OH? (aq)? e? ＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；放電時(shí)相當(dāng)于是原電池，負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)式可知負(fù)極反應(yīng)式為Zn(s)＋2OH? (aq)? 2e? ＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；
原電池中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則放電過程中OH? 通過隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，D錯(cuò)誤。
【舉一反三】[2019天津]我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅?碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。

下列敘述不正確的是
A．放電時(shí)，a電極反應(yīng)為
B．放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目增大
C．充電時(shí)，b電極每增重，溶液中有被氧化
D．充電時(shí)，a電極接外電源負(fù)極
【答案】D
【解析】放電時(shí)，a電極為正極，碘得電子變成碘離子，正極反應(yīng)式為I2Br? +2e? =2I? +Br? ，故A正確；放電時(shí)，正極反應(yīng)式為I2Br? +2e? =2I? +Br? ，溶液中離子數(shù)目增大，故B正確；充電時(shí)，b電極反應(yīng)式為Zn2＋+2e? =Zn，每增加0.65g，轉(zhuǎn)移0.02mol電子，陽極反應(yīng)式為Br? +2I? ?2e? =I2Br? ，有0.02molI? 失電子被氧化，故C正確；充電時(shí)，a是陽極，應(yīng)與外電源的正極相連，故D錯(cuò)誤。
【方法技巧】
1．可充電電池的思維模型

因此，充電時(shí)電極的連接可簡記為“負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽極”。
2．可充電電池的分析流程
(1)可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。
(2)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。
(3)充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷
分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。
①首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。
②再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極。

(4)“加減法”書寫新型二次電池放電的電極反應(yīng)式
若已知電池放電時(shí)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，由總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。
【變式6】(2018·全國卷Ⅱ，12)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)

A.放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng)
B.充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2
C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－===2CO＋C
D.充電時(shí)，正極反應(yīng)為Na＋＋e－===Na
【答案】D
【解析】根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：4Na－4e－===4Na＋
正極反應(yīng)：3CO2＋4e－===2CO＋C
充電時(shí)，陰(負(fù))極：4Na＋＋4e－===4Na
陽(正)極：2CO＋C－4e－===3CO2↑
放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)充電和放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2。
【舉一反三】(2018·全國卷Ⅲ)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li＋在多孔碳材料電極處生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列說法正確的是(　　)

A．放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極
B．放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極
C．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移
D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2－x===2Li＋O2
【答案】D
【解析】由題意知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Li－e－===Li＋，正極反應(yīng)為(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，電池總反應(yīng)為O2＋2Li===Li2O2－x。該電池放電時(shí)，金屬鋰為負(fù)極，多孔碳材料為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時(shí)電解質(zhì)溶液中的Li＋向鋰材料區(qū)遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)電池總反應(yīng)為Li2O2－x===2Li＋(1－)O2，D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)五 新型電源
【典例7】 [2019新課標(biāo)Ⅰ]利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能
B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+
C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3
D．電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)
【答案】B
【解析】相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時(shí)利用MV+和MV2+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，故A正確；左室為負(fù)極區(qū)，MV+在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，電極反應(yīng)式為MV+?e?= MV2+，放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應(yīng)生成H+和MV+，反應(yīng)的方程式為H2+2MV2+=2H++2MV+，故B錯(cuò)誤；右室為正極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+，電極反應(yīng)式為MV2++e?= MV+，放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV2+，故C正確；電池工作時(shí)，氫離子（即質(zhì)子）通過交換膜由負(fù)極向正極移動(dòng)，故D正確。
【舉一反三】 (2018·海南高考改編)一種鎂氧電池如圖所示，電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭，電解液為KOH濃溶液。下列說法正確的是(　　)

A．電池總反應(yīng)式為2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
B．正極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋
C．活性炭可以加快O2在負(fù)極上的反應(yīng)速率
D．電子的移動(dòng)方向由b經(jīng)外電路到a
【答案】A　
【解析】負(fù)極電極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓、正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失電子相同的條件下，將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng)式為2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正確，B錯(cuò)誤；通入O2的電極是正極，活性炭可以加快O2在正極上的反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；Mg作負(fù)極、活性炭作正極，電子從負(fù)極a經(jīng)外電路到正極b，故D錯(cuò)誤。
【變式5】(2017·全國卷Ⅲ，11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性
D.電池充電時(shí)間越長，電池中Li2S2的量越多
【答案】D
【解析】A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動(dòng)方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→ Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02 mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會(huì)越來越少直至充滿電，錯(cuò)誤。

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