1、一、化學電池及其分類1化學電池的分類（1）化學電池按其使用性質常分為如下三類：一次電池：又叫干電池，活性物質消耗到一定程度就不能再使用。二次電池：又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質獲得再生。燃料電池：一種連續將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電池。（2）化學電池按其電解質性質可分為中性電池、酸性電池、堿性電池。2判斷電池優劣的主要標準（1）比能量：單位質量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(Wh)kg1或(Wh)L1。（2）比功率：單位質量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是Wkg1或WL1。（3）電池可儲存時間的長短。3化學電池的回收利用使用后的廢棄電池中含有大量的重

2、金屬和酸堿等有害物質，隨處丟棄會給土壤、水源等造成嚴重的污染。廢棄電池要進行回收利用。二、常見的化學電池1一次電池（1）堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，總反應式為Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 。負極是Zn，正極是MnO2，電解質溶液是KOH溶液；負極反應式是Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應式是2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。（2）鋅銀電池具有比能量大、電壓穩定、儲存時間長等特點，總反應式為ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。負極反應式是Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應式是Ag2OH2O2e=2Ag2OH。 技巧點撥化學電池中電極反應式的

3、書寫方法及步驟（1）分析電極反應。負極元素化合價升高，失電子，發生氧化反應，寫出氧化產物的簡單形式；正極元素化合價降低，得電子，發生還原反應，寫出還原產物的簡單形式。（2）注意電解質環境。電極產物在電解質溶液中能穩定存在，寫出產物的正確存在形式。（3）根據電荷守恒、原子守恒配平電極反應式。（4）根據正負極得失電子守恒，兩電極反應式相加得電池總反應。（5）若已知電池總反應，可用電池總反應減去某一電極反應式求得另一電極反應式。2二次電池鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應和充電反應表示如下：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)（1）負極是Pb，正極是PbO2

4、，電解質溶液是H2SO4溶液。（2）放電反應原理負極反應式是Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s) ；正極反應式是PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l) ；放電過程中，負極質量的變化是增大，電解質溶液pH的變化是增大。（3）充電反應原理陰極(發生還原反應)反應式是 PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq) ；陽極(發生氧化反應)反應式是PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq) ；充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負極與直流電源負極相連。3燃料電池氫氧燃料電池用鉑作電極，不斷充入的氫氣和氧氣，分別在兩極發生氧化

5、反應和還原反應。（1）氫氧燃料電池的總反應式是2H2O2=2H2O。（2）寫出氫氧燃料電池(介質不同)的電極反應：介質負極反應式正極反應式酸性2H24e=4HO24H4e=2H2O堿性2H24e4OH=4H2OO22H2O4e=4OH【知識拓展】（1）燃料電池的工作原理一般的燃料電池大多是可燃性物質(主要是可燃性氣體或蒸氣)與氧化劑(一般是氧氣)及電解質溶液共同組成的原電池。可燃性物質在原電池負極發生氧化反應，氧氣在原電池正極發生還原反應。也就是說不管是哪一種燃料電池，正極都是氧化劑(如O2)得電子發生還原反應。（2）常見的四種典型燃料電池名稱電解質電極反應和總反應氫氧燃料電池KOH正極：O2

6、4e2H2O=4OH、負極：2H24e4OH=4H2O總反應：2H2O2=2H2OH2SO4正極：O24e4H=2H2O、負極：2H24e=4H總反應：2H2O2=2H2O甲烷燃料電池KOH正極：2O24H2O8e=8OH、負極：CH410OH8e=CO7H2O總反應：CH42O22KOH=K2CO33H2O甲醇燃料電池KOH正極：3O26H2O12e=12OH、負極：2CH3OH16OH12e=2CO12H2O總反應：2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O肼燃料電池KOH正極：O22H2O4e=4OH、負極：N2H44OH4e=N24H2O總反應：N2H4O2=N22H2O1下列有

7、關電池的說法不正確的是A手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負極【答案】B【解析】手機鋰離子電池可以多次充放電，因此是二次電池，A項正確；銅鋅原電池工作的時候，鋅作負極，銅作正極，電子應該是從鋅電極經導線流向銅電極，B項錯誤；甲醇燃料電池就是將甲醇內部的化學能轉化為電能的裝置，C項正確；鋅的化學性質比錳要活潑，因此鋅錳干電池中鋅是負極，D項正確。答案選B。2紐扣電池的兩極材料分別是鋅和氧化銀，離子導體是KOH溶液。放電時兩個電極的反應分別是Zn2OH2eZnOH2O和Ag2OH2O2e2Ag

8、2OH-。下列說法正確的是A鋅是負極反應物，氧化銀是正極反應物B鋅發生還原反應，氧化銀發生氧化反應C溶液中OH-向正極移動，K+、H+向負極移動D電池使用過程中，負極區溶液的堿性增強【答案】A【解析】放電時兩個電極的反應分別是Zn2OH2eZnOH2O和Ag2OH2O2e2Ag2OH-，鋅失去電子，鋅是負極，氧化銀得到電子，作正極，據此解答。【詳解】根據以上分析可知鋅是負極反應物，氧化銀是正極反應物，A項正確；鋅失去電子，發生氧化反應，氧化銀得到電子，發生還原反應，B項錯誤；溶液中OH-向負極移動，K+、H+向正極移動，C項錯誤； 電池使用過程中，負極區消耗氫氧根，則負極區溶液的堿性減弱，D項

9、錯誤。答案選A。3一種新型的二次電池鋅空氣燃料電池，以KOH溶液為電解液，放電時的總反應為：2ZnO24OH2H2O2Zn(OH)42。關于該裝置的說法正確的是A充電時，鋅電極接外電源的負極B充電時，電解質溶液中c(OH)逐漸減小C放電時，負極反應為：Zn2e4H2OZn(OH)424H+D放電時，電路中每通過4mol電子，則消耗氧氣22.4 L【答案】A【解析】根據放電時的總反應為：2ZnO24OH2H2O2Zn(OH)42可知，Zn在反應中失電子，被氧化，作負極；O2得電子，在正極上發生還原反應，由上述分析可知，Zn是負極，故充電時，鋅電極接外電源的負極，A項正確；充電時總反應恰好是放電時

10、的逆過程，總反應為2Zn(OH)422ZnO24OH2H2O，故電解質溶液中c(OH)逐漸增大，B項錯誤；由于KOH溶液作電解質放電時，負極反應為：Zn2e+ 4OH-2Zn(OH)42，C項錯誤；放電時，電路中每通過4mol電子，則消耗氧氣為1mol，但由于未告知標準狀況，故體積不一定為22.4 L，D項錯誤。答案選A。4氨硼烷(NH3BH3)電池可在常溫下工作，裝置如圖所示。未加入氨硼烷之前，兩極室質量相等，電池反應為NH3BH33H2O2=NH4BO24H2O。已知H2O2足量，下列說法正確的是A正極的電極反應式為2H+2e-=H2B電池工作時，H通過質子交換膜向負極移動C電池工作時，正

11、、負極分別放出H2和NH3D工作足夠長時間后，若左右兩極室質量差為1.9g，則電路中轉移0.6mol電子【答案】D 【解析】以氨硼烷(NH3BH3)電池工作時的總反應為NH3BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O可知，左側NH3BH3失電子發生氧化反應為負極，電極反應式為NH3BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右側H2O2得到電子發生還原反應為正極，電極反應式為3H2O2+6H+6e-=6H2O，據此分析。右側H2O2得到電子發生還原反應為正極，電極反應式為3H2O2+6H+6e-=6H2O，A項錯誤；B.放電時，陽離子向正極移動，所以H+通過質子交換膜向正極移動，B項錯誤；

12、NH3BH3為負極，失電子發生氧化反應，則負極電極反應式為NH3BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右側H2O2為正極，得到電子發生還原反應，電極反應式為3H2O2+6H+6e-=6H2O，所以電池工作時，兩個電極都不產生氣體，C項錯誤；未加入氨硼烷之前，兩極室質量相等，通入后，負極電極反應式為NH3BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，正極電極反應式為3H2O2+6H+6e-=6H2O，假設轉移電子的物質的量是6mol，則左室質量增加=31g-6g=25g，右室質量增加6g，兩極的質量相差19g，理論上轉移0.6mol電子，工作一段時間后，若左右兩極室質量差為1.9g，

13、則電路中轉移0.6 mol電子，D項正確。5iPhone手機使用的鋰電池以質量輕、能量高而備受關注，目前已成功研制出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應是LiMnO2LiMnO2。下列說法正確的是ALi是負極，電極反應為MnO2e-MnOB電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極C電池內部產生的MnO2向鋰電極移動D鈉比鋰更活潑，相同質量的鈉作電極比鋰提供的電能更多【答案】C【解析】根據總反應式可判斷，Li失去電子，MnO2得到電子，所以Li是負極，MnO2是正極；原電池電解質溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，據此解答。根據總反應式可判斷，Li失去電子，MnO2得到電子，所以Li是負極，M

14、nO2是正極，A項錯誤；電池工作時，電子從負極經導線傳遞到正極上，B項錯誤；原電池中陰離子向負極移動，所以電池內部產生的MnO向鋰電極移動，C項正確；M(Na)M(Li)，相同質量時，n(Li)n(Na)，故Li作電極提供的電能更多，D項錯誤。答案選C。62018年5月美國研究人員成功實現在常溫常壓下用氮氣和水生產氨，原理如下圖所示，下列說法正確的是A圖中能量轉化方式只有2種BH+向a極區移動Cb極發生的電極反應為：N26H+6e2NH3Da極上每產生22.4LO2流過電極的電子數一定為46.021023【答案】C【解析】圖中能量轉化方式有風能轉化為電能、太陽能轉化為電能、化學能轉化為電能等，

15、A項錯誤； b極氮氣轉化為氨氣，氮元素化合價降低被還原為原電池的正極，故H+向正極b極區移動，選項B錯誤；C. b極為正極，發生的電極反應為：N26H+6e2NH3，C項正確；a極為負極，電極反應為2H2O4eO24H+，每產生標準狀況下22.4LO2流過電極的電子數一定為46.021023，但題干沒說明標準狀況，D項錯誤。答案選C。7以甲烷為燃料的新型電池得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖。下列說法錯誤的是A以甲烷為燃料，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統燃料電池BA電極為電池正極，發生還原反應CB電極反應式為CH44O28eCO22H2OD該電池的總反

16、應：CH42O2CO22H2O【答案】D【詳解】因為甲烷比氫氣易得到，成本低，所以甲烷為燃料，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統燃料電池，A項正確；A電極通入氧氣，化合價降低，發生還原反應，A電極為電池正極，B項正確；B電極通入甲烷，甲烷失去電子和陽離子結合生成二氧化碳和水，其反應式為CH44O28eCO22H2O，C項正確；甲烷燃料電池是化學能轉化為電能，不是化學能變為熱能，該電池的總反應：CH42O2CO22H2O，D項錯誤。答案選D。8化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用。下列說法不正確的是AZn2+向Cu電極方向移動，Cu電極附近溶液中H+濃度增加B正極的電極反應式為Ag2O2e

17、H2O2Ag2OHC鋅筒作負極，發生氧化反應，鋅筒會變薄D使用一段時間后，電解質溶液的酸性減弱，導電能力下降【答案】A 【解析】Zn較Cu活潑，做負極，Zn失電子變Zn2+，電子經導線轉移到銅電極，銅電極負電荷變多，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，得電子變H2，因而c(H+)減小，A項錯誤；Ag2O作正極，得到來自Zn失去的電子，被還原成Ag，結合KOH作電解液，故電極反應式為Ag2O2eH2O2Ag2OH，B項正確；Zn為較活潑電極，做負極，發生氧化反應，電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，鋅溶解，因而鋅筒會變薄，C項正確；鉛蓄電池總反應式為PbO2 +

18、 Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放電一段時間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質溶液的酸性減弱，導電能力下降，D項正確。9某公司開發了一種以甲醇為原料，以KOH為電解質的用于手機的可充電的高效燃料電池，充一次電可連續使用一個月。其中B電極的電極材料為碳，如圖是一個電化學過程的示意圖。請填空：(1)放電時：正極參加反應氣體22.4L(標準狀況下)，則轉移電子的物質的量為_。(2)在此過程中若完全反應，乙池中A極的質量增加216 g，則乙池中c(H+)=_(反應后溶液體積為2000mL)。(3)若在常溫常壓下，1gCH3OH燃燒生成CO2和液態H2O時放熱22.68kJ，

19、表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為_。【答案】4mol 1molL1 CH3OH(l)O2(g)CO2(g)2H2O(l) H725.76kJ/mol 【解析】（1）放電時，甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，所以電極反應式為：CH3OH-6e+8OHCO+6H2O，正極：O24e2H2O=4OH；（2）乙池是電解池，總反應為：4Ag2H2O4Ag4H+O2，乙池中A極上銀離子得電子發生還原反應，根據方程式計算氫離子的濃度。（3）n（CH3OH）=mol，結合燃燒熱的概念書寫熱化學方程式。【詳解】(1)放電時：正極：O24e2H2O=4OH，正極參加反應氣體22.4L(標準狀況下)，則轉

20、移電子的物質的量為 44mol。(2)電解總反應為：4Ag2H2O4Ag4H+O2，乙池中A極上銀離子得電子發生還原反應，生成的氫離子的物質的量與銀的物質的量相同，A極的質量增加216 g，則乙池中c(H+)=1molL1。(3)n（CH3OH）=mol，生成CO2和液態H2O時放熱22.68kJ，則1molCH3OH燃燒生成CO2和液態H2O時放出的熱量為22.68kJ32=725.76kJ，表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） H=-725.76kJ/mol。【點睛】本題以甲醇為燃料綜合考查了燃料電池和電解池的計算以及熱化學方程式書寫，側

21、重于學生的分析能力和計算能力的考查，難點（2）電解反應的計算，結合電解總方程式計算。10某校課題組的同學設計“甲烷碳酸鹽空氣”熔鹽燃料電池處理污水，其結構示意圖如下：污水處理原理：保持污水的pH 在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撤掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。回答下列問題：（1）圖中 A的化學式為_。（2）燃料電池正極反應為O2+2CO2+4e= 2CO，負極反應式為_。（3）用電極反應式和離子或化學方程式說明電解池中生成Fe(OH)3的過程：_；_

22、；_ 。（4）若在陰極產生了 2 mo1氣體，則理論上熔融鹽燃料電池消耗 CH4 (標準狀況下)_L。【答案】（1）CO2 （2）CH44CO328e5CO22H2O （3）Fe2eFe2+ Fe2+2OHFe(OH) 2 4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3 （4）11.2 【解析】裝置右側為燃料電池，負極甲烷發生氧化反應，生成二氧化碳和水：CH44CO328e5CO22H2O；正極氧氣結合二氧化碳生成碳酸根：O22CO24e2CO32；左側為電解池，鐵電極為陽極，石墨電極為陰極，據此解答。（1）圖中 A是二氧化碳，化學式為：CO2；（2）燃料電池正極反應為O22CO24e2CO32

23、，負極反應式為：CH44CO328e5CO22H2O；（3）污水的pH 在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀，故鐵電極先失去電子發生氧化反應：Fe2eFe2+ ；正極氫離子得電子發生還原產生氫氣，繼續發生反應：Fe2+2OHFe(OH) 2 ；氫氧化亞鐵沉淀再被空氣氧化，發生反應：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3 ； （4）若在陰極產生了 2 mo1H2，則轉移電子4mol，結合甲烷的電極反應式：CH4+4CO32-8e- =5CO2+2H2O；理論上熔融鹽燃料電池消耗 CH4的物質的量為0.5mol，故標況下消耗甲烷的體積為11.2L。1含氯苯的廢水可通過加入適量乙

24、酸鈉，設計成微生物電池將氯苯轉化為苯而除去，其原理如圖所示(-C6H5表示苯基，C6H6為苯)。下列敘述錯誤的是AN極為電池的負極B隨溫度升高，電池的效率可能降低C每生成1 mol CO2，有4 mol H遷入M極區DM極的電極反應式為Cl-C6H5+e-=C6H6+Cl-【答案】D【解析】該裝置為原電池裝置，根據H+移動的方向，M極為正極，根據裝置圖，正極反應式為Cl-C6H5+H+2e-=C6H6+Cl-，N極為負極，其電極反應式為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，據此分析；【詳解】根據H+移動的方向以及原電池的工作原理，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，即M極為正極，

25、N極為負極，A項正確；高溫使蛋白質變性失去活性，殺死微生物，使電池的效率降低，B項正確；負極反應式為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，生成1molCO2，轉移電子物質的量為4mol，整個電路中通過的電量相同，因此生成1molCO2，有4molH+遷入M極區，C項正確；根據上述分析，M極的電極反應式為Cl-C6H5+H+2e-=C6H6+Cl-，D項錯誤。答案選D。【點睛】電極反應式的書寫是本題的難點，一般根據裝置圖，書寫出：氧化劑+ne-還原產物，還原劑- ne-氧化產物，然后判斷酸堿性，如果是酸性，負極產生H+，正極消耗H+，如果是堿性，負極消耗OH-，正極則產生OH-，最

26、后根據電荷守恒和原子守恒配平其他。2踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，保護環境，處理廚房污水是一個重要課題。某科研小組設計使用微生物電池處理污水，裝置如圖所示(污水中低濃度有機物可用C6H12O6表示)，下列說法正確的是Ab電極為電池負極Bb電極附近溶液的pH增大Ca電極反應式為C6H12O6+6 H2O-12e-=6CO2 +24 H+Dxy【答案】B【解析】由圖示信息知，C6H12O6在a電極上轉化為CO2，其失電子表現還原性，a電極為負極；NO3在b電極上得電子生成N2，b電極為正極。【詳解】由以上分析知，b電極為電池正極，A項錯誤；b電極上，發生反應2NO3+10e-+6H2O=N2+

27、12OH-，則電極附近溶液的pH增大，B項正確；a電極上，C6H12O6失電子轉化為CO2等，電極反應式為C6H12O6+6 H2O-24e-=6CO2 +24 H+，C項錯誤；在陰、陽離子交換膜之間的溶液中，為平衡兩邊電極溶液的電性，Cl-移向a電極，Na+移向b電極，則氯化鈉溶液的濃度減小，所以xy，D項錯誤。答案選B。3我國某科研機構研究表明，利用K2Cr2O7可實現含苯酚廢水的有效處理，其工作原理如下圖所示。若水分子不能通過陰、陽離子交換膜，則下列說法正確的是AN為該電池的負極B該電池可以在高溫下使用C一段時間后，中間室中NaCl溶液的濃度減小DM的電極反應式為：C6H5OH 28e

28、+ 28OH=6CO2 + 17H2O【答案】C【解析】由圖可知Cr元素化合價降低，被還原，N為正極， A項錯誤；該電池用微生物進行發酵反應，不耐高溫，B項錯誤；由于電解質NaCl溶液被陽離子交換膜和陰離子交換膜隔離，使Na+和Cl-不能定向移動，所以電池工作時，負極生成的H+透過陽離子交換膜進入NaCl溶液中，正極生成的OH-透過陰離子交換膜進入NaCl溶液中與H+反應生成水，使NaCl溶液濃度減小。C項正確；苯酚發生氧化反應、作負極，結合電子守恒和電荷守恒可知電極反應式為C6H5OH-28e11H2O=6CO228H，D項錯誤。答案選C。4NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理如圖，下列判斷正確的是A石墨電極為電池負極B電池中NO3從石墨電極I向石墨電極作定向移動C石墨I電極發生的電極反應為NO2NO3eN2O5D每消耗1 mol NO2轉移電子2 mol【答案】C【解析】以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池，在使用過程中石墨I電極為原電池的負極，NO2被氧化，N元素混合升高，應生成N2O5，電極方程式為NO2NO3eN2O5，石墨通入氧氣，發生還原反應，為原電池的正極，電極方程式為O22N2O54e4NO3，以此解答該題。【詳解