文档内容
【基础知识】原电池 化学电源
考点三 化学电源及工作原理
【必备知识】
1．分类
一次电池：一次电池就是放电之后不可再充电的电池。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池。
放电
二次电池：二次电池又称可充电电池或蓄电池。充电电池中能量的转化关系是：化学能 充电 电能，常见
的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。
2．工作原理
电池 电极反应 装置图
总反应：Zn＋2MnO ＋2HO===2MnO(OH)＋Zn(OH) ；
碱性锌 2 2 2
负极： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn(OH) ；
锰电池 2
正极：2MnO ＋ 2H O ＋ 2e － == =2MnO(OH) ＋ 2OH －
2 2
总反应：Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag
银锌电 2 2 2
负极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn(OH)
池 2
正极反应：Ag O ＋ H O ＋ 2e － == =2Ag ＋ 2OH －
2 2
Li－SOCl 电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl
2 4
－SOCl
2
锂电池 总反应：4Li＋2SOCl ===4LiCl＋SO ↑＋S
2 2
负极反应： 4Li － 4e － == =4Li ＋
正极反应：2SOCl ＋ 4 e － == =SO ↑ ＋ S ＋ 4Cl －
2 2
铅酸蓄 总反应：Pb＋PbO ＋2HSO 2PbSO ＋2HO；
2 2 4 4 2
电池 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO；
4
正极：PbO ＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO＋2HO
2 4 2
【微点拨】
①可逆电池的充、放电不是可逆反应。
②负接负后作阴极，正接正后作阳极。
【易错辨析】
1．太阳能电池不属于原电池( )
2．可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应( )
3．铅酸蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g( )（SO 2-:96）
4
【答案】 1.√ 2.× 3.√【题型突破】
1、(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag O＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－
2 2
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】 A
【解析】 Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2＋，Zn2＋和H＋迁移至铜电极，H＋得电子变为H ，因
2
而c(H＋)减小，A项错误。
2、(2019·全国3)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)+H O(l) ZnO(s)+2Ni(OH) (s)。下列说法错误的是( )
2 2
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) (s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H O(l)
2 2
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H O(l)
2
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【详解】三维多孔海绵状Zn类似于活性炭,故表面积较大,可高效沉积ZnO,所沉积的ZnO分散度也高,A项
说法正确;根据总反应式Zn(s)+2NiOOH(s)+H O ZnO(s)+2Ni(OH) (s)可知,充电时Ni(OH) (s)在阳极上发
2 2 2
生氧化反应Ni(OH) (s)+OH-(aq)-e- NiOOH(s)+H O(l),B项说法正确;放电时Zn在负极上发生氧化反应
2 2
Zn(s)+2OH- -2e- ZnO(s)+H O(l),C项说法正确;在放电过程中,阴离子应向负极移动,D项说法错误。
2
3、(双选)(2019·海南)微型银-锌电池可用作电子仪器的电源,其电极分别是Ag/Ag O和Zn，电解质溶液为
2
KOH溶液。电池总反应为Ag O+Zn+H O 2Ag+Zn(OH) 。下列说法正确的是 ( )
2 2 2
A.电池工作过程中,KOH溶液的浓度降低 B.电池工作过程中,电解质溶液中OH-向负极迁移
C.负极发生反应Zn+2OH--2e- Zn(OH) D.正极发生反应Ag O+2H++2e- Ag+HO
2 2 2
【答案】BC
【详解】由电池总反应可知,KOH未被消耗,HO被消耗,KOH溶液的浓度增大,A项错误;负极发生反应
2
Zn+2OH--2e- Zn(OH) ,OH-向负极迁移,B、C两项正确;电解质溶液为KOH溶液,发生的正极反应为
2
Ag O+2e-+H O 2Ag+2OH-,D项错误。
2 2
4、(2021·广东，9)火星大气中含有大量CO ，一种有CO 参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供
2 2电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时( )
A．负极上发生还原反应 B．CO 在正极上得电子
2
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
【答案】 B
【解析】 根据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO ===2Na CO ＋C。放电时负极上Na失去电子
2 2 3
发生氧化反应生成Na＋，故A错误；放电时正极上CO 得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向正
2
极，故C错误；放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。
5、(2021·山东，10)以KOH溶液为离子导体，分别组成CHOH—O 、NH—O 、(CH)NNH—O 清洁燃
3 2 2 4 2 3 2 2 2
料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH)NNH—O 燃料电池的理论放电量最大
3 2 2 2
D．消耗1 mol O 时，理论上NH—O 燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
2 2 4 2
【答案】 C
【解析】 放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；碱性环境下，NH—O 清洁
2 4 2
燃料电池总反应为NH ＋O===N ＋2HO，未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电
2 4 2 2 2
池根据总反应可知，KOH的物质的量均减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，
设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、NH 和(CH)NNH 的放电量分别是×6、×4、×16，通过比较可知
2 4 3 2 2
(CH)NNH 理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 mol O 生成氮气的物
3 2 2 2
质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D错误。
6、(2020·天津，11)熔融钠—硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为
2Na＋xS NaS(x＝5～3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是( )
2 x
A．NaS 的电子式为 B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na S
2 4 2 x
C．Na和NaS 分别为电池的负极和正极 D．该电池是以NaβAl O 为隔膜的二次电池
2 x 2 3
【答案】 C
【解析】 C错，电池正极是含碳粉的熔融硫；D对，因为该电池可以充电，所以为二次电池，其中Naβ-
Al O 是隔膜，防止熔融钠与熔融硫直接反应。
2 3
7、（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧 通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：
【答案】B
【详解】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO ，则多孔碳电极为正极，正极
4上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO 电极为阴极，PbSO
4 4
得电子生成Pb和硫酸。
放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO 附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程
4
中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极
移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO +2Fe2+=Pb+SO 2-+2Fe3+，D
4 4
错误。
8、(2020·海南,11)（双选）某燃料电池主要构成要素如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.电池可用于乙醛的制备 B.b电极为正极
C.电池工作时,a电极附近pH降低 D.a电极的反应式为O+4e-+4H+ 2HO
2 2
【答案】AD
【解析】燃料电池中,通入O 的一极为正极,通入燃料的一极为负极,即a电极为正极,b电极为负极,故B不符
2
合题意;该电池将乙烯和水转化成乙醛,可用于乙醛的制备,故A符合题意;电池工作时,阳离子氢离子移向正
极,a电极的反应式为O+4e-+4H+ 2HO,a电极附近pH升高,故C不符合题意;正极发生还原反应,a电极
2 2
的反应式为O+4e-+4H+ 2HO,故D符合题意。
2 2
9、(2016·浙江)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备
的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO+2nHO 4M(OH) 。
2 2 n
已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(
)
A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面
B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高
C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO+2nHO+4ne- 4M(OH)
2 2 n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH) ,宜采用中性电解质及阳离子交换膜
2
【答案】C
【解析】多孔电极的表面积大,电极与电解质溶液的接触面积大并利于氧气扩散,A项说法正确;根据信息提
示,质量均为m g的Mg、Al、Zn完全反应,转移的电子的物质的量分别为m/12 mol、m/9 mol、m/32.5
mol,由此知Al转移电子数最多,B项说法正确;正极为O 放电,电极反应式为O+2H O+4e- 4OH-,C项说
2 2 2
法错误;采用中性电解质可防止负极产生的Mg2+与OH-反应生成Mg(OH) 沉淀,采用阳离子交换膜可阻止
2
OH-向负极移动,与Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,D项说法正确。
