高考總復(fù)習原電池和化學(xué)電源

【考綱要求】

1.了解原電池的工作原理。

2.能寫出原電池的電極反應(yīng)式和反應(yīng)的總方程式。

3.能根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式設(shè)計簡單的原電池。

4.能根據(jù)原電池原理進行簡單計算。

5.熟悉常見的化學(xué)電源(一次電池、二次電池和燃料電池)，能分析常見化學(xué)電池工

作原理，了解廢舊電池回收的意義。

【考點梳理】

考點一、原電池的概念

1.能量的轉(zhuǎn)化

原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

電能是現(xiàn)代社會應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。

2.工作原理

設(shè)計一種裝置，使氧化還原反應(yīng)所釋放的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，即將氧化反?yīng)和還原反

應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進行，并使電子轉(zhuǎn)移經(jīng)過導(dǎo)線，在一定條件下形成電流。

電子從負極(較活潑金屬)流向正極(較不活潑金屬或碳棒)，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正

極發(fā)生還原反應(yīng)。

電極電極材料反應(yīng)類型電子流動方向

負極還原性較強的金屬氧化反應(yīng)負極向外電路提供電子

正極還原性較弱的金屬還原反應(yīng)正極從外電路得到電子

以下是鋅銅原電池裝置示意圖：

3.原電池的組成條件

(1)兩個活潑性不同的電極(材料可以是金屬或?qū)щ姷姆墙饘?，分別發(fā)生氧化和還原反

應(yīng)。原電池中兩極活潑性相差越大，電池電動勢就越高。

(2)電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)中陰離子向負極方向移動，陽離子向正極方向移動，陰陽離子

定向移動成內(nèi)電路。

(3)導(dǎo)線將兩電極連接，形成閉合回路。

(4)有能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。

4.原電池的判斷方法

(1)先分析有無外接電池，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池。

(2)多池相連，但無外電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看

做電解池。

5.原電池的正負極的判斷方法

判斷依據(jù)負極正極

電極材料活潑性較強的金屬活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬

電子流動方向電子流出極電子流入極

電解質(zhì)溶液中離子定陰離子移向的負極陽離子移向的正極

向移動方向

發(fā)生的反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

反應(yīng)現(xiàn)象溶解的極增重或有氣泡放出的極

6.原電池中帶電粒子的移動方向

在原電池構(gòu)成的閉合電路中，有帶電粒子的定向移動。在外電路上電子從負極經(jīng)導(dǎo)線

上流入正極；在內(nèi)電路上即在電解質(zhì)溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極。具體情況見

圖：

負

極

該

極

該

正

，

極

上

生

上

生

發(fā)

極

氧

應(yīng)

應(yīng)

化反

原

還

電路

電

向

外

納

接

電

子

子

提

供

的

路

考點二、原電池原理的應(yīng)用

1.加快氧化還原反應(yīng)的速率

例如：在鋅與稀H2s04反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。

2.比較金屬活動性強弱

例如：有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入到稀H2so4中，觀察到a極溶解，b極上

有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)現(xiàn)象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。

3.用于金屬的防護

將要保護的金屬設(shè)計成原電池的正極，得到保護。例如：在鋼（鐵）閘門上連接上鋅

塊，由于鋅比鐵活潑，可使鋼閘門受到保護。

4.原電池的設(shè)計

設(shè)計原電池時要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：

（1）首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)；

（2）根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負極材料及電解質(zhì)溶液。

①電極材料的選擇

在原電池中，選擇還原性較強的物質(zhì)作為負極；氧化性較強的物質(zhì)作為正極。并且，

原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液或其中溶解的物質(zhì)反應(yīng)。

②電解質(zhì)溶液的選擇

電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極

發(fā)生反應(yīng)（如空氣中的氧氣）。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進行（中間連接鹽橋）,

則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子。如在銅一鋅一硫酸銅構(gòu)成

的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zi?+的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Ci?+的電

解質(zhì)溶液中。

（3）按要求畫出原電池裝置圖。

考點三、幾種常見的電池

（一）電池的評價

比能量：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。

比功率：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。

質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、可儲存時間長的電池，更適合使用者的需要。

(二)實用電池的特點

(1)能產(chǎn)生比較穩(wěn)定而且較高電壓的電流；

(2)安全、耐用且便于攜帶，易于維護；

(3)能夠適用于各種環(huán)境；

(4)便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境的污染影響較??；

(5)能量轉(zhuǎn)換率高。

(三)幾種常見的電池

1、一次電池：放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。

干電池：一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動。

堿性鋅錦電池

構(gòu)成：負極是鋅，正極是MnCh,電解質(zhì)是KOH

-

負極：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2；

正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH~

總反應(yīng)式：Zn+2MnO+2HO=2MnOOH+Zn(OH)

特點：比能量較高，幅2存前2間較長，可適用于大2電流和連續(xù)放電。

2、二次電池

①鉛蓄電池

放電電極反應(yīng)：

2

負極：Pb(s)+SO4"(aq)-2e~=PbSO4(s)；

+2--

正極：PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l)

總反應(yīng)式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)

充電電極反應(yīng)：

-+2-

陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)；

-2-

陰極：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO4(aq)

總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

總反應(yīng)方程式:

放電

Pb(s)+PbCh⑸+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(1)

說明：

正極陽極

電池的正負極分別和電源的正負極相連

c各極的pH變化看各電極反應(yīng)，電池的pH變化看電池總反應(yīng)

②銀一鎘堿性蓄電池

負極：Cd+20H^-2e^=Cd(OH)2；

正極：2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-

莪電

總反應(yīng)式：Cd+2NiO(OH)+2HO、、2Ni(OH)+Cd(OH)

2充電22

3、燃料電池

電極

電池酸性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)

反應(yīng)

負極

2H2—4屋=4H+2H2+4OH--4e-=4H2O

氫氧

燃料正極+--

O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH

電池

總反應(yīng)

2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O

負極+2

CH4+2H2O-8e=CO2+8HCH4+1OOH-8e=CO3+7H2O

烷

甲

料

燃

正極+-"

池2O+8H+8e=4HO2O2+4HO+8e-=8OH

電222

總反應(yīng)

CH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2+2KOH=K2co3+3H2O

2CHOH+2HO-12e-=2CO+_2-

負極3222CH3OH+16OH-12e=2CO3

12H++I2H2O

甲醇

正極+-

燃料3O2+12H+12e=6H2O3O2+6H2O+12e-=l2OH-

電池

總反應(yīng)

2CH3OH+302=2CO2+4H2O2cH3OH+3O2+4KOH=2K2co3+6H2O

除氫氣外，；短、腫、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體，均可作燃料電池的燃料；除純氧氣

外，空氣中的氧氣也可作氧化劑。

燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高于80%,遠高于燃燒過程(僅30%左右)，有利于節(jié)約能源。

燃料電池有廣闊的發(fā)展前途。

(四)正確書寫電極反應(yīng)式

(1)列出正、負電極上的反應(yīng)物質(zhì)，在等式的兩邊分別寫出反應(yīng)物和生成物。

(2)標明電子的得失。

(3)使質(zhì)量守恒。

電極反應(yīng)式書寫時注意：

①負極反應(yīng)生成物的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)

溶液中的陰離子應(yīng)該寫入負極反應(yīng)式；

②若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是。2,且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則H2O必須寫入正極反應(yīng)

式，且生成物為OJT；若電解液為酸性，則H+必須寫入反應(yīng)式中，生成物為H2。。

③電極反應(yīng)式的書寫必須遵循離子方程式的書寫要求。

(4)正負極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總的化學(xué)方程式。若能寫出總反應(yīng)式，可以減去

較易寫出的電極反應(yīng)式，從而寫出較難書寫的電極方程式。注意相加減時電子得失數(shù)目要相

【典型例題】

類型一：原電池原理

例1.（2015高考?天津卷）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（）

?-0---1

陽離子

1mol*L

CuSO4(aq)

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作一段時間后，甲池的c（SO42一）減小

C.電池工作一段時間后，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極和正極移動，保持溶液中電荷平衡

【思路點撥】陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，不允許SO42一穿過。

【答案】C

【解析】由圖像可知該原電池反應(yīng)原理為Zn+Cu2+=Zn2++Cu?

A.Zn比Cu活潑，則Zn為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯

誤；

B.陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，則兩池中c（SCV-）不會改變，故B錯誤；

C.甲池中電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zi?+,乙池中電極反應(yīng)式為CB+Ze-Cu,Zt?+通過陽

離子交換膜進入乙池中，由于Zn的摩爾質(zhì)量比Cu大，則乙池溶液的總質(zhì)量增加，故C

正確；

D.由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，則陰離子并不能通過交換膜，故D

錯誤；

故選C。

【總結(jié)升華】原電池工作時，活潑金屬作負極，在溶液中陰離子一般向負極移動，但本

題例外，陰離子不能通過陽離子交換膜。

舉一反三：

【變式1］用銅片、銀片、Cu（NC）3）2溶液、AgNC）3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的

U型管）構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是

①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極

②正極反應(yīng)為：Ag++e=Ag

③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作

④將銅片浸入AgNCh溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同

A.①②B.②③C.②④D.③④

【答案】C

【變式2】將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫____

酸中一段時間，以下敘述正確的是（）鋅卜，銅鋅口口銅

A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生<---------<--------

二一稀硫酸、】

甲乙

B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負極

C.兩燒杯中溶液的pH均增大

D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢

【答案】C

+

【解析】圖甲是一個原電池裝置，負極：Zn—21==Zn2+,正極(Cu)：2H+2e-==H2f,

形成的原電池能加快產(chǎn)生氫氣的速率；圖乙中，Zn直接與稀硫酸反應(yīng)生成H2：

+2+

Zn+2H==Zn+H2f,甲、乙兩燒杯中H2sCU均被消耗，溶液的pH均增大。

【變式3】右圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖-

下列說法正確的是

A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化

B.裝置Y中負極的電極反應(yīng)式為：

_-

O2+2H2O+4e=4OH

C.裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生

D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并

能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化

【答案】C

【解析】本題主要考查的是電化學(xué)知識。A項，在該裝置系統(tǒng)中，有四種能量轉(zhuǎn)化的關(guān)

系，即太陽能、電能、化學(xué)能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)化；B項，裝置Y為氫氧燃料電池，

負極電極反應(yīng)為H2-2D+2OH-=2H2O；C項，相當于用光能電解水，產(chǎn)生H?和O?,實現(xiàn)

燃料(H2)和氧化劑(。2)的再生；D項，在反應(yīng)過程中，有能量的損耗和熱效應(yīng)的產(chǎn)生,

不可能實現(xiàn)化學(xué)能和電能的完全轉(zhuǎn)化。綜上分析可知，本題選C項。

例2.某同學(xué)根據(jù)離子反應(yīng)方程式2Fe3++Fe==3Fe2+來設(shè)計原電池。下列設(shè)計方案中可行的

是()

A.電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為FeCb溶液

B.電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為Fe(NC)3)3溶液

C.電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCb溶液

D.電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為FeCb溶液

【答案】B

【解析】由離子反應(yīng)方程式可知，設(shè)計的原電池中Fe為負極，不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的

導(dǎo)體為正極，含F(xiàn)e3+的溶液為電解質(zhì)溶液，故B項可行。

舉一反三：

【變式1］依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu?+(aq)+2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。

(CuSO,溶液三第號/(Y)

請回答下列問題：

(1)電極X的材料是；電解質(zhì)溶液Y是:

(2)銀電極為電池的極，發(fā)生的電極反應(yīng)為；X電極上發(fā)生的電極反

應(yīng)為;

(3)外電路中的電子是從電極流向電極。

【答案】⑴CuAgNCh溶液⑵正Ag++e-==AgCu-2e-==Cu2+(3)XAg

【解析】由氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)可知，可以選用Cu(s)

一Ag(s)—AgNCh(aq)構(gòu)成簡易的原電池，因此上圖中電極X的材料是Cu,電解質(zhì)溶液Y

是AgNCh溶液，正極為Ag,正極上發(fā)生的反應(yīng)為Ag++e-==Ag,負極為Cu,負極上發(fā)生的

反應(yīng)為Cu—2e-==Cu2+,在外電路電子由負極流向正極，即從X電極流向Ag電極。

類型二：金屬活動性強弱比較

例3.X、Y、Z、W四塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中，組成原電池。X、Y相連

時，X為負極；Z、W相連時，電流方向是W-Z；X、Z相連時，Z極上產(chǎn)生大量氣泡；W、

Y相連時，W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷四種金屬的活潑性順序是()

A.X>Z>W>YB.Z>X>Y>WC.W>X>Y>ZD.Y>W>Z>X

【答案】A

【解析】在原電池中，活潑金屬作為電池的負極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑

的金屬作為電池的正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，與電流的

方向相反(物理學(xué)中規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向)。因此，X、Y相連時，X為負極,

則活潑性X>Y；Z、W相連時，電流方向是W-Z,則活潑性Z>W；X、Z相連時，Z極

上產(chǎn)生大量氣泡，則活潑性X>Z；W、Y相連時，W極發(fā)生氧化反應(yīng)，則活潑性W>Y。

綜上所述，可以得出金屬的活潑性順序是X>Z>W>Y?

舉一反三：

【變式1】根據(jù)下列實驗事實：

(1)X+Y2+=X2++Y

(2)Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2f

(3)Z2+離子的氧化性比X2+弱

(4)由Y、W作電極組成的原電池負極反應(yīng)為：Y—21=丫2+,

由此可知，X、Y、Z、W的還原性由強到弱的順序是

A.X>Y>Z>WB.Y>X>W>Z

C.Z>X>Y>WD.Z>Y>X>W

【答案】c

【解析】(l)x能將丫2+還原說明X的還原性強于Y。(2)Z能與冷水作用，說明Z一定

為活潑性很強的金屬。(3比2+氧化性比X2+弱說明Z的金屬性強于X。(4)在原電池中Y做負

極，故Y的活潑性強于W。

類型三：干電池

例4.Zn-MnCh干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCh—NH4cl混合溶液。

(1)該電池的負極材料是o電池工作時，電子流向(填“正極”或“負

極”)。

(2)若ZnCb-NH4cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速某電極的腐蝕，其主要原因

是。欲除去C/+,最好選用下列試劑中的(填代號)。

a.NaOHb.Znc.Fed.NH3?H,0

⑶MnCh的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的M11SO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式

是o若電解電路中通過2moi電子，MnCh的理論產(chǎn)量為。

【答案】(1)Zn正極

(2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b

+

(3)2H+2e=H2t,87g

【解析】(1)負極發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn失電子，做負極。電子由負極經(jīng)外電路流向正極。

(2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新

雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cr+置換為單質(zhì)而除去。(3)陰極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，H+得

電子生成氫氣。因為MnSC)4?MnCh?2e;通過2moi電子產(chǎn)生ImolMnCh，質(zhì)量為87g。

舉一反三：

【變式1】堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅銃堿性電池以

氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：

Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)==Zn(0H)2(s)+2MnOOH(s)

下列說法錯誤的是()

A.電池工作時，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+2H2。(1)+2r==2MnOOH(s)+20JT(aq)

C.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極

D.外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g

【答案】C

【解析】該電池工作時，Zn應(yīng)為負極，失去電子，故A正確。原電池正極發(fā)生得電子

反應(yīng)，即還原反應(yīng)，故B正確。電子應(yīng)由原電池的負極流出，通過外電路流向正極，故C

錯誤。由于Zn失去2moi電子時，自身消耗的質(zhì)量為65g,則失去0.2mol電子，理論上消

耗6.5g,故D正確。

類型四：蓄電池

例5.一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為：

H2+2OH-2e=2H2O；NiO(OH)+H2O+e=Ni(OH)2+OH-

當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是

A.H20的還原B.NiO(OH)的還原

C.H2的氧化D.NiO(OH)2的氧化

【答案】D

【解析】由題中給出的電極反應(yīng)可判斷出做原電池時，氏是還原劑被氧化、NiO(OH)

是氧化劑被還原，則充電時H2是還原產(chǎn)物、NiO(OH)是氧化產(chǎn)物，與正極相連的是陽極發(fā)

生氧化反應(yīng)，所以D選項正確。

【總結(jié)升華】本題考查二次電池中的氧化還原問題。原電池放電時，先要分析氧化劑與

還原劑，氧化劑被還原、還原劑被氧化；充電時(電解池)，將原電池負極反應(yīng)式反著寫為

還原過程，發(fā)生在陰極，原電池中的正極反應(yīng)反著寫為氧化過程，發(fā)生在陽極。

舉一反三：

【變式1】生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛睇合金上均勻涂上膏狀的PbS04,干燥后再安

充電

裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是：2Pbsc)4+2氏0、而由、PbCh+Pb+2H2s。4

下列對鉛蓄電池的說法中錯誤的是()

A.需要定期補充硫酸

B.工作時Pb是負極，PbCh是正極

2-

c.工作時負極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb-2e+SO4==PbSO4

D.工作時電解質(zhì)溶液的密度減小

【答案】A

【解析】鉛蓄電池在工作時相當于原電池，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是負極，發(fā)生還原反應(yīng)

的物質(zhì)是正極，所以Pb是負極，PbCh是正極；在工作時，負極發(fā)生的反應(yīng)是Pb失去電子

生成Pb2+,而Pb2+又與溶液中的SO42一生成PbSCU沉淀；放電時消耗硫酸的量與充電時生成

硫酸的量相等，說明H2s。4不用補充；工作時(即放電時)，H2sCU被消耗，溶液中H2s。4

的物質(zhì)的越濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。

【變式2】高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)

定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：

3Zn+2KFeO+8HO^==^3Zn(OH)+2Fe(OH)+4K0H,下列敘述不正確的

242充電2----3--

是

A.放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有ImolKzFeCU被氧化

B.充電時陽極反應(yīng)為：2Fe(OH)3—6e—+10OH-=2FeO42-+8H2O

C.放電時負極反應(yīng)為：3Zn—6e—+6OH—=3Zn(OH)2

D.放電時正極附近溶液的堿性增強

【答案】A

【解析】A項中放電時正極應(yīng)被還原，D項中放電時正極：2FeO42-+6e-+

8H2O=2Fe(OH)3+10OH,故溶液的堿性增強。啟示：分析問題要先定性后定量，注意

關(guān)鍵字詞。

【變式3］銀鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某銀鎘電池的電解質(zhì)

溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：

Cd+2NiOOH+2HOCd(OH)+2Ni(OH)有關(guān)該電池的說法正確的是

2允電登22

A.充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2—e—+OH==NiOOH+H20

B.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程

C.放電時負極附近溶液的堿性不變

D.放電時電解質(zhì)溶液中的0H-向正極移動

【答案】A

【解析】由充電時方程式中的Cd和Ni的化合價的變化可知，Ni(OH)2作陽極，電解質(zhì)

溶液為KOH溶液，所以陽極電極反應(yīng)式為：Ni(OH)2一b+OH===NiOOH+H2O；Cd(OH)2

作陰極，Cd(OH)2+21===Cd+20lT；充電的過程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時，Cd作

負極，Cd-2e+20H==Cd(OH)2,Cd周圍的c(OlT)下降，OlT向負極移動。

類型五：燃料電池

例6.某固體酸燃料電池以CSHSO4固體為電解質(zhì)傳遞

H+,其基本結(jié)構(gòu)見下圖，電池總反應(yīng)可表示為：

2H2+0?—2HoO,下列有關(guān)說法正確的是

A.電子通過外電路從b極流向a極

B.b極上的電極反應(yīng)式為：

02+2H2。+4屋=40H

C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗L12L的H2

D.H+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極

【答案】D

【解析】該氫氧燃料電池的a極通入H2,故為負極，b極通入。2,為正極。這樣電子

通過外電路應(yīng)由a極流向b極，故A選項錯誤；酸性電解質(zhì)存在下，B選項中b極上的電

極反應(yīng)為0?+4e-+4H+=2比0;C選項沒有說明是標準狀況下；D選項是正確的，叢在2極

失電子變成H+,由固體酸電解質(zhì)傳遞至b極。

舉一反三：

【變式1】用二根鉗絲作電極插入KOH溶液中，分別向兩極通入甲烷和氧氣，可作為一種

燃料電池的模擬裝置。試判斷下列說法正確的是()

A.通氧氣的鋁極為負極B.此電池反應(yīng)為CH4+2O2=CCh+2H2O

C.此電池放電時，KOH濃度減小D.此電池放電時，KOH濃度不變

【答案】C

【變式2】(2016北京豐臺一模)如圖是利用微生物燃料電池處理工業(yè)含酚廢水的原理示意

圖，下列說法不正確的是()

co：Io：

A.該裝置可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.溶液中H+由a極移向b極

C.電極b附近的pH降低

D.電極a附近發(fā)生的反應(yīng)是：C6H6。-28e-+l1%0微生物6co2+28H+

【答案】C

【解析】A項，該裝置沒有外接電源，是原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能裝置，故A正

確；B項，放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，根據(jù)電子流向知，a是負極、b是正

極，所以溶液中H+由a極移向b極，故B正確；C項，b電極氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生

成水，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度降低，溶液的pH升高，故C錯誤；D項，a電極上苯酚失電

子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為C6H6。-28e+llH2O微生物6co2+28H+,

故D正確。故選C。

【變式3】一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化

碳。該電池負極發(fā)生的反應(yīng)是()

A.CH30H(g)—2-+O2(g)==H2。⑴+CO2(g)+2H+(aq)

B.O2(g)+4H+(叫)+4-==2丹0(1)

C.CH3OH(g)+H2O(1)—6e「==CC>2(g)+6H+(aq)

D.02(g)+2H2O⑴+4/==40}T

【答案】C

【解析】甲醇燃料電池是甲醇在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，故B、

D錯誤；A項不是電極反應(yīng)式。

類型六：其它電池

例7.某燃料電池所用的原料為H2和空氣(含一定量的C02)，電解質(zhì)為熔融的K2c。3。電池

2

的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2。，負極反應(yīng)為：H2+CO3-2e=H2O+CO2?下列說法中正確的是

-

A.正極反應(yīng)為：40H+4e=2H2O+O2t

B.電池放電時，電解質(zhì)中CCh?一的物質(zhì)的量將減小

c.放電時，電解質(zhì)中co??一向負極移動

D.電池工作時，電子從正極經(jīng)外電路流向負極

【答案】C

【解析】A項中正極反應(yīng)應(yīng)為：。2+4屋+2co2=2CO32,B項中CO32-的物質(zhì)的量應(yīng)不

變，D項中電池工作時，電子應(yīng)從負極經(jīng)外電路流向正極。

【總結(jié)升華】要注意電解質(zhì)為熔融的K2c。3而不是水溶液。

舉一反三：

【變式1】熔融碳酸鹽燃料電池是以熔融的碳酸鹽為電解質(zhì)的燃料電池，其工作原理如下圖

所示：

（1）電極b是該燃料電池的（填“正”或“負”）極。

（2）若以氫氣為燃料，則A是（填化學(xué)式）,Y是（填化學(xué)式）―；

CChz一的移動方向是移向（填"電極a”或“電極b”）；電極b的電極反應(yīng)

是o

2

【答案】（1）正（2）H2CO2電極aO2+4e'+2CO2=2CO3"

【變式2】2013年3月我國科學(xué)家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯誤

的是（）

aib

A.a為電池的正極<■H7L.

B.電池充電反應(yīng)為LiMn2C）4=Lii-xMnzCU+xLiLiMnm—t-l?田快離子導(dǎo)體

C.放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化g卜聚合物電解所

D.放電時，溶液中Li+從b向a遷移Q盤思,

【答案】C

【解析】A、鋰離子電池中，b電極為Li,放電時，Li失電子為負極，LiMnzCU得電子

為正極，所以a為電池的正極，故A正確；

B、充電時，Li+在陰極得電子，Lii-xMmCU在陽極失電子，電池充電反應(yīng)為

LiMn2（）4=Lii-xMn2（）4+xLi,故B正確；

C、放電時，a為正極，正極上UM112O4中Mn元素得電子，所以鋰的化合價不變，故C

錯誤；

D、放電時，溶液中陽離子向正極移動，即溶液中Li+從b向a遷移，故D正確；

故選C。

【鞏固練習】

一、選擇題：（每題只有1個選項符合題意）

1.下列反應(yīng)不可用于設(shè)計成原電池的是（）

A.CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2f+H20

B.2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O

C.Zn+2HCl==ZnCl2+H2t

D.4A1+3O2+6H2O==4A1(OH)3

2.下圖中能組成原電池產(chǎn)生電流的是（）

3.（2016新課標II）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

誤的是（）

A.負極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+

B.正極反應(yīng)式為Ag++e=Ag

C.電池放電時C1由正極向負極遷移

D.負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2t

4.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時,

a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，

b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為（）

A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b.>dD.b>d>c>a

5.100mL濃度為2moi/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成H?

的總量，可采用的方法是（）

A.加入適量6moi/L的鹽酸B.加入幾滴CuCL溶液

C.加入適量蒸儲水D.加入適量的NaCl溶液

6.將等質(zhì)量的兩份鋅粒a、b,分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量CuSC）4溶液，下

列各圖為產(chǎn)生氫氣體積V與時間t的關(guān)系，其中正確的是（）

7.將兩個鋁電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和。2,即構(gòu)成甲烷燃料電池。已知

2-

通入CH4的一極，其電極反應(yīng)式是：CH4+1OOH^-8e=CO3+7H2O；通入O2的另一極，其

電極反應(yīng)式是：O2+2H2O+4e=4OH^,下列敘述不正確的是

A.通入CH4的電極為負極

B.正極發(fā)生氧化反應(yīng)

C.此電池工作時溶液中陰離子向負極移動

D.該電池使用一段時間后應(yīng)補充KOH

8.（2015福建漳州3月質(zhì)檢）一種微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示，關(guān)于該電池的

質(zhì)子（"）交換膜

A.電池工作時，電子由a流向b

B.微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應(yīng)

C.放電過程中，H+從正極區(qū)移向負極區(qū)

+2+

D.正極反應(yīng)式為：MnO2+4H+2e~==Mn+2H2O

9.銀氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲

氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是：

Ni(OH)2+M=NiOOH+MH

已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6Ni(OH)2+NOJ

下列說法正確的是

A.NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為：NiOOH+H2O+e^=Ni(OH)2+OH-

B.充電過程中OH離子從陽極向陰極遷移

C.充電過程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O+M+e=MH+OH-,H2O中的H被M還原

D.NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液。

10.某可充電的鋰離子電池以LiMmCU為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li+導(dǎo)電固體為

電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為：Li+LiMn2C)4=Li2Mn2O4。下列說法正確的是

A.放電時，LiMmCU發(fā)生氧化反應(yīng)

B.放電時，正極反應(yīng)為：Li++LiMn2O4+e=Li2Mn2O4

C.充電時，LiMmCU發(fā)生氧化反應(yīng)

D.充電時，陽極反應(yīng)為：Li++e=Li

11.在堿性鋅鎰干電池中，已知氫氧化鉀為電解質(zhì)，發(fā)生的電池總反應(yīng)為：

Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)2o則下列對該電池的電極反應(yīng)書寫正確的是()

A.負極反應(yīng)為Zn—2屋==2「+

B.負極反應(yīng)為Zn+2H2。-2e-==Zn(OH)2+H+

C.正極反應(yīng)為2MnC)2+2H++2e-==2MnOOH

D.正極反應(yīng)為2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-

12.鐵銀蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為：Fe+Ni2O3+3H2O==Fe(OH)2+2Ni(OH)2,

下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()

A.電池的電解液為堿性溶液，正極為NizCh、負極為Fe

B.電池放電時，負極反應(yīng)為Fe+2OJT—2e-==Fe(OH)2

C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低

D.電池充電時，陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH-—2e-==Ni2O3+3H2。

13.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負極，鉗網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與

鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4A1+3O2+6H2O==4A1(OH)3,下列說法不正確的是()

--

A.正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e==4OH

B.電池工作時，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉗電極

C.以網(wǎng)狀的鉗為正極，可增大與氧氣的接觸面積

D.該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用

14.研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行

發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5Oio+2AgCl,下列“水”

電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是（）

A.正極反應(yīng)式：Ag+Cl-e-=AgCl

B.每生成ImolNazMibOio轉(zhuǎn)移2moi電子

C.Na+不斷向“水”電池的負極移動

D.AgCl是還原產(chǎn)物

15.（2015河北正定模擬）鎂及其化合物一般無毒（或低毒）、無污染，且鎂原電池放電時

電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的焦點。其中一種鎂原電池的反

應(yīng)為：Mg+Mo3s4."MgxMo3S4o下列說法錯誤的是（）

A.放電時Mg2+向正極遷移B.充電時陽極反應(yīng)為：Mo3s42X—-2xe-==Mo3s4

C.充電時Mo3s4發(fā)生氧化反應(yīng)D.放電時負極反應(yīng)為：xMg—2xe—==xMg2+

16.（2016新課標III）鋅-空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH

溶液，反應(yīng)為2Zn+O2+4OH「+2H2O=2Zn（OH）;。下列說法正確的是（）

A.充電時，電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動

B.充電時，電解質(zhì)溶液中c（OJT）逐漸減小

C.放電時，負極反應(yīng)為：Zn+40H-2e===Zn（OH）^

D.放電時，電路中通過2moi電子，消耗氧氣22.4L（標準狀況）

17.研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板

為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的

是（）

A.水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成

C.放電時01T向正極移動D.總反應(yīng)為：2Li+2H2O==2LiOH+H2t

18.下列各項正確的是（）

電極反應(yīng)式出現(xiàn)環(huán)境

--

AO2+2H2O+4e=4OH堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負極反應(yīng)

弱酸性環(huán)境下鋼鐵的吸氧腐蝕

B40H—4e=02t+2H2O

+-用作電極電解溶液的陰極反應(yīng)

C2H+2e=H2tCuNaOH

+

DH2—2e-=2H用惰性電極電解H2s04的陽極反應(yīng)

二、填空題

19.已知原電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2==CO2+2H2O,分別寫出在下列環(huán)境中該原電池的電

極反應(yīng)式。

（1）電解質(zhì)溶液為KOH溶液

負極：;正極：=

（2）電解質(zhì)溶液為稀硫酸

負極：;正極：

【答案與解析】

一、選擇題

1.A

【解析】要把一個反應(yīng)設(shè)計成原電池，該反應(yīng)必須是自發(fā)氧化還原反應(yīng)。但是A的反應(yīng)為

非氧化還原反應(yīng)，所以不能設(shè)計成原電池。

2.B

【解析】A、D兩項中電極與電解質(zhì)溶液之間不發(fā)生反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池。B項符合構(gòu)成

原電池的條件，且Zn能與H2s。4溶液反應(yīng)，兩電極發(fā)生的反應(yīng)分別是Zn—2e==Zn2+,2H++2e

一==m1。C項中酒精不是電解質(zhì)，且與Cu不能反應(yīng)。

3.B

【解析】根據(jù)題意，電池總反應(yīng)式為：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag,正極反應(yīng)為：2Agel+2e=2CF+

2Ag,負極反應(yīng)為：Mg-2e-=Mg2+,A項正確，B項錯誤；對原電池來說，陰離子由正極移向負

極，C項正確；由于鎂是活潑金屬，則負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H20=Mg(0H)2+H2t,D項正確；

故選Bo

4.B

5.B

【解析】加入適量6mol/L的鹽酸，增大了溶液中c