专题十三 原电池
考情解读
课标要求
1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以
原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的
角度初步认识原电池的工作原理。体会提高燃料的燃烧效
率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
了解原电池及常见化学电源的工作原理。
考情解读
课标要求
3.能分析、解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池。
4.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。
必做实验:化学能转化成电能,制作简单的燃料电池
考情解读
核心考点 核心命题角度 考题取样 命题情境 素养能力
原电池
原电池的工作原理 2016海南,11 学习探索 归纳与论证
新型电池的电极反
应式的书写 2020山东,10 学术探索 归纳与论证
常见的化学电源
燃料电池 2015江苏,10 学术探索 归纳与论证
金属-空气电池(热
点角度) 2016浙江,11 学术探索 归纳与论证
锂电池(热点角度) 2016四川,5 生活实践 归纳与论证
考情解读
高考怎么考
高考中常精心选择新型电池创设命题情境,体现“创新性”和
“应用性”;也常结合图示和信息,考查电极名称判断、电极反应
式书写等必备知识和证据推理与模型认知核心素养,体现“基础
性”和“综合性”。命题主要有两种形式:(1)在选择题中,常以新
型电池的形式对原电池的工作原理进行考查;(2)在非选择题中,常
结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识,考查电极反应式的
书写以及利用得失电子守恒进行相关计算。
考情解读
高考怎么考
预计2022年高考仍然会以新型电池为切入点,考查原电池的
工作原理及应用、电极反应式的书写、电极名称判断、溶液中离
子的迁移方向及浓度变化、二次电池的充放电过程分析以及相关
计算等。
考点1 原电池
考点帮·必备知识通关
考法帮·解题能力提升
考法1 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写
考法2 原电池原理的应用
考点2 常见的化学电源
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考法帮·解题能力提升
考法3 常见电池
考法4 新型电池
考点 1 原电池
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1.原电池
(1)定义:将化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的构成条件
①一般有两个活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
②两个电极上分别发生氧化反应、还原反应。
③利用电解质形成闭合回路(电解质既可以是电解质的水溶液,也可以是
能传导离子的固体电解质或熔融电解质,还可以是有机电解质溶液)。
考点帮▪必备知识通关
注意：原电池的电极反应一定是氧化反应或还原反应,但电池总
反应却不一定是氧化还原反应;沉淀反应、中和反应等非氧化还
原反应也可以设计为原电池。此外,利用离子浓度差也可以设计
成原电池,即“浓差电池”,其总反应是一个体系的物理状态的变
化而不是化学变化。
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2.原电池的工作原理
甲(离子交换膜电池) 乙(盐桥电池)
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[以锰-金属氢化物(Mn-MH)电池为例]
电极名称 负极(阳极) 正极(阴极)
电极反应 2MH-2e-+2OH- 2H2O+2M MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
反应类型 氧化反应 还原反应
双极膜特
点
一面是阴离子交换膜,另一面是阳离子交换膜,中间有一层很薄的
相界面,该装置中放电时H2O解离成H+和OH-分别向正极和负极
迁移(充电时阳极区的H+和阴极区的OH-向双极膜迁移并结合成
水)
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总反应 MnO2+2H++2MH Mn2++2M +2H2O 总反应
电子、电流
方向
电子方向:由负极沿导线流向正极。电流方向:
从正极沿导线流向负极,经电解质溶液回到正
极
电子、电流方向
阴、阳离子
移动方向
电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向
负极
阴、阳离子移动
方向
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注意：
1.无论在原电池中还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
2.盐桥的组成和作用:(1)盐桥中通常装有由饱和的KCl、KNO3等
溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用是连接内电路,形成闭合
回路;平衡电荷,使原电池不断产生电流。
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深度学习·辨识记忆 多角度理解电极名称
原电池的电极既可以称为正极、负极,又可以称为阴极、阳极,电
解池亦同。
(1)跟电流方向有关的电学规定:对外电路供给负电荷(或有电子
流出)的电极叫负极——电势低的一极;对外电路供给正电荷(或
有电子流入)的电极叫正极——电势高的一极。
(2)跟化学反应有关的规定:发生氧化反应的电极叫阳极(或负极),
发生还原反应的电极叫阴极(或正极)。
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(3)原电池的负极,同时也是阳极,其电极区域叫负极区或阳极区;
原电池的正极,同时也是阴极,其电极区域叫正极区或阴极区。电
解池中与电源负极相连的电极是阴极,与电源正极相连的电极是
阳极。
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高考链接
[福建高考改编]将如图所示实验装置的K闭合,判断下列各题的正误。
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(1)Cu电极上发生还原反应( )
(2)电子沿Zn a b Cu路径流动( )
(3)片刻后甲池中c(S)增大( )
(4)片刻后可观察到滤纸b点变为红色( )
答案：(1)√ (2)✕ (3)✕ (4)✕
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考法1 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写
1.判断原电池正、负极的方法
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注意：
原电池正、负极的判断不仅与电极材料的性质有关,也与电解质
溶液有关。如常温下,Fe、Cu在稀硫酸中构成原电池时,Fe作负
极,Cu作正极;若以浓硝酸为电解质溶液,则刚开始时Fe为负极,Cu
为正极,很快Fe在浓硝酸中发生钝化,此时Fe为正极,Cu为负极。
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2.原电池电极反应式的书写
(1)一般电极反应式的书写
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(2)新型电池电极反应式的书写
①“公式法”书写新型化学电池电极反应式
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②“加减法”书写新型化学电池电极反应式
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书写时要遵循电荷守恒、质量守恒等。
例如甲烷碱性燃料电池:
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命题角度1 原电池正、负极的判断
示例1[2020广西南宁第二次模拟]DBFC燃料电池的结构如图所示,该电池的
总反应为NaBH4+4H2O 2NaBO2+6H2O。下列关于电池工作时的
相关分析错误的是
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A.X电极为正极,电流经X电极流向外电路
B.Y电极发生的还原反应为H2O2+2e- 2OH-
C.X电极区溶液的pH减小
D.每消耗1.0 L 0.50 mol/L的H2O2溶液,电路中转移1 mol电子
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解析：A项,由题图可知Na+由左向右迁移,原电池中阳离子由负极
区向正极区迁移,则X电极为负极;电子由X电极经外电路流入Y电极,
错误。B项,Y电极为正极,发生还原反应,H2O2+2e- 2OH-,正
确。C项,X电极发生氧化反应,B+8OH--8e- BO2-+6H2O,消
耗OH-,pH减小,正确。D项,由电极反应式H2O2+2e- 2OH-
知,每消耗1.0 L 0.50 mol/L的H2O2溶液,电路中转移1 mol电子,正
确。
答案：A
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命题角度2 原电池的工作原理
示例2[2021四省八校开学考试]某废水中含Na+、K+、Mg2+、Cl-和
SO42-等。利用微生物电池进行废水脱盐,同时处理含OCN-(N为-3价)
的有机废水(酸性)的装置如图所示。下列说法正确的是
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A.好氧微生物电极N为负极,该电极有白色沉淀产生
B.膜1、膜2依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
C.分别通过膜1和膜2的离子数相等
D.好氧微生物电极N上每消耗0.5 mol O2,厌氧微生物电极M上可
以产生标准状况下体积为22.4 L的气体
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解析：好氧微生物电极N作正极,正极反应式为O2+4e-+2H2O
4OH-,中间极室的阳离子通过膜2(阳离子交换膜)移向好氧微生物电
极N,形成Mg(OH)2白色沉淀,A错误。OCN-→N2,发生氧化反应,该电
极作负极,电极反应式为2OCN--6e-+2H2O 2CO2↑+N2↑
4H+,中间极室的阴离子通过膜1(阴离子交换膜)移向厌氧微生物电极
M,B错误。根据电荷守恒知,中间极室迁移至左极室的阴离子所带的
负电荷总数等于中间极室迁移至右极室的阳离子所带的正电荷总数,
但离子所带电荷数不完全相等,故迁移至左、右两极室的阴、阳离子
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总数不一定相等,C错误。好氧微生物电极N上每消耗0.5 mol O2时,
电路中通过2 mol e-,厌氧微生物电极M理论上生成 mol CO2和
molN2,共1 mol,即22.4 L(标准状况),D正确。
答案：D
3
2
3
1
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考点扫描
1.[2019浙江4月选考,12改编]铜锌原电池(电解质溶液为H2SO4溶液)
中,Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加( )
2.[2016全国卷Ⅱ,11改编]Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液
的水激活电池。负极反应式为 ,正极反应式为 ,
电池放电时Cl-由 极向 极迁移,负极会发生副反应:
。
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3.[2015天津,4改编]锌铜原电池装置如图1所示,其中阳离子交换膜只
允许阳离子和水分子通过。电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小,
乙池溶液的总质量增加( )
图1 图2
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4.[2015北京,12改编]在通风橱中进行如图2所示实验, Fe、Cu接触后,
其表面均产生红棕色气泡,则在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否
被氧化( )
答案： 1.✕ 2.Mg-2e- Mg2+ AgCl+e- Ag+Cl- 正
负 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑ 3.✕ 4.√
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命题角度3 新型电池的电极反应式的书写
示例3 全钒电池以惰性材料作电极,电解质溶液显酸性,电池总反应为
VO2+(黄色)+V2+(紫色)+2H+ VO2+(蓝色)+H2O+V3+(绿色)。
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下列说法错误的是
A.正极反应为VO2++2H++e- VO2++H2O
B.负极附近的溶液由紫色逐渐变为绿色
C.每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为0.5 mol
D.放电过程中溶液的pH逐渐增大
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解析：由题图和电池总反应VO2++2H++e- VO2++H2O可知,正
极反应为VO2++2H++e- VO2++H2O,负极反应为V2+-e-
V3+,所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色,A、B项正确。由电
极反应VO2++2H++e- VO2++H2O可知,反应每生成1 mol H2O
时转移电子的物质的量为1 mol,C项错误。由电池总反应可知,放电过
程中H+不断被消耗,所以溶液的pH逐渐增大,D项正确。
答案：C
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考法2 原电池原理的应用
1.用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的正极(或阴极)而得到保护,用廉价易得的
较活泼金属制品作原电池的负极(或阳极)被腐蚀,也就是教材上说的牺牲
阳极的阴极保护法,如在轮船外壳镶嵌锌块。
2.增大反应速率
形成原电池能够增大反应速率,如用稀硫酸和锌粒反应制H2时,加几滴
CuSO4溶液产生气泡的速率更大,就是因为Zn和CuSO4反应生成Cu,从而
形成无数细小的原电池,增大了生成H2的速率。
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3.使变黑的银材质器皿无损耗复原
银材质器皿久置,表面会生成Ag2S而逐渐变黑(4Ag+O2+2H2S
2Ag2S+2H2O),在铝材质容器(作负极)中加入食盐水,再将变黑的银器(作
正极)浸入该溶液中,一段时间后,黑色的Ag2S会被还原为银白色的单质银,
该法能使银材质器皿无损耗复原。负极反应:2Al-6e- 2Al3+;正极反
应:3Ag2S+6e- 6Ag+3S2-。负极产生的Al3+与正极产生的S2-在溶液
中继续反应,离子方程式为2Al3++3S2-+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2S↑。
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4.用于比较金属活动性强弱
将两金属用导线连接,放入稀硫酸中,作负极的金属(一般情
况下该极质量减小)活动性较强,作正极的金属(该极有气泡
产生)活动性较弱。如探究铁比铬活泼,可以将二者组成原
电池(装置如图所示),在Fe电极上发生反应Fe-2e- Fe2+,
溶液变为浅绿色;电子经过导线转移至Cr电极上,溶液中的H+在Cr电极上
获得电子,发生还原反应2H++2e- H2↑,在Cr电极上有许多气泡产生。
故能证明铁比铬活泼的实验现象是溶液颜色变为浅绿色,同时在Cr电极
上有许多气泡产生。
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5.用于探究未知反应
当反应物中的某离子或过量反应物会影响产物的检验时,用电化学装置
探究,将产物与反应物隔离开,能更准确地检验产物。例如,某实验小组对
KSCN的性质进行探究,设计了如下实验:
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(1)溶液变红的原因:Mn+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3++
3SCN- Fe(SCN)3。
(2)针对溶液红色褪去的原因,小组同学认为可能是SCN-被酸性KMnO4
溶液氧化为SO42-,由于硫酸酸化的高锰酸钾溶液中存在SO42-,所以不能
直接取褪色后的溶液来检验SCN-的氧化产物是SO42-。故设计了如图
所示实验装置来证实上述猜想是成立的。
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检验产物中SO42-的操作及现象是电池工作一段时间后取少量反应后的
KSCN溶液,先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液,出现白色沉淀。
考法帮▪解题能力提升
6.设计原电池
(1)将氧化还原反应分成两个半反应(氧化反应和还原反应)。
(2)根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出合适的正、负极材料和
电解质溶液。
电极材料的选择→原电池的电极材料必须能导电。一般情况下,负极材
料能够与电解质溶液反应,容易失去电子,故负极材料一般是活泼金属;正
极材料一般和负极材料不同,因为只有正极和负极产生电势差时,电子才
能定向移动。
考法帮▪解题能力提升
电解质溶液的选择→一般情况下,电解质溶液中的物质要能够与负极材
料发生反应。如果设置盐桥,则一般情况下,负极区电解质溶液要选用与
负极材料相对应的阳离子的盐溶液,正极区电解质溶液为正极反应物的
溶液。
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命题角度1 比较不同金属活动性强弱
示例4 M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+ N+M2+;②M、P
用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导
线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e- E,N-2e-
N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是
A.P>M>N>E B.E>N>M>P
C.P>N>M>E D.E>P>M>N
考法帮▪解题能力提升
解析：由①知,金属活动性强弱顺序为M>N;M、P用导线连接放入
硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故
金属活动性强弱顺序为P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金
属活动性强弱顺序为N>E。综合可知,A正确。
答案：A
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命题角度2 原电池的设计[新角度]
示例5 利用反应2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,设计一个原电池装置。
(1)画出简易装置图,标明电极材料和电解质溶液。
(2)简易装置的效率不高,电流在短时间内就会衰减。为解决上述问题,常
将原电池设计成带盐桥的装置,画出该原电池带盐桥的装置,标明电极材
料和电解质溶液。
(3)写出两个电极的电极反应。
负极: ,正极: 。
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解析：首先将已知的反应拆成两个半反应:Cu-2e- Cu2+、
2Fe3++2e- 2Fe2+,然后结合原电池的电极反应特点分析可知,
该原电池的负极材料为Cu,正极材料选用比铜活动性差且能导电的
材料即可。
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命题角度3 探究未知反应[新角度]
示例6 [2020全国卷Ⅰ,27节选,13分]为验证不同化合价铁的氧化还原能
力,利用下列电池装置进行实验。
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回答下列问题:
(1)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶
液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表
数据,盐桥中应选择 作为电解质。
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(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入
电极溶液中。
(3)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。
石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)= 。
(4)根据(2)、(3)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为 ,
铁电极的电极反应式为 。因此,验证了Fe2+氧化性小
于 、还原性小于 。
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(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3
溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完
成的方法是 。
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解析：(1)Fe2+、Fe3+均能与HCO3-发生相互促进的水解反应;Ca2+能与
SO42-反应;FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐,其水溶液呈酸性,酸性
条件下NO3-能与Fe2+反应。根据盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质
发生化学反应可知,盐桥中阴离子不能选择HCO3-、NO3-,阳离子不能选
择Ca2+。又盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)应尽可能相近,根据题表数
据可知,盐桥中应选择KCl作为电解质。(2)电流表显示电子由铁电极流向
石墨电极,则铁电极为原电池负极,石墨电极为原电池正极,原电池中盐桥
中的阳离子向正极移动,进入石墨电极溶液中。(3)铁电极的电极反应式
为Fe-2e- Fe2+,石墨电极上未见Fe析出,电极反应式为Fe3++e-
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Fe2+,石墨电极上未见Fe析出,电极反应式为Fe3++e- Fe2+,若铁电极
溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1,由得失电子守恒可知,石墨电极溶液中
c(Fe2+)增加了0.04 mol·L-1,则c(Fe2+)=0.05 mol·L-1+0.04 mol·L-1=
0.09 mol·L-1。(4)综上可知,铁电极上Fe失电子,而非Fe2+失电子,说明Fe2+
的还原性小于Fe的;石墨电极上Fe3+得电子,而非Fe2+得电子,说明Fe2+的氧
化性小于Fe3+的。(5)刻蚀活化过程发生的反应为Fe+Fe2(SO4)3
3FeSO4,要检验活化反应完成,只要检验溶液中不含Fe3+即可。
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答案：(1)KCl (2)石墨 (3)0.09 mol·L-1 (4)Fe3++e- Fe2+ Fe-
2e- Fe2+ Fe3+ Fe (5)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现红色
考点2 常见的化学电源
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1.一次电池(以普通锌锰电池和碱性锌锰电池为代表)
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2.二次电池
(1)铅蓄电池
①铅蓄电池的装置及电池的连接方法
考点帮▪必备知识通关
②铅蓄电池的电极反应
考点帮▪必备知识通关
2)其他常见的二次电池
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考法3 常见电池
命题角度1 结合实验图表创设新情境考查锌锰电池材料的回收利用
示例7 [2015新课标全国卷Ⅱ,26改编]酸性锌锰干电池是一种一次性电
池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl
等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废
电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
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回答下列问题:
(1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为
。
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(2)维持电流为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已
知F=96 500 C·mol-1)
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和
NH4Cl,二者可通过 分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、
和 ,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为 ,
其原理是 。
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(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少
量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为 ,加碱
调节至pH为 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5
mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全,lg 2≈0.3);继续加碱至pH为
时,Zn2+开始沉淀(假定Zn2+浓度为 0.1 mol·L-1)。若上述过程不
加H2O2后果是 ,原因是 。
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命题角度2 液流电池
示例 8 [2020东北三省四市第二次模拟]我国科学家研发出一种新型的
锌碘单液流电池,其原理如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说
法错误的是
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A.放电时B电极反应式为I2+2e- 2I-
B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜
D.充电时,A电极质量增加65 g时,C区增加离子数为4NA
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解析：结合题图可知,锌碘单液流电池放电时,Zn失去电子转化Zn2+,I2得到
电子转化为I-,所以为B电极为正极,电极反应式为I2+2e- 2I-,A项正确;
放电时,A电极为负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,生成的Zn2+进入电
解质储罐,电解质储罐中离子浓度增大,B项正确;离子交换膜是防止I2、Zn接
触发生反应,放电时,负极区生成Zn2+,正电荷增加,正极区生成I-,负电荷增加,
所以Cl-通过M进入负极区,K+通过N进入正极区,则M为阴离子交换膜,N为
阳离子交换膜,C项错误;充电时,A电极反应式为Zn2++2e- Zn,A电极
质量增加65 g时转移2 mol电子,C区增加2 mol K+和2 mol Cl-,增加的离子
总数为4NA,D项正确。
答案：C
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命题角度3 储氢电池
示例 9 如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化
物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是
A.放电时正极反应为NiOOH+H2O+e-
Ni(OH)2+OH-
B.电池的电解液可为KOH溶液
C.充电时负极反应为MH+OH- H2O+M+e-
D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高
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解析：电池放电时,正极发生得电子的还原反应,A项正确。由电池示意图及
放电时正极的电极反应知,该电池的电解液呈碱性,可为KOH溶液,B项正确。
充电时的负极实质上为阴极,发生还原反应,C项错误。MH的氢密度越大,表
明单位体积的MH所能储存的电子越多,电池的能量密度越高,D项正确。
+137 kJ·mol-1。
答案：C
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考法点睛·学习理解 镍氢电池的电极反应式
考法帮▪解题能力提升
考法4 新型电池
命题角度1 燃料电池
1.一般解题思维流程
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2.不同环境中的正极反应式书写
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示例10 [2015江苏,10,2分]一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下
列有关该电池的说法正确的是
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A.反应CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol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,C向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e- 2CO32-
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解析:CH4中的C为-4价,反应后生成的CO中C为+2价,每消耗1 mol CH4
转移6 mol e-,A项错误;从装置图看,电池工作过程中没有OH-参与,电极
A上的电极反应式为CO+H2+2CO32--4e- 3CO2+H2O,B项错误;
该燃料电池中,电极B为正极,电极A为负极,电池工作时,C移向负极, C项
错误;在电极B上O2得到电子与CO2反应转化为C, D项正确。
答案：D
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考法点睛·学习理解
甲烷燃料电池在四种常见介质中的负极电极反应总结
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示例11 [原创] 微生物脱盐燃料电池在微生物的作用下将化学能转化为
电能的同时可淡化海水,其工作原理如图所示(假定放电前后三室中溶液
的体积均为1 L)。下列有关说法错误的是
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A.负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2↑+24H+
B.离子交换膜M只允许阴离子通过
C.该装置的总反应为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
D.模拟海水变为淡水时负极室中c(H+)增大0.1 mol/L
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解析：右室中反应有氧气参加,氧气被还原,右室为正极室,左室为负极室。
负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O 6CO2↑+24H+,A项正确;微生物
脱盐燃料电池可同时淡化海水,则中间室中的氯离子需要穿过离子交换膜M
向负极区即左室移动,故离子交换膜M只允许阴离子通过,B项正确;该装置
中的反应物有C6H12O6、H2SO4、NaCl、H2O和O2,生成物有CO2、HCl、
Na2SO4、H2O,C项错误;模拟海水中c(NaCl)= =0.1 mol/L,模
拟海水变为淡水后,有0.1 mol Cl-向左迁移,原电池中有0.1 mol电子通过,
则负极生成0.1 mol H+,即负极室中c(H+)增大0.1 mol/L,D项正确。
答案：C
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拓展延伸·学习理解
本题还可以从以下角度设置问题:
(1)100 ℃时该电池的反应速率是不是比常温下的反应速率快?
提示:不是。因为这是一个微生物电池,温度为100 ℃时会导致微生物死
亡,所以反应速率不会加快。
(2)写出该电池正极的电极反应式。
提示:正极反应式为 6O2+24H++24e- 12H2O。
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命题角度2 金属-空气电池[热点角度]
金属-空
气电池
模型
电解质为中性或碱性水溶液时,此类金属-空气电池的正极反应
式一般为O2+2H2O+4e- 4OH-
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镁-空气中
性电池
负极为金属镁,电解质溶液为中性的NaCl溶液,放电时负极反
应式为Mg-2e- Mg2+,总反应式为2Mg+O2+2H2O
2Mg(OH)2。由于镁是活泼金属,所以负极易发生副反
应:Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
海洋电池
(铝-空气
海水电池)
铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,放电时负极反应
式为Al-3e- Al3+,总反应式为4Al+3O2+6H2O
4Al(OH)3
锌-空气碱
性电池
锌为负极,电解质溶液为KOH溶液,放电时负极反应式为Zn-
2e-+4OH- Zn(OH)42-,总反应式为2Zn+O2+4OH-+
2H2O 2Zn(OH)42-
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示例12 [2016浙江,11,6分]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+nO2+2nH2O 4M(OH)n。
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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++nO2+2nH2O+4ne-
4M(OH)n
D.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及
阳离子交换膜
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解析：A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,且有利
于氧气扩散至电极表面,正确;B项,根据“已知”信息知,三种金属-空气电
池中铝-空气电池的理论比能量最高,正确;C项,M-空气电池放电过程中,
正极为氧气得到电子生成OH-,错误;D项,Mg可与酸反应,且Mg2+易与
OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,易采用中性电解质,为了避免正极生成的
OH-移至负极,应选用阳离子交换膜,正确。
答案：C
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考点扫描
1.[2018全国卷Ⅲ,11D改编]一种可充电锂-空气电池,当电池放电时,O2
与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。充电时,电池总反应为
Li2O2-x 2Li+(1- )O2( )
2.[2018浙江4月选考,17D改编]Li-空气电池的
工作原理如图所示,电池总反应式为4Li+O2+
2H2O 4LiOH( )
答案：1.√ 2.√
2
x
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命题角度3 锂电池[热点角度]
锂电池分为锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池的负极材料是金属
锂或锂合金,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。由于单质锂是活泼金属,
易与空气中的H2O、O2反应,所以必须在无水、无氧的条件下组装锂金
属电池。锂离子电池充电时阴极反应式一般为6C+xLi++xe- LixC6;
放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程:LixC6-xe- 6C+xLi+。
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1.常见的锂金属电池
锂锰电池
(全称为锂
-二氧化锰
电池)
正极活性物质是MnO2,电解质是溶于混合有机溶剂中的高氯
酸锂(LiClO4),正极反应式为MnO2+Li++e- LiMnO2,总
反应为Li+MnO2 LiMnO2
锂亚硫酰
氯电池
该电池的电解液是无水四氯铝酸锂(LiAlCl4)的亚硫酰氯
(SOCl2)溶液,正极反应式为2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2↑,
电池的总反应式为4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2↑。由于
锂是活泼金属,易与H2O、O2反应,SOCl2也可与水反应
(SOCl2+H2O SO2↑+2HCl↑),所以组装该电池时必须在
无水、无氧的条件下进行
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2.常见的锂离子电池
锂离子电池充电、放电时不同正极材料上的电极反应、电池
总反应如表所示。
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示例13[2016四川, 5,6分]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电
池,放电时电池总反应为Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x
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