备战2025年高考化学考点一遍过考点34化学电源教案（Word版附解析）

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2．常见的化学电源
（1）一次电池
①锌银电池
锌银电池负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
电池总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
②
（2）二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池
① 放电时的电极反应
负极：Pb(s)+ SKIPIF 1 < 0 (aq)−2e− SKIPIF 1 < 0 PbSO4(s) (氧化反应)
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+ SKIPIF 1 < 0 (aq)+2e− SKIPIF 1 < 0 PbSO4(s)+2H2O(l) (还原反应)
总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) SKIPIF 1 < 0 2PbSO4(s)+2H2O(l)
② 充电时的电极反应
阴极：PbSO4(s)+2e− SKIPIF 1 < 0 Pb(s)+ SKIPIF 1 < 0 (aq) (还原反应)
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e− SKIPIF 1 < 0 PbO2(s)+4H+(aq)+ SKIPIF 1 < 0 (aq) (氧化反应)
总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l) SKIPIF 1 < 0 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
（3）燃料电池
是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。
A、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
B、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：
①碱性电解质(KOH溶液为例)
总反应式：2CH3OH + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O
正极的电极反应式为：3O2 + 12e− + 6H2O===12OH−
负极的电极反应式为：CH3OH – 6e− +8OH− === CO32−+ 6H2O
②酸性电解质(H2SO4溶液为例)
总反应：2CH3OH +3O2 ===2CO2 + 4H2O
正极的电极反应式为：3O2+12e−+12H+ === 6H2O
负极的电极反应式为：2CH3OH −12e−+2H2O ===12H++ 2CO2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。
C、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2=== K2CO3+3H2O。
负极发生的反应：CH4− 8e− +8OH−===CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH−===CO32− + H2O，所以：
负极的电极反应式为：CH4 +10OH− + 8e− === CO32− + 7H2O
正极发生的反应有：O2 + 4e− ===2O2−和O2− + H2O === 2OH−，所以：
正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e− === 4OH−
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。
D、铝—空气—海水电池
我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al−12e−===4Al3+
正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e−===12OH−
总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。
考向一 燃料电池
典例1 美国G－TEC燃料电池以利用民用燃气为原料气，其结构如下图，有关该电池的说法不正确的是
A．电池工作时，电流由负荷的a流向b
B．电池工作一段时间后，电解质物质的量理论上保持不变
C．通入空气的一极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．外电路中每通过0.2 ml电子，所消耗的燃料体积不小于2.24 L(标况下)
【解析】外电路中电流由电池的正极流向负极，A项正确；电解质仅为传导作用，没有变化，B项正确；通入空气的一极是O2得到电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，C项错误；因2H2＋O2===2H2O，2CO＋O2===2CO2，故外电路中每通过0.2 ml电子时，需消耗的标况下的氢气或一氧化碳均为2.24 L，D项正确。
【答案】C
1．糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是
A．该电池不宜在高温下工作
B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2+4e−+4H+===2H2O
C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移
D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6−24e−+6H2O===6CO2↑+
24H+
燃料电池电极反应书写的注意事项
（1）燃料电池的负极是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可根据电荷守恒来配平。
（2）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。
（3）燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH−，碱性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2−，而熔融电解质中O2被还原为O2−。
（4）正负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。
考向二 新型电池
典例1 某新型电池以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．每消耗3 ml H2O2，转移6 ml e－
B．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
C．a极上的电极反应式为BHeq \\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O
D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O
【解析】正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3 ml H2O2，转移的电子为6 ml，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，故B错误；负极发生氧化反应生成BOeq \\al(－,2)，电极反应式为BHeq \\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq \\al(－,2)＋6H2O，故C正确；电极b采用MnO2为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，负极发生氧化反应生成BOeq \\al(－,2)，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正确。
【答案】B
2．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是
A．电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
B．A极的电极反应式为+e−Cl−+
C．当外电路中有0.2 ml e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA
D．B极为电池的正极，发生还原反应
1．各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是
A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液
B．锌锰干电池中，锌电极是负极
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
2．NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。下列说法正确的是
A．O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应
B．该电池放电时向石墨Ⅱ电极迁移
C．石墨Ⅰ附近发生的反应：3NO2 ＋2e－===NO＋2
D．相同条件下，放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4∶1
3．充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，在充电和放电时，其电池反应为Mg＋2MnF32MnF2＋MgF2。下列说法不正确的是
A．放电时，镁为负极材料
B．放电时，电子从镁极流出，经电解质溶液流向正极
C．充电时，阳极的电极反应式为MnF2＋F－－e－===MnF3
D．充电时，外加直流电源的负极应与原电池的Mg极相连
4．熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样化、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是未来的绿色电站。某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理见下图。下列说法正确的是
A．Li＋、K＋移向左侧电极
B．外电路中电子由右侧电极移向左侧电极
C．通入1 ml气体A时，左侧电极上生成5 ml CO2
D．相同条件下通入气体B与气体C的体积比为2∶1
5．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是
干电池示意图 铅蓄电池示意图 氢氧燃料电池示意图
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．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．铅蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减轻207 g
6．如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是
A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋
B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放电时，Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池
D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4
7．一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是
A．Cl－由中间室移向左室
B．X气体为CO2
C．处理后的含NOeq \\al(－,3)废水的pH降低
D．电路中每通过4 ml电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4 L
8．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
（1）以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________________________。
（2）科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为__________________________，工作时的总反应式为________________________。
（3）绿色电源“二甲醚－氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入，则电极Y为________极，发生的电极反应式为_______________________；
②二甲醚(CH3OCH3)应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为_____________________________；
③电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）合成气(H2、CO)不仅是化工原料，也是清洁能源。如果H2和CO以体积比11组成的混合气体与空气构成碱性燃料电池(KOH溶液为电解质溶液且足量)，假设CO和H2同时按比例发生反应，则燃料电池负极的电极反应式为__________________。
（5）如图丁是甲烷燃料电池原理示意图。
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
9．（1）高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1所示是高铁电池的模拟实验装置。

图1 图2
①该电池放电时正极的电极反应式为________________________________。
若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·ml－1)。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向__________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向__________(填“左”或“右”)移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有______________________________。
（2）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是_____________________________，A是____________。
（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向___________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为_________________________。
1．[2019新课标Ⅲ]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，结构如下图所示。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
2．[2019天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
3．[2018新课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2
4．[2018新课标Ⅱ]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
5．[2017新课标Ⅲ]全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 ml电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
6．[2016·新课标Ⅲ]锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH−+2H2O SKIPIF 1 < 0 2 SKIPIF 1 < 0 。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH−)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH−−2e− SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
D．放电时，电路中通过2 ml电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
7．[2016·四川]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1−xCO2+LixC6 SKIPIF 1 < 0 LiCO2+C6(x