1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，正確判斷原電池的兩極， 能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理；了解燃料電池的應(yīng)用。 體會(huì)研制新型電池的重要性。3.能夠認(rèn)識(shí)和書寫新型化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。
考點(diǎn)一　原電池的工作原理及應(yīng)用
考點(diǎn)二　常見化學(xué)電源及工作原理
微專題16　新型電源及電極反應(yīng)式的書寫
專項(xiàng)提能特訓(xùn)10　新型電源工作原理
1.原電池的概念及構(gòu)成條件(1)定義：把 轉(zhuǎn)化為 的裝置。(2)原電池的形成條件①能自發(fā)進(jìn)行的 。②兩個(gè)金屬活動(dòng)性不同的電極(燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。③形成 ，需滿足三個(gè)條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。
2.工作原理(以鋅銅原電池為例)
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
4.原電池的應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源
(2)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 的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。(3)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。(4)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的 而受到保護(hù)。
(1)NaOH溶液與稀硫酸的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，此反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池( )錯(cuò)因： 。(2)Mg—Al形成的原電池，Mg一定作負(fù)極( )錯(cuò)因： 。(3)其他條件均相同，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(　　)錯(cuò)因： 。
該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移
若是酸性介質(zhì)Mg作負(fù)極，若是堿性介質(zhì)Al作負(fù)極
(4)原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極，然后通過溶液流回負(fù)極( )錯(cuò)因：________________________________________________。(5)在Cu|CuSO4|Zn原電池中，正電荷定向移動(dòng)的方向就是電流的方向，所以Cu2＋向負(fù)極移動(dòng)( )錯(cuò)因：_________________________________________________________________________。
電子不進(jìn)入溶液，溶液中陰陽離子定向移動(dòng)形成電流
在外電路中電流由正極流向負(fù)極，而在電解質(zhì)溶液中，陽離子都由負(fù)極移向正極
活潑性強(qiáng)的金屬一定是原電池的負(fù)極嗎？答案　不一定。一般在原電池反應(yīng)中活潑金屬作負(fù)極包含兩層含義：(1)“活潑”是指相對活潑而不是絕對活潑。(2)在大部分原電池反應(yīng)中，金屬活潑性較強(qiáng)的作負(fù)極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，如：①冷的濃硝酸作電解質(zhì)溶液，金屬鐵或鋁與金屬銅作電極時(shí)，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動(dòng)性弱的銅與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)，作負(fù)極。②NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時(shí)，因鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，作負(fù)極，而金屬活動(dòng)性強(qiáng)的鎂只能作正極。
題組一　原電池裝置及電極的判斷
1.在如圖所示的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是___________。
2.將相同的鋅片和銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中，以下敘述正確的是A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B.兩燒杯中溶液的H＋濃度都減小C.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢D.甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極
解析　甲裝置形成原電池，銅是正極，氫離子放電產(chǎn)生氫氣，銅片表面有氣泡產(chǎn)生；乙裝置不能構(gòu)成原電池，鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，銅不反應(yīng)，A錯(cuò)誤；兩燒杯中溶液中的H＋均得到電子被還原為氫氣，因此氫離子濃度都減小，B正確；形成原電池時(shí)反應(yīng)速率加快，則產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，C錯(cuò)誤；金屬性鋅強(qiáng)于銅，則甲中銅片是正極，鋅片是負(fù)極，乙中沒有形成閉合回路，不能形成原電池，D錯(cuò)誤。
題組二　原電池的工作原理
3.分析如圖所示的四個(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↑
解析?、谥蠱g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－===＋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)。
4.(2019·北京朝陽區(qū)期末)某同學(xué)設(shè)計(jì)如下原電池，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.負(fù)極的電極反應(yīng)式是Ag＋I(xiàn)－－e－===AgIC.電池的總反應(yīng)式是Ag＋＋I(xiàn)－===AgID.鹽橋(含KNO3的瓊脂)中 從左向右移動(dòng)
解析　該裝置是原電池裝置，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)正確；根據(jù)電子的移動(dòng)方向，可以推斷出左側(cè)電極為負(fù)極，該電極反應(yīng)式為Ag＋I(xiàn)－－e－===AgI，B項(xiàng)正確；該電極的總反應(yīng)式是Ag＋＋I(xiàn)－===AgI，C項(xiàng)正確；左側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極， 帶負(fù)電荷，向負(fù)極移動(dòng)，所以 應(yīng)該從右向左移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.某興趣小組同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)了如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 ml·L－1，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。回答下列問題：(1)發(fā)生氧化反應(yīng)的燒杯是______(填“甲”或“乙”)。(2)外電路的電流方向?yàn)閺腳_____(填“a”或“b”，下同)到_____。(3)電池工作時(shí)，鹽橋中的 移向_____(填“甲”或“乙”)燒杯。(4)甲燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________。
解析　根據(jù)題給氧化還原反應(yīng)可知，甲燒杯中石墨作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 ＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中石墨作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－===Fe3＋；外電路的電流方向從正極流向負(fù)極，即從a到b；電池工作時(shí)，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，即 移向乙燒杯。
(1)判斷電極名稱的基本方法是看電極反應(yīng)物的反應(yīng)類型，若電極反應(yīng)物失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)則為負(fù)極，反之為正極。(2)雙液銅、鋅原電池(帶鹽橋)與單液原電池相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是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，放電時(shí)間長。(3)無論是原電池還是電解池，電子均不能通過電解質(zhì)溶液，即電子不下水，離子不上線。
題組三　金屬活潑性比較6.M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)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　由①知，金屬活動(dòng)性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：N＞E。綜合可知，A正確。
由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)順序是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：
解析　把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①②③④，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。綜上所述可知活動(dòng)性：d＞a＞b＞c。
題組四　原電池的設(shè)計(jì)8.設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強(qiáng)。(1)寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：_________________________。(2)若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是：①負(fù)極________________。②正極____________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)在框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：
9.可利用原電池裝置證明反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能發(fā)生。其中甲溶液是___________，操作及現(xiàn)象是_________________________________________________________________________________。
分別取電池工作前與工作一段時(shí)間后左側(cè)燒杯中溶液，同時(shí)滴加KSCN溶液，后者紅色加深
1.原電池電極反應(yīng)式書寫(1)負(fù)失氧、正得還。(2)注意溶液的酸堿性，適當(dāng)在電極反應(yīng)式兩邊添加H＋、OH－、H2O等，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。(3)注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。(4)活潑金屬不一定為負(fù)極，如鎂、鋁、氫氧化鈉電池中，不活潑的鋁為負(fù)極。
2.原電池電解質(zhì)的選擇電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)，因此一般情況下電解質(zhì)溶液[或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)(如溶液中溶解的氧氣)]要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。3.原電池電極材料的選擇原電池的電極必須能導(dǎo)電；負(fù)極一般情況下能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料；正極和負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢差時(shí)，電子才能定向移動(dòng)，所以正極和負(fù)極一般不用同一種材料。
1.一次電池(1)堿性鋅錳干電池負(fù)極反應(yīng)：__________________________；正極反應(yīng)：_____________________________________；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
(2)鋅銀電池負(fù)極反應(yīng)：__________________________；正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：_______________________________。(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，電池總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中負(fù)極材料是____，電極反應(yīng)式為__________________，正極反應(yīng)式為_______________________________。
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
4Li－4e－===4Li＋
2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－
2.二次電池鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是___，正極材料是_____?？偡磻?yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
===PbSO4＋2H2O
PbSO4＋2H2O－2e－===
特別提醒　可充電電池充電時(shí)原來的負(fù)極連接電源的負(fù)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(fù)連負(fù)，正連正。
3.氫氧燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(1)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(　　)錯(cuò)因：______________________________。(2)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)(　　)錯(cuò)因：_________________________________________________________________________。(3)二次電池充電時(shí)，二次電池的陰極連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)(　　)錯(cuò)因：________________________________________________________。
MnO2是正極反應(yīng)物，不是催化劑
可充電電池放電時(shí)是自發(fā)的原電池反應(yīng)，充電時(shí)是非自發(fā)的電解池反應(yīng)，條件不同
(4)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)式為2H2－4e－===4H＋(　　)錯(cuò)因：______________________________________________。(5)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(　　)錯(cuò)因：________________________________________________________。
堿性環(huán)境下負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O
若燃料電池正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，當(dāng)電解質(zhì)不同，常見的正極反應(yīng)有哪幾種情況？答案　(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2＋4e－===2O2－；(4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下正極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－===
1.銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意圖如下。下列說法不正確的是A.Zn電極是負(fù)極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－=== Zn(OH)2D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變
解析　反應(yīng)中鋅失去電子，Zn電極是負(fù)極，A正確；Ag2O得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；電解質(zhì)溶液顯堿性，Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正確；根據(jù)方程式可知消耗水，且產(chǎn)生氫氧化鋅，氫氧根濃度增大，放電后電解質(zhì)溶液的pH升高，D錯(cuò)誤。
2.由我國科學(xué)家研發(fā)成功的鋁錳電池是一種比能量很高的新型干電池，以氯化鈉和稀氨水混合溶液為電解質(zhì)，鋁和二氧化錳－石墨為兩極，其電池反應(yīng)為Al＋3MnO2＋3H2O===3MnOOH＋Al(OH)3。下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法不正確的是A.二氧化錳－石墨為電池正極B.負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3C.OH－不斷由負(fù)極向正極移動(dòng)D.每生成1 ml MnOOH轉(zhuǎn)移1 ml電子
解析　由電池反應(yīng)方程式知，鋁為電池負(fù)極，鋁失去電子轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，A、B正確；陰離子移向負(fù)極，C錯(cuò)誤；由反應(yīng)中錳元素價(jià)態(tài)變化知D正確。
3.鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池的反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋通過電解質(zhì)遷移進(jìn)入MnO2晶格中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)外電路的電流方向是由____(填“a”或“b”，下同)極流向____極。
解析　結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理可知，Li作負(fù)極，MnO2作正極，所以電子流向是a→b，電流方向則是b→a。
(2)電池的正極反應(yīng)式為__________________________。
解析　根據(jù)題給信息“電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋通過電解質(zhì)遷移進(jìn)入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
題組二　二次電池的充放電
4.如圖是鉛蓄電池構(gòu)造示意圖，下列說法不正確的是A.鉛蓄電池是二次電池，充電時(shí)電能轉(zhuǎn) 化為化學(xué)能B.電池工作時(shí)，電子由Pb板通過導(dǎo)線流 向PbO2板C.電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Pb－2e－＋ ===PbSO4D.電池工作時(shí)，H＋移向Pb板
5.鎳鎘(Ni－Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關(guān)該電池的說法正確的是A.充電時(shí)陽極反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OB.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C.放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變D.放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng)
解析　放電時(shí)Cd的化合價(jià)升高，Cd作負(fù)極，Ni的化合價(jià)降低，NiOOH作正極，則充電時(shí)Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A項(xiàng)正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd電極周圍OH－的濃度減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
(1)充電電池是既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電)，又能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電)的一類特殊電池。需要注意的是充電、放電的反應(yīng)不能理解為可逆反應(yīng)。(2)充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)的電極反應(yīng)過程相反，充電時(shí)的陽極反應(yīng)恰與放電時(shí)的正極反應(yīng)相反，充電時(shí)的陰極反應(yīng)恰與放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)相反。(3)書寫化學(xué)電源的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式時(shí)，關(guān)鍵是抓住氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的存在形式。
題組三　燃料電池6.(2019·濟(jì)南質(zhì)檢)如圖為以Pt為電極的氫氧燃料電池的工作原理示意圖，稀H2SO4為電解質(zhì)溶液。下列有關(guān)說法不正確的是A.a極為負(fù)極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極B.a極的電極反應(yīng)式：H2－2e－===2H＋C.電池工作一段時(shí)間后，裝置中c(H2SO4)增大D.若將H2改為CH4，消耗等物質(zhì)的量的CH4時(shí)，O2 的用量增多
解析　a極通入的H2發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極，以稀H2SO4為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極的H2被氧化為H＋，A、B項(xiàng)正確；總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，電池工作一段時(shí)間后，裝置中c(H2SO4)減小，則C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電池總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物質(zhì)的量的H2和CH4，CH4消耗O2較多，則D項(xiàng)正確。
7.用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨—液氧燃料電池示意圖如下圖所示，有關(guān)說法正確的是A.電極2發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí)，Na＋向負(fù)極移動(dòng)C.電流由電極1經(jīng)外電路流向電極2D.電極1發(fā)生的電極反應(yīng)為2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
1.(2020·全國卷Ⅰ，12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn—CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－ ===B.放電時(shí)，1 ml CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2 mlC.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD.充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度升高
A項(xiàng)正確；放電時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，C元素化合價(jià)降低2，則1 ml CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2 ml，B項(xiàng)正確；由裝置示意圖可知充電時(shí)陽極產(chǎn)生O2，陰極產(chǎn)生Zn，C項(xiàng)正確；充電時(shí)陽極上發(fā)生反應(yīng)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，OH－濃度降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2020·天津，11)熔融鈉—硫電池性能優(yōu)良，是具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能電池。如圖中的電池反應(yīng)為2Na＋xS Na2Sx(x＝5～3，難溶于熔融硫)，下列說法錯(cuò)誤的是?A.Na2S4的電子式為B.放電時(shí)正極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－===Na2SxC.Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D.該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池
解析　A對，四硫化二鈉屬于離子化合物，其中硫達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為 ；B對，根據(jù)總反應(yīng)可知，放電時(shí)S在正極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx；C錯(cuò)，電池正極是含碳粉的熔融硫；D對，因?yàn)樵撾姵乜梢猿潆姡詾槎坞姵?，其中Na-β-Al2O3是隔膜，防止熔融鈉與熔融硫直接反應(yīng)。
3.(2020·全國卷Ⅲ，12)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如下圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng)：該電池工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是A.負(fù)載通過0.04 ml電子時(shí)，有0.224 L (標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的 pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極
解析　根據(jù)VB2電極發(fā)生的反應(yīng)VB2＋16OH－－11e－===＋4H2O，判斷得出VB2電極為負(fù)極，復(fù)合碳電極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以電池總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=== ，C正確；負(fù)載通過0.04 ml電子時(shí)，有0.01 ml氧氣參與反應(yīng)，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下有0.224 L氧氣參與反應(yīng)，A正確；負(fù)極區(qū)消耗OH－，溶液的pH降低，正極區(qū)生成OH－，溶液的pH升高，B錯(cuò)誤。
4.(2019·全國卷Ⅰ，12)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，示意圖如圖所示。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NH3D.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)
解析　由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N2===2NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，A項(xiàng)正確；觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)MV＋－e－===MV2＋，為負(fù)極，不是陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，H＋通過交換膜，由左側(cè)(負(fù)極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項(xiàng)正確。
5.(2019·全國卷Ⅲ，13)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)
解析　該電池采用的三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，可以高效沉積ZnO，且所沉積的ZnO分散度高，A正確；根據(jù)題干中總反應(yīng)可知，該電池充電時(shí)，Ni(OH)2在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NiOOH，其電極反應(yīng)式為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；放電時(shí)Zn在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ZnO，電極反應(yīng)式為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；電池放電過程中，OH－等陰離子通過隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，D錯(cuò)誤。
1.有關(guān)如圖所示原電池的敘述不正確的是A.電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片B.正極的電極反應(yīng)是Ag＋＋e－===AgC.Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)D.反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽離子移向Cu(NO3)2溶液
2.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，甲池中c( )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
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，故甲池中c( )不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中發(fā)生反應(yīng)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(Zn)>M(Cu)，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，陰離子是不能通過陽離子交換膜的，錯(cuò)誤。
3.Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋B.正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===AgC.電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析　根據(jù)題意，Mg－海水－AgCl電池總反應(yīng)式為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋，正確；B項(xiàng)，正極反應(yīng)式為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，對原電池來說，陰離子由正極移向負(fù)極，正確；D項(xiàng)，由于鎂是活潑金屬，則負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正確。
4.鋰—液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲(chǔ)能成本低等優(yōu)點(diǎn)，以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化鋰[Li2Sx(2≤x≤8)]分別作兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷(可傳導(dǎo)Li＋)為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.該電池比鈉—液態(tài)多硫電池的比能量高B.放電時(shí)，內(nèi)電路中Li＋的移動(dòng)方向?yàn)閺腶到bC.Al2O3的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物D.充電時(shí)，外電路中通過0.2 ml電子，陽極區(qū)單質(zhì)硫的質(zhì)量增加3.2 g
解析　電池提供2 ml e－時(shí)，該電池對應(yīng)Li2Sx質(zhì)量為(14＋32x)g，而鈉—液態(tài)多硫電池對應(yīng)質(zhì)量為(46＋32x)g，故該電池比能量高，A正確；由圖分析知a為負(fù)極，b為正極，Li＋從a移向b，B正確；Al2O3為固體電解質(zhì)，能導(dǎo)電，同時(shí)將兩極反應(yīng)物隔開，C正確；當(dāng)外電路中通過0.2 ml e－時(shí)，陽極區(qū)生成0.1x ml硫，故陽極區(qū)生成硫的質(zhì)量為3.2x g，D錯(cuò)誤。
5.(2020·哈師大附中、東北師大附中、遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)理念的鎂－銻液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池工作原理如圖所示，該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，工作時(shí)中間層熔融鹽的組成及濃度不變。該電池工作一段時(shí)間后，可由太陽能電池充電。下列說法不正確的是A.放電時(shí)，Mg(液)層的質(zhì)量減小B.放電時(shí)正極反應(yīng)為Mg2＋＋2e－===MgC.該電池充電時(shí)，Mg－Sb(液)層發(fā)生還原反應(yīng)D.該電池充電時(shí)，Cl－向中層和下層分界面處移動(dòng)
解析　A項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極Mg失電子生成鎂離子，則Mg(液)層的質(zhì)量減小，正確；B項(xiàng)，正極鎂離子得電子生成Mg，則放電時(shí)正極反應(yīng)為Mg2＋＋2e－===Mg，正確；C項(xiàng)，該電池充電時(shí)，Mg－Sb(液)層為陽極，陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該電池充電時(shí)，陰離子向陽極移動(dòng)，即Cl－向中層和下層分界面處移動(dòng)，正確。
6.(2020·合肥第一中學(xué)沖刺高考)鋅溴液流電池用溴化鋅溶液作電解液，并在電池間不斷循環(huán)。下列有關(guān)說法正確的是A.充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zn2＋通過 陽離子交換膜由左側(cè)流向右側(cè)B.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1 ml電子，負(fù)極區(qū)溶 液質(zhì)量減少65 gC.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Br2＋2e－===2Br－D.若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極也隨之改變
解析　充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zn2＋通過陽離子交換膜向陰極定向遷移，故由左側(cè)流向右側(cè)，A正確；放電時(shí)，負(fù)極Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通過陽離子交換膜向正極定向遷移，故負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn，C錯(cuò)誤；若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極不會(huì)改變，Zn仍是負(fù)極，D錯(cuò)誤。
7.(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示：①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為 的電極反應(yīng)式是_____________________________。
細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子。
②若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是__________________________________________________________________________________。
HS－、 濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子
解析　根據(jù)方程式，電路中每轉(zhuǎn)移0.2 ml電子，生成0.1 ml Pb，即20.7 g。
(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放電過程中，Li＋向______(填“負(fù)極”或“正極”)移動(dòng)。②負(fù)極反應(yīng)式為______________________。③電路中每轉(zhuǎn)移0.2 ml電子，理論上生成_____g Pb。
Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
解析　a電極是通入NH3的電極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極作負(fù)極，電極反應(yīng)式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；
(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿Α０毖跞剂想姵毓ぷ髟砣鐖D所示。①a電極的電極反應(yīng)式是_______________________________；
6OH－===N2＋6H2O

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