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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第31 讲 原电池、新型化学电源
本讲复习目标
1．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
3．会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。
夯基·知识精讲
一．原电池原理
1．原电池的概念
把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。
2．原电池的构成条件
(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。
(2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质或离子导体中。
(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接
或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
(4)能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
3．原电池的工作原理
如图是CuZn 原电池装置：
电极名称
负极
正极
1
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电极材料
锌片
铜片
电池总反应式
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
电极质量变化
减小
增大
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn 片沿导线流向Cu 片
离子移动方向
①电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移
②盐桥含饱和KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
盐桥的组成和作
用
(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。
(2)盐桥的作用：
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，使原电池不断产生电流；
③可以提高能量转化效率。
两类装置的不同
点
Ⅰ中还原剂Zn 与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有
化学能转化为热能，造成能量损耗；
Ⅱ中还原剂Zn 与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避
免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长，电流效率高。
4．原电池正、负极的判断方法
2
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【注意】
①活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH 溶液组成的原电池，Al 作负
极，Mg 作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式
——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。
③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。
5．原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源
例：①根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag 设计电池：
②根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池：
①不含盐桥
②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2＋
3
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正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在Zn 与稀硫酸反应时加入少量
CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。
(3)比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。
(4)用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可
用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
【例题1】有a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
部分实验
现象
a 极质量减少；b
极质量增加
b 极有气体产生；c
极无变化
d 极溶解；c 极有气体
产生
电流从a 极流向
d 极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a＞b＞c＞d
B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c
D．a＞b＞d＞c
【答案】C
【解析】
把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a 作原电池负极，b 作原电池正极，金属活动
性：a＞b；由实验②可知，活动性：b＞c；由实验③可知，d 作原电池负极，c 作正极，活动性：d＞c；由
实验④可知，d 极为原电池负极，a 极为原电池正极，活动性：d＞a。
【例题2】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确
的是( )
4
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A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】C
【解析】
A 项，由锌的活泼性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子生成Cu，发生还原反应，错误；B
项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C 项，在乙池中发生反
应：Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶
液的总质量增加，正确；D 项，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。
【例题3】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4 中，同时向a 中放入少量的
CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是( )
【答案】D
【例题4】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
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A．①②中Mg 作负极，③④中Fe 作负极
B．②中Mg 作负极，电极反应式为Mg—2e－+2OH－===Mg(OH)2↓
C．③中Cu 作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
D．④中Cu 作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
【答案】C
【解析】
②中Mg 不与NaOH 溶液反应，而Al 能和NaOH 溶液反应失去电子，故Al 是负极；③中Fe 在浓硝酸中钝
化，Cu 和浓HNO3反应失去电子作负极，Cu－2e－===2Cu2＋，A 错误，C 正确；②中电池总反应为2Al＋
2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反
应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B 错误；④中Cu 是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D
错误。
【例题5】利用电化学原理既能合成有机物，又能输出电能。如图所示装置可合成苯胺，反应进行一段时
间，负极质量减轻7.8 g，D 出口溶液增重0.19 g。
(1)电流的方向为________(填“A→B”或“B→A”)。
(2)生成目标产物的电极反应式为__________________。
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(3)电流效率η＝________%。(η＝×100%，计算结果保留小数点后1 位)
【答案】(1)A→B (2)
＋6H＋＋6e－===
＋2H2O (3)79.2
【解析】
(1)由图可知，Zn 为活泼电极，作原电池的负极，多孔惰性电极为正极，电流由正极流向负极，即A→B。
(2)
在正极得电子被还原为
，其中N 元素由＋3 价降低到－3 价，得到6 个电子，对应电极反
应式为
＋6H＋＋6e－===
＋2H2O。
(3)由负极质量减轻7.8 g，结合负极反应：Zn－2e－===Zn2＋，知转移电子总数为×2＝0.24 mol，由正极电极
反应知，正极溶液最终增加的质量等于生成苯胺消耗的H＋的质量，即生成苯胺消耗0.19 g H＋，则生成苯
胺消耗的电子数为＝0.19 mol，则电流效率为×100%≈79.2%。
二．常见的化学电源
1．电池优劣的标准
一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)；
二是电池储存的时间长短。
2．一次电池——干电池
只能使用一次，放电后不能再充电复原继续使用。
(1)碱性锌锰电池
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碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
(2)银锌电池
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
3．二次电池——充电电池或蓄电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4。
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铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
①放电时的反应
负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
(2)锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为
LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2
LiCoO2＋Cy，其放电时电极反
应式为
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。
【易错提醒】分析可充电电池问题“三注意”
(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。
(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电
时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。故二次电池充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，
可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接正、负接负”。
(4)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
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分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
(5)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。
4．燃料电池
①特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转化率超过80%。燃料电池的电极本
身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
②燃料电池常用的燃料：H2、CO、水煤气(CO 和H2)、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)、
醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
③燃料电池常用的电解质：
a. 酸性电解质溶液，如H2SO4溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O；
b. 碱性电解质溶液，如NaOH 溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合H2O，生成OH－；
c. 中性电解质溶液，如NaCl 溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合H2O，生成OH－；
d. 熔融氧化物：存在O2－。
e. 熔融碳酸盐，如K2CO3等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。
（1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的、中性的，也可以是碱性
的。
种类
酸性
碱性
中性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
2H2－4e－===4H＋
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
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
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（2）燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲
烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋
2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应
也会有所不同：
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2CO
第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要
约去正极的反应物O2。
（3）举例：以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
②碱性溶液
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
④熔融碳酸盐(CO)
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【答案】
①O2＋6e－＋6H＋===3H2O CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②O2＋6e－＋3H2O===6OH－ CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
③O2＋6e－===3O2－ CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
④O2＋6e－＋3CO2===3CO CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O
【例题1】乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋
3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是( )
A．电池工作时，质子向电池的负极迁移
B．电池工作时，电流由b 极沿导线流向a 极
C．a 极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2↑＋12H＋
D．b 极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－
【答案】B
【解析】
通入乙醇的一极(a 极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b 极)为正极，发生还原反应。电池工作
时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，A 项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b 极沿导线流向a
极，B 项正确；a 极上乙醇应该失电子被氧化，C 项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电
极反应式中不能出现OH－，D 项不正确。
【例题2】镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是(
)
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A．放电时b 极为正极
B．放电时a 极的反应为Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2
C．充电时电流的方向：外电源正极→b 极→电解质溶液→a 极
D．用该电池提供的电能电解饱和食盐水，电路中通过0.2 mol e－，阴极生成0.2 g H2
【答案】B
【解析】
根据图中电子流向可知，放电时a 极为负极，b 极为正极，故A 正确；负极失电子，故B 错误；用该电池
提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电路中通过0.2 mol e－，则阴极生
成氢气的物质的量为0.1 mol，质量为0.2 g，故D 正确。
【例题3】一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，工作原理如图所示。在700～900 ℃
时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的
值)。下列说法正确的是( )
A．若A 为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O
B．若B 为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．若A 为甲烷，则消耗32 g 甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NA
D．若A 为肼(N2H4)，B 为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O
【答案】C
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【例题4】书写不同环境下甲烷燃料电池的电极反应式。
(1)酸性条件
正极反应式：______________________________________________________________；
负极反应式：_____________________________________________________________。
(2)碱性条件
正极反应式：______________________________________________________________；
负极反应式：______________________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
正极反应式：_____________________________________________________________；
负极反应式：____________________________________________________________。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
正极反应式：_________________________________________________________；
负极反应式：_____________________________________________________________。
【答案】
(1) 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
(2)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(3) 2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(4) 2O2＋4CO2＋8e－===4CO
CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
【例题5】
(1)我国科学家研究LiCO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
Li
①
CO2电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电
化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形
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成碳酸锂按以下4 个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2O
Ⅱ.C2O===CO2＋CO
Ⅲ.________________________________。
Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为___________。
(2)(2020·江苏高考节选)研究HCOOH 燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、
H＋通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为________________________________________；放电过程中需
补充的物质A 为________(填化学式)。
②图中所示的HCOOH 燃料电池放电的本质是通过HCOOH 与O2的反应，将化学能转化
为电能，其反应的离子方程式为______________________。
【答案】
(1)①正 2CO＋CO2===2CO＋C
12CO
②
2＋18e－＋4H2O===CH3CH2CH2OH＋9CO
(2)
HCOO
①
－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O H2SO4
2HCOOH
②
＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O
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【解析】
(1)①由题意知，LiCO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C，CO2发生得电子的还原
反应，则CO2作为电池的正极；CO2电还原后与Li＋结合成Li2CO3，按4 个步骤进行，由步骤
Ⅱ可知生成了CO，而步骤Ⅳ需要CO 参加反应，所以步骤Ⅲ的离子方程式为2CO＋
CO2===2CO＋C。
三．新型化学电源
解答新型化学电源问题：
(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。
(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。
(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。
(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。
1．锂电池与锂离子电池
（1）锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被
氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
（2）锂离子二次电池
①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的
电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
②锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的
逆过程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。
③锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、
LiMn2O4等。
2．微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在
负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生
物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正
极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
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3．物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断
电池的正、负极，是分析该电池的关键。
4．浓差电池
（1）在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
①常见的离子交换膜
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
②离子交换膜的作用
a. 能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
b. 能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
（2）“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高
浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题
的关键。
【例题1】某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的
催化还原，其工作原理如下图所示。下列
说法错误的是( )
A．电池工作过程中a 极区附近溶液的
增大
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B．b 极反应式：
C．电池工作过程中，电子由a 极流向
极
D．每生成
标况下
，则处理
【答案】A
【详解】
由图可知，a 极乙酸生成二氧化碳和氢离子，发生氧化反应为负极，反应为
；b 极
转化为
，发生还原反应，为正极，反应为
；
A．电池工作过程中a 极区生成氢离子，溶液的
减小，故A 错误；
B．b 极发生还原反应，电极式正确，故B 正确；
C．电池工作过程中，电子由负极流向正极，由a 极流向
极，故C 正确；
D．每生成
标况下
，二氧化碳的物质的量为1.5mol，转移电子6mol，根据电子守恒可知，处理
，故D 正确；
故选A。
【例题2】锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂
[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li＋)为电解质，其反应原理如图所示。下
列说法错误的是( )
A．该电池比钠-液态多硫电池的比能量高
B．放电时，内电路中Li＋的移动方向为从电极a 到电极b
C．Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物
D．充电时，外电路中通过0.2 mol 电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g
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【答案】D
【解析】
由图分析知电极a 为负极，电极b 为正极，放电时，内电路中Li＋从电极a 移向电极b，B 正确；Al2O3为固
体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C 正确；当外电路中通过0.2 mol e－时，阳极区生成0.1x mol
硫，故阳极区生成硫的质量为3.2x g，D 错误。
【例题3】液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种
中性Zn/Fe 液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是( )
A．充电时电极A 连电源负极
B．放电时正极电极反应为Fe(CN)＋e－===Fe(CN)
C．放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D．充电时阴极电极反应：ZnBr＋2e－===Zn＋4Br－
【答案】C
【解析】
由图可知，放电时，电极A 为负极，电极反应式为Zn＋4Br－－2e－===ZnBr，放电时负极区离子浓度减
小，C 错误；电极B 为正极，电极反应式为Fe＋e－===Fe，故B 正确；充电时，电极A 连电源负极，作电
解池的阴极，电极反应式为ZnBr＋2e－===Zn＋4Br－，故A、D 正确。
【例题4】利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池工作原理如图
所示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A 为阴离子交换膜，放电
后可利用废热进行充电再生。下列说法不正确的是( )
已知：Cu2＋＋4NH3Cu。
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A．放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu＋4NH3－2e－===Cu
B．放电时，电池的总反应为Cu2＋＋4NH3===Cu ΔH＞0
C．放电时，NO 经离子交换膜由右侧向左侧迁移
D．上述原电池的形成说明相同条件下，Cu 的氧化性比Cu2＋的弱
【答案】B
【解析】
通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，则左侧电极作负极，电极反应为Cu＋4NH3－2e－===Cu；
右侧电极质量增加，则右侧电极作正极，电极反应为Cu2＋＋
2e－===Cu，则放电时电池的总反应为Cu2＋＋4NH3===Cu，结合题给信息可知，ΔH＜0，A 项正确、B 项错
误；A 为阴离子交换膜，则放电时，NO 经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C 项正确；负极反应中，Cu 作
还原剂，失电子生成氧化产物Cu(NH3)，正极反应中
Cu2＋作氧化剂，相同条件下，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性：Cu2＋>
Cu(NH3)，D 项正确。
【例题5】中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性Zn-CO2电池，实现了CO2和HCOOH 之间的高效可
逆转换，其反应原理如图所示：
已知双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn
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B．CO2转化为HCOOH 过程中，Zn 电极的电势低于多孔Pd 电极
C．充电过程中，甲酸在多孔Pd 电极表面转化为CO2
D．当外电路通过2 mol 电子时，双极膜中离解水的物质的量为1 mol
【答案】D
【解析】
据图可知，Zn 发生失去电子的反应，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn，A 正确；多孔Pd 电极为正
极，负极电势较低，B 正确；充电过程中，HCOOH 转化为CO2，C 正确；根据溶液呈电中性可知，外电路
通过2 mol 电子时，双极膜中离解水的物质的量为2 mol，D 错误。
提能·课后精练
1．（2023·全国·高三专题练习）有a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
装置一
装置二
装置三
装置四
部分实验
现象
a 极质量减小，b 极质
量增大
b 极有气体产生，c 极
无变化
d 极溶解，c 极有气体
产生
电流从a 极流向d
极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是
A．a>b>c>d
B．b>c>d>a
C．d>a>b>c
D．a>b>d>c
【答案】C
【详解】
装置一：形成原电池，a 极质量减小，b 极质量增加，a 极为负极，b 极为正极，所以金属的活动性顺序a＞
b；
装置二：未形成原电池，b 极有气体产生，c 极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；
装置三：形成原电池，d 极溶解，所以d 是负极，c 极有气体产生，所以c 是正极，所以金属的活动性顺序
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d＞c；
装置四：形成原电池，电流从a 极流向d 极，a 极为正极，d 极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；
所以这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c；
故选：C。
2．（2023·全国·高三专题练习）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的
是
A．反应CH4＋H2O=3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移8mol 电子
B．电极A 上H2参与的电极反应为H2＋2OH-_2e-=2H2O
C．电池工作时，CO
向电极B 移动
D．电极B 上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e-=2CO
【答案】D
【详解】
电极A 上燃料参与反应失去电子做负极，电极B 氧气得电子做正极，外电路自由电子形成电流，方向为从
B 到A，内部阴阳离子形成电流，方向从A 到B，依此解题。
A．CH4中C 元素的化合价为-4 价，CO 中C 元素的化合价为＋2 价，每个碳原子转移6 个电子，因此每消
耗 1 mol CH4转移6 mol 电子，A 错误；
B．熔融碳酸盐中没有OH-，因此OH-不能参与电极反应，H2参与的电极反应式应为
，B 错误；
C．电池工作时，
应向负极移动，即向电极A 移动，C 错误；
D．电极B 上O2得电子和CO2结合生成
，D 正确；
故选D。
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3．（2023·辽宁丹东·统考二模）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点
技术之一。某碱性锌铁液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．电子流动方向：
电极→导线→惰性电极
B．放电时左池中溶液
逐渐减小
C．当
通过
膜时，
电极质量减少
D．电池总反应为：
【答案】C
【详解】
由图可知，Zn 失去电子生成Zn(OH)
，则Zn 极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)
，惰性
电极为正极，Fe(CN)
得到电子生成Fe(CN)
，电极方程式为：Fe(CN)
+e-=Fe(CN)
，以此解答。
A．由分析可知，Zn 极为负极，惰性电极为正极，原电池中电子流动方向：
电极→导线→惰性电极，
故A 正确；
B．由分析可知，左池为正极区，电极方程式为：Fe(CN)
+e-=Fe(CN)
，则左侧池中OH-通过PBI 膜进入
右侧池，左侧池中OH-浓度降低，酸性增强，pH 逐渐减小，故B 正确；
C．Zn 极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)
，当
通过
膜时，转移0.2mol 电
子，消耗0.1molZn，
电极质量减少
=6.5g，故C 错误；
D．Zn 极为负极，电极方程式为：Zn+4OH−−2e−= Zn(OH)
，惰性电极为正极，Fe(CN)
+e-=Fe(CN)
，
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电池总反应为：
，故D 正确；
故选C。
4．（2023·广东深圳·统考二模）直接NaBH4-H2O2燃料电池具有比能量高等优点，该电池正、负极区域电
解质溶液分别为H2SO4溶液、NaOH 溶液，并采用阳离子交换膜，放电时
A．负极上
被还原
B．正极发生的反应为
C．
由负极移向正极
D．正极区溶液中
保持不变
【答案】C
【详解】
由题干信息可知，该电池正、负极区域电解质溶液分别为H2SO4溶液、NaOH 溶液，放电时，负极发生氧
化反应，电极反应式为：
-8e-+8OH-=
+6H2O，正极发生还原反应，电极反应式为：H2O2+2H++2e-
=2H2O，据此分析解题。
A．负极发生氧化反应，电极反应式为：
-8e-+8OH-=
+6H2O，即负极上
被氧化，A 错误；
B．由分析可知，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O，B 错误；
C．原电池内部电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，即Na+由负极移向正极，C 正确；
D．由分析可知，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O，反应生成H2O，则正极区溶液中
减小，D
错误；
故答案为：C。
5．（2023·全国·高三专题练习）下列有关电化学知识的描述正确的是
A．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的pH 保持不变
B．用足量锌粒与稀硫酸反应制取
，若要增大反应速率，可以滴入几滴
溶液
C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为
D．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的
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化学电源
【答案】B
【详解】
A．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，H+在正极上放电生成H2，电解质溶液的pH 增大，A
错误；
B．用足量锌粒与稀硫酸反应制取
，滴入几滴
溶液，Zn 与Cu2+发生置换反应，锌粒表面由Cu 生
成，在稀硫酸形成原电池，能增大反应速率，B 正确；
C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇浓硝酸发生钝化，因此铜作负极，铁作
正极，其负极反应式为：
，C 错误；
D．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化电能的化学电源，D 错误；
故选B。
6．（2023 春·云南昆明·高三云南师大附中校考阶段练习）三元锂离子电池因其具有更高的电压，更大的比
容量而受到汽车行业青睐，一种三元锂离子电池(NCM)放电的原理如图所示，电池的总反应为
下列说法正确的是
A．放电时，电极M 为正极，发生还原反应
B．放电时，阳极的电极反应为：LixC6-e -=Li +6C
C．放电时，阳极的电极反应为：
D．充电时，Li+向电极N 移动
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【答案】C
【详解】
根据电池的总反应
可知，负极反应式为LixC6-xe
-=xLi+ +6C、正极反应式为
，充电时，阴极、阳极反
应式与负极、正极反应式正好相反，根据二次电池的工作原理结合原电池和电解池的工作原理来回答；
A．放电时，电极M 上发生的电极反应为LixC6-xe -=xLi+ +6C，为原电池的负极，发生氧化反应，选项A
错误；
B．放电时，原来阳极为原电池的正极，正极的电极反应为：
，选项B 错误；
C．放电时，阳极的电极反应为：
，选项C 正确；
D．充电时，Li+向电解池的阴极，即原电池的负极电极M 移动，选项D 错误；
答案选C。
7．（2023·福建·高三竞赛）已知：
；
；将
和
用盐桥连接构成原电池，下列情况下电动势的变化描述错误的是。
A．在
和
浓度相同情况下，
做正极，
做负极
B．在
溶液中加入过量氨水，这时电池的电动势变小
C．在
溶液中加入过量氨水，这时电池的电动势变大
D．在
溶液和
溶液中都加入过量氨水，这时电池的电动势变大
【答案】A
【解析】略
8．（2023·辽宁·模拟预测）实验是学习化学的基础。下列有关化学实验的叙述正确的是
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A．用图1 装置比较Cu 和Fe 的活泼性强弱
B．用图2 装置制取乙酸乙酯
C．用图3 装置制取并收集干燥的氨气
D．缩小图4 中容器体积，H2(g)+I2(g)
2HI(g)平衡逆向移动，气体颜色加深
【答案】A
【详解】
A．图1 装置为原电池，根据电流表可判断形成的原电池的正负极，Fe 为负极，Cu 为正极，可说明Fe 比
Cu 活泼，A 项正确；
B．导气管伸入饱和
溶液中太长，导气管应在液面上，B 项错误；
C．氨气会和无水
反应生成
，应用碱石灰干燥，收集氨气用向下排空气法，C 项错误；
D．
为气体分子数不变的反应，缩小容器体积，平衡不移动，气体颜色加深是因
为缩小容器体积，
的浓度增大，D 项错误。
故选A。
9．（2023·广东·高三统考专题练习）一种应用比较广泛的甲醇(
)燃料电池，电解液是酸性溶液，其
工作原理如图所示，下列说法不正确的是
27
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A．M 极为负极，发生氧化反应
B．N 极电极反应为
C．甲池溶液
增大，乙池溶液
减小
D．若有
生成，则有
从甲池通过交换膜进入乙池
【答案】C
【详解】
A．从电子流向分析，M 为电子流出的一极，为原电池的负极，发生氧化反应，A 正确；
B．N 为原电池的正极，是氧气得到电子，根据质子交换膜分析，该电极反应为
，B
正确；
C．甲池中电极反应为
，溶液的pH 减小，乙池中电极反应为
，消耗氢离子，溶液的pH 增大，C 错误；
D．由
分析，若有1mol 二氧化碳生成，转移6mol 电子，则有6mol 氢离子从
甲池进行乙池，D 正确；
故选C。
10．（2023·全国·高三专题练习）某同学根据化学反应Fe+Cu2+=Fe2+ +Cu，并利用实验室材料制作原电池。
下列关于该原电池组成的说法正确的是
选项
A
B
C
D
正极
石墨棒
石墨棒
铁棒
铜棒
负极
铁棒
铜棒
铜棒
铁棒
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电解质溶
液
CuCl2溶液
CuCl2溶液
FeSO4溶液
FeSO4溶液
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【详解】
根据反应Fe+Cu2+=Fe2+ +Cu，可知该原电池中Fe 为负极，正极选用比铁不活泼的金属或碳棒，电解液为含
Cu2+的溶液。
A．由分析可知Fe 为负极，碳棒为正极，Cu2+的溶液为电解液，A 正确；
B．Fe 为负极，不能为铜棒，B 错误；
C．铁和铜作原电池电极，铁更活泼应为负极，C 错误；
D．由分析可知电解液为含Cu2+的溶液，D 错误；
故选A。
11．（2023·江西南昌·统考二模）沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电
能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC 处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．外电路的电流方向是从b 到a
B．碳棒a 附近酸性增强
C．碳棒b 存在电极反应： S-6e- +4H2O=
+8H+
D．升高温度可提高电池的能量转化效率
【答案】C
【详解】
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根据光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，碳棒a 为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S 在
硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根。
A．根据分析可知b 极为负极，a 极为正极，正极的电势高于负极，外电路的电流方向是从a 到b，选项A
错误；
B．a 为正极，光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，酸性减弱，选项
B 错误；
C．根据图示，碳棒b 存在电极反应：
，选项C 正确；
D．升高温度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，选项D 错误；
答案选C。
12．（2023·浙江·高三统考专题练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确
的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中
向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：铅蓄电池放电时电子流入铅所在电极
D．图丁：该电池工作时，标况下每消耗22.4LO2转移4mol 电子
【答案】D
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【详解】
A．图甲中，锂电池放电时，锂电极为负极，电解质溶液中
向正极迁移，所以应该向多孔碳电极移动，
A 错误；
B．原电池中，较活泼的金属为负极，所以在锌锰干电池中，锌筒为负极，B 错误；
C．电池放电时，电子从负极流出，经导线流向正极，在铅蓄电池中，铅电极为负极，是电子流出的一
级，C 错误；
D．氢氧燃料电池中，
为正极，发生反应
，所以该电池工作时，标况下每消耗
22.4L
转移4mol 电子，D 正确；
故选D。
13．（2023 春·全国·高三专题练习）微生物脱盐电池既可以处理废水中和铵盐，同时又能实现海水的淡
化，原理如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。下列说法正
确的是
A．电极a 为正极，该电极上发生还原反应
B．X 离子交换膜为阳离子交换膜，Y 离子交换膜为阴离子交换膜
C．电极b 上，每生成标况下2.24LN2，电路中转移0.6mol 电子
D．电池工作一段时间后，电极a 和电极b 产生的气体的物质的量之比为1 2∶
【答案】C
【详解】
该装置为原电池，有机废水中的CH3COOH 发生失电子的氧化反应生成CO2，则电极a 为负极，负极反应
式为CH3COOH+2H2O-8e-═2CO2↑+8H+，电极b 为正极，
得电子生成N2，正极反应式为
+8H++6e-
═N2↑+4H2O，原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即海水中的Na+通过阳离子交换膜移向b
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极、Cl-通过阴离子交换膜移向a 极，可实现海水淡化，则X 离子交换膜为阴离子交换膜，Y 离子交换膜为
阳离子交换膜，据此分析解答。
A．该原电池工作时，电极a 为负极，该电极上发生氧化反应，故A 错误；
B．由上述分析可知，X 离子交换膜为阴离子交换膜，Y 离子交换膜为阳离子交换膜，故B 错误；
C．电极b 为正极，正极反应式为
+8H++6e-═N2↑+4H2O，则n(e-)=6n(N2)=6×
=0.6mol，故C
正确；
D．电极a 为负极，负极反应式为CH3COOH+2H2O-8e-═2CO2↑+8H+，电极b 为正极，正极反应式为
+8H++6e-═N2↑+4H2O，若转移24mole-电子时负极得到6molCO2、正极得到4molN2，电池工作一段时间后，
电极a 和电极b 产生的气体的物质的量之比为3：2，故D 错误；
故选：C。
14．（2023 秋·福建三明·高三统考期末）一种新型短路膜电化学电池消除
装置如图所示。下列说法错
误的是
A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子
B．正极反应消耗标准状况下
，理论上需要转移
电子
C．负极反应为：
D．该装置可用于空气中
的捕获，缓解温室效应
【答案】C
【详解】
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由图可知，正极氧气发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，负极氢气发生氧化反应后与碳酸氢根离
子反应生成二氧化碳；
A．根据图示可知，短路膜内既有碳酸氢根离子，也有电子，故A 正确；
B．正极氧气发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，氧元素0 价降为-2 价，则1mol 氧气反应需转移
4mol 电子，故B 正确；
C．根据图示，负极反应为：
，故C 错误；
D．根据装置图可知，吸收含二氧化碳的空气，释放不含二氧化碳的空气，故D 正确；
答案选C。
15．（2023 秋·全国·高三专题练习）应用电化学方法，对水体消毒并去除余氯，装置如下图所示。下列说
法正确的是
A．闭合
后，可对池中的水杀菌消毒
B．断开
，闭合
时，
由M 极流出
C．断开
，闭合
后，N 极金属
不断减少
D．钠离子交换膜可用质子交换膜代替
【答案】C
【详解】
断开
，闭合
，装置为电解池，M 极为阳极，电极反应式：
，氯气进入水池消毒，N
极为阴极，电极反应式：
；断开
，闭合
，构成原电池，M 极为正极，电极反应式：
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，可除去余氯，N 极为负极，电极反应式：
；
A．断开
，闭合
，构成原电池，无氯气产生，无法对池中的水杀菌消毒，故A 错误；
B．断开
，闭合
，构成原电池，M 极为正极，电子流入，故B 错误；
C．断开
，闭合
，构成原电池，N 极为负极，电极反应式：
，金属
不断减少，故C
正确；
D．质子交换膜代替后，氢离子移向N 极，会与Na 反应，所以不可用质子交换膜代替，故D 错误；
答案选C。
16．（2023 秋·全国·高三专题练习）甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如下图所示，装置Ⅰ为甲
烷燃料电池(电解质溶液为KOH 溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
请回答下列问题：
(1)b 处应通入 (填“CH4”或“O2”)，a 处电极上发生的电极反应是 。
(2)电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋
的物质的量浓度 。
(3)电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH-外，还含有 (忽略水解)。
(4)在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化25.6 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷 L(标准
状况)。
【答案】
(1)O2 CH4+10OH--8e-=
+7H2O
(2)减小 不变
(3)
(4)2.24
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【详解】
装置Ⅱ要实现铁棒上镀铜，则Fe 为阴极，Cu 为阳极，则Ⅰ装置中左边电极为负极，右边电极为正极，甲
烷燃料电池中，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极。
（1）b 处的电极为正极，则b 处应通入O2，a 电极上CH4失电子结合氢氧根离子生成碳酸根离子和水，电
极反应式为CH4+10OH--8e-=
+7H2O。
（2）装置Ⅰ中总反应式为CH4+2O2+2OH-=
+3H2O，反应消耗氢氧根离子，故溶液的pH 减小。装置Ⅱ
中阳极上Cu-2e-=Cu2+，阴极上Cu2++2e-=Cu，电解质溶液中的铜离子不断被消耗又被补充，根据得失电子
守恒，溶液中铜离子的物质的量浓度不变。
（3）装置Ⅰ中总反应式为CH4+2O2+2OH-=
+3H2O，溶液中除了氢氧根离子，还含有
。
（4）装置Ⅱ阴极质量变化25.6g，即有25.6g 铜离子转化为铜，生成Cu0.4mol，转移电子数0.8mol，装置
Ⅰ中甲烷发生的电极反应为CH4+10OH--8e-=
+7H2O，转移0.8mol 电子时，消耗0.1mol 甲烷，则理论
上消耗甲烷2.24L(标况下)。
17．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O 为
原料制备HCOOH 和O2的原理示意图。电极b 表面发生的电极反应为 。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海
水中提取LiCl 的同时又获得了电能。
Y 电极反应式为 。
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(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH 作电解质。负
极反应式为 ；正极反应式为 。
【答案】
(1)CO2+2e-+2H+═HCOOH
(2)2Cl--2e-═Cl2↑
(3)N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O O2+2H2O+4e-═4OH-
【详解】
（1）从图示可以看出，左侧H2O 转变成O2，O 元素被氧化，电极a 为负极，电极反应式为4H++O2↑+4e-
═2H2O，H+通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C 元素被还原，电极b
为正极，电极反应式为CO2+2e-+2H+═HCOOH，故答案为：CO2+2e-+2H+═HCOOH。
（2）由图可知，X 极氢元素价态降低得电子，故X 极为正极，Y 极氯元素价态升高失电子作负极，电极
反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-═Cl2↑。
（3）燃料在负极失电子，即负极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O；氧气在正极得电子，正极反应式为
O2+2H2O+4e-═4OH-，故答案为：N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O；O2+2H2O+4e-═4OH-。
18．（2023·全国·高三专题练习）完成下列小题
(1)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示：
正极为 (填“A 电极”或“B 电极”)，H+移动方向为由 到 (填“A”或
“B”)，写出A 电极的电极反应式： 。
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(2)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。
a
①是直流电源的 极。
②已知电解池的阴极室中溶液的pH 在4～7 之间，阴极的电极反应为 。
③用离子方程式表示吸收NO 的原理 。
(3)结合下图所示的电解装置可去除废水中的氨氮(次氯酸氧化能力强)。
a
①极为 。
d
②极反应式为 。
(4)VB2-空气电池是目前储电能力最高的电池。以VB2-空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所
示，该电池工作时的反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，VB2极发生的电极反应为 。
【答案】
(1)B 电极 A B
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(2)负
(3)负
(4)
【详解】
（1）氧气得到电子发生还原反应为正极，故B 电极为正极、A 电极为负极，负极上二甲醚失去电子发生
氧化反应生成二氧化碳和氢离子，
；原电池中阳离子向正极迁移，故
H+移动方向为由A 到B；
（2）①由图可知，左侧亚硫酸氢根离子得到电子发生还原生成
，为阴极区，则与其相连的a 是直流
电源的负极、b 为正极。
②已知电解池的阴极室中溶液的pH 在4～7 之间为酸性，阴极区亚硫酸氢根离子得到电子发生还原生成
，电极反应为
。
NO
③
和
发生氧化还原反应生成氮气和亚硫酸氢根离子，氮元素化合价由+2 变为0、硫元素化合价由
+3 变为+4，结合电子守恒可知，反应为
；
（3）图所示的电解装置可去除废水中的氨氮(次氯酸氧化能力强)，根据题意可知，d 极氯离子失去电子反
应氧化反应生成次氯酸：
，次氯酸将氨氮氧化而除去，d 极为阳极，c 为阴极，与
阴极相连的a 为负极；
①由分析可知，a 极为负极。
②由分析可知，d 极反应式为
；
（4）由图可知，空气通入的a 极为正极，氧气得到电子发生还原反应，则VB2极为负极，VB2失去电子在
碱性条件下发生氧化反应生成B2O3、V2O5，反应为
。
19．（2023·海南·高三统考专题练习）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池
总反应式为
；请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还
原)：
(1)放电时，正极的电极反应式是 ；当外电路通过1mol 电子时，理论上负极板的质量增加
g。
(2)在完全放电耗尽
和Pb 后，若按图连接，利用燃料电池(BFC)电解一段时间后。
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①生物燃料电池(BFC)中
极的电极反应式为： 。
②在A 电极上生成 。
(3)
不仅可用于制作铅蓄电池，同时可与氢溴酸共热制备单质溴，并采用“空气吹出法”从上述反应
的混合液吹出
，并用纯碱吸收。
①
与氢溴酸反应的离子方程式为 。
②碱吸收溴的主要反应是
，吸收1mol
时，转移的电子
数为 mol。
③请写出
溶液与足量的澄清石灰水反应的离子方程式 。
【答案】
(1)PbO2+2e-+4H++SO
=PbSO4+2H2O 48
(2)C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ 铅
(3)PbO2+4H++2Br-=Br2+Pb2++2H2O
HCO +OH-+Ca2+=H2O+CaCO3↓
【详解】
（1）放电相当于原电池，正极得到电子，发生还原反应。所以根据总的化学方程式可知，正极的电极反
应式是PbO2+2e-+4H++SO
=PbSO4+2H2O；放电过程中负极是铅失去电子，电极反应式是Pb-2e-+SO
=
PbSO4，所以当外电路通过1mol 电子时，理论上负极板的质量增加96g/mol×0.5mol=48g。
（2）①生物燃料电池(BFC)中通入O2的一极是正极，通入乙醇燃料的一极是负极，C1极为负极，乙醇在负
极失去电子生成二氧化碳，电极方程式为：C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+；
②根据装置图可判断A 和生物燃料电池(BFC)的负极相连，作阴极，得到电子发生还原反应，电极反应式
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为PbSO4+2e-=Pb+SO
，A 极生成铅。
（3）①PbO2与氢溴酸反应生成溴和溴化铅，离子方程式为：PbO2+4H++2Br-=Br2+Pb2++2H2O；
②碱吸收溴的主要反应是
，反应中单质溴起氧化剂、还原
剂作用，根据电子转移守恒可知，2×n 氧化剂(Br2 )=2×5×n 还原剂(Br2)，故n 氧化剂(Br2)：n 还原剂
(Br2)=5：1，故吸收1molBr2时，转移的电子数为1mol×2×
×5=
mol；
NaHCO
③
3溶液与足量澄清石灰水反应，生成CaCO3和NaOH，离子方程式为HCO +OH-
+Ca2+=H2O+CaCO3↓。
20．（2023 秋·全国·高三专题练习）I.利用电化学原理，将
、
和熔融
制成燃料电池，模拟工
业电解法来精炼银，装置如图所示
(1)甲池工作时，
转变成绿色硝化剂
，
是
，可循环使用，则石墨II 附近发生的电极反应式为
。
(2)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“
”表示乳酸分子，
表示乳
酸根离子)。
①阳极的电极反应式为 。
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②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理： 。
II.钠硫电池以熔融金属
、熔融
和多硫化钠
分别作为两个电极的反应物，多孔固体
陶瓷
(可传导
)为电解质，其反应原理如图所示：
。
物质
熔
点/℃
97.8
115
2050
沸
点/℃
892
444.6
2980
(3)根据上表数据，判断该电池工作的适宜温度应为_______(填字母序号)。
A．100℃以下
B．100℃~300℃
C．300℃~350℃
D．350℃~2050℃
(4)关于钠硫电池，下列说法正确的是_______(填字母序号)。
A．放电时，电极
为负极
B．放电时，
的移动方向为从
到
C．充电时，电极
应连接电源的正极
D．充电时电极
的电极反应式为
(5)25℃时，若用钠硫电池作为电源电解
溶液，当溶液的
变为13 时，电路中通过的
电子的物质的量为
，钠硫电池两极的反应物的质量差为
。(假设电解前两极的反应物
的质量相等)
【答案】
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(1)
(2)
阳极
放电生成
和
，
增大，
从阳极通过阳离子交换膜进
入浓缩室；
通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，
，乳酸浓度增大
(3)C
(4)AD
(5)0.05 2.3
【详解】
（1）通入氧气的一极为正极，则石墨II 作正极，氧气在石墨II 得电子被还原，发生的电极反应式为
；
（2）①在阳极溶液中的阴离子放电，由于OH-的放电能力大于含氧酸根离子，所以在阳极OH-放电，该电
极的电极反应式为4OH-－4e-=2H2O+O2↑；在阳极发生反应：2H++2e-=H2↑；
②浓缩室中得到浓乳酸的原理是在阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A-
通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A-=HA，所以乳酸浓度增大；
（3）原电池工作时，控制的温度应为满足Na、S 为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有c
符合，故答案为：C；
（4）A.放电时，Na 被氧化，应为原电池负极，选项A 正确；
B.阳离子向正极移动，即从A 到B，选项B 错误；
C.A 为负极，放电时发生氧化反应，充电时发生还原反应，接电源负极，选项C 错误；
D.充电时，是电解池反应，B 为阳极，阳极反应为:
，选项D 正确；
答案选 AD；
（5）电解NaCl 溶液的反应式为:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+C12↑，每生成2molNaOH 转移电子2mol，
当溶液的pH 变为13 时，c (OH- ) =0. 1mol/L，生成NaOH 物质的量为0.05mol，转移电子0.05mol；转移
0.05mol 电子，负极Na 质量减少1. 15g,正极质量变化1. 15g，两极的反应物的质量差为2.3g,故答案为:
0.05； 2.3。
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