资源描述
原电池 化学电源
一次电池
1.普通锌锰干电池的简图如下图，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反响为Zn+2N+2MnO2 [Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。以下关于锌锰干电池的说法中正确的选项是 ( )
A.当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B.电池负极反响式为2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2O
C.原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极
D.外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
【解析】 选C。普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B项错误；由负极的电极反响式可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 g·mol-1×=3.25 g，D项错误。
2.(双选)(2023·漳州模拟改编)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，剖视图如下图，一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质，又是正极活性物质，其中碳电极区的电极反响式为2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑，该电池工作时，以下说法错误的选项是( )
A.锂电极区发生的电极反响：Li-e-Li+
B.放电时发生的总反响：4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S
C.锂电极上的电势比碳电极上的高
D.假设采用水溶液代替SOCl2溶液，电池总反响和效率均不变
【解析】选C、D。锂电池中锂为电池的负极，失电子生成锂离子，反响式：Li-e-Li+，A正确；放电时的总反响式为电池正负极得失电子总数相等时电极反响相加，4Li+2SOCl24LiCl+SO2↑+S，B正确；锂电极为电池的负极，负极的电势比正极低，C错误；假设采用水溶液代替SOCl2溶液，锂电极那么与水反响生成氢氧化锂，造成电极的损耗，D错误。
【加固训练】
Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如下图。电池放电时的反响为4Li+FeS2Fe+2Li2S。以下说法正确的选项是 ( )
A.Li为电池的正极
B.电池工作时，Li+向负极移动
C.正极的电极反响式为FeS2+4e-Fe+2S2-
D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
【解析】选C。A项，由S发生氧化反响，可知Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子(Li+)移向正极；D项，由于2Li+2H2O2LiOH+H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。
二次电池
3.如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，放电时电池反响为PbO2+Pb+4H++2S2PbSO4+2H2O。以下有关说法正确的选项是 ( )
A.K与N连接时，能量由电能转化为化学能
B.K与N连接时，H+向负极区迁移
C.K与M连接时，所用电源的a极为负极
D.K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大
【解析】选C。K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能，A错误；由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动，B错误；充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极，C正确；阳极生成二氧化铅和氢离子，pH减小，D错误。
4.一种正投入生产的大型蓄电系统如下图。放电前，被交换膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。以下表达正确的选项是 ( )
A.放电时，负极的电极反响式为2-2e-
B.充电时，阳极的电极反响式为3Br--2e-B
C.放电时，Na+经过离子交换膜，由b池移向a池
D.充电时，M接电源负极，N接电源正极
【解析】选C。放电时，负极反响为2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+，A错误；充电时，阳极反响为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+，B错误；在原电池中，阳离子移向正极，Na+经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；充电时，阳极反响为3NaBr-2e-NaBr3+2Na+，所以充电时，M接电源正极，N接电源负极，D错误。
【归纳提升】
1.二次电池的解题思路
2.二次电池电极反响式的书写方法
(1)先标出原电池总反响式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反响的物质。
(2)写出一个比拟容易书写的电极反响式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)
(3)在电子守恒的根底上，总反响式减去写出的电极反响式即得另一电极反响式。
(4)充电的电极反响与放电的电极反响过程相反。
燃料电池
5.金属(M)-空气电池的工作原理如下图。以下说法不正确的选项是 ( )
A.金属M作电池负极
B.电解质是熔融的MO
C.正极的电极反响式：O2+2H2O+4e-4OH-
D.电池总反响式：2M+O2+2H2O2M(OH)2
【解析】选B。金属(M)-空气电池中M失电子作负极，故A正确；根据传递M2+和OH-，可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气中的氧气得电子作正极，电极反响式为O2+2H2O+4e-4OH-，故C正确；电池总反响式为2M+O2+2H2O 2M(OH)2，故D正确。
6.(双选)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。以下说法正确的选项是 ( )
A.a为CH4，b为空气
B.C向正极移动
C.此电池在常温下也能工作
D.正极的电极反响式为O2+2CO2+4e-2C
【解析】选A、D。电极反响式如下：
负极：CH4-8e-+4C5CO2+2H2O
正极：2O2+8e-+4CO24C
根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，C应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。
7.二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。假设电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反响为____________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生____________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E=____________________(列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，
1 kW·h=3.6×106 J)。
【解析】电解质为酸性时，二甲醚(CH3OCH3)在燃料电池的负极上发生氧化反响，生成CO2和H+，CH3OCH3中碳元素的化合价为-2，CO2中碳元素的化合价为+4，所以1 mol CH3OCH3失去12 mol电子，负极反响为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+。第三空严格上说是物理和化学的综合问题。假设燃料二甲醚为1 kg，那么我们只要知道电池的输出电能就能算出能量密度。1 kg二甲醚的物质的量为，1 kg二甲醚产生的电量为×12 mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷，那么1 kg二甲醚所产生的电荷为×12×
96 500 C·mol-1。根据电能公式W=UQ算出电能，再求出能量密度即可，且由此式得出的结果单位为J，要换算为kW·h。
答案：CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+ 12
÷(3.6×106 J·kW-1·h-1)≈8.39 kW·h·kg-1
【归纳提升】
1.燃料电池的解题模板
2.书写燃料电池电极反响式的三大步骤
(1)先写出燃料电池总反响式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反响方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反响，燃烧产物与电解质溶液反响的方程式与其相加得总反响方程式。
(2)再写出燃料电池正极的电极反响式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生复原反响，根底反响式为O2+4e-2O2-。
①电解质为固体时，O2-可自由通过，正极的电极反响式为O2+4e-2O2-。
②电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反响式为O2+2CO2+4e-2C。
③当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反响式为：O2+4e-+2H2O4OH-。
④当电解质为酸性环境时，正极的电极反响式为：O2+4e-+4H+2H2O。
(3)最后写出燃料电池负极的电极反响式
燃料电池负极的电极反响式=燃料电池总反响式-燃料电池正极的电极反响式。在利用此法时一要注意消去反响中的O2，二要注意两极反响式和总反响式电子转移相同。
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