第四章 原电池和化学电源
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写
燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一
定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介
绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。
一、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt ）或石墨做电极材料，负极通入H 2，正极通入 O 2，
总反应为：2H 2＋O 2＝2H 2O
电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：
1．电解质是KOH 溶液（碱性电解质）
负极发生的反应为：H 2＋2e ＝2H ,2H ＋2OH ＝2H 2O, 所以：
负极的电极反应式为：H 2 – 2e＋2OH ＝2H 2O ；
正极是O 2得到电子，即：O 2＋4e ＝2O 2 ，O 2 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H 2O －－－－－－＋＋－
生成OH 即：2O 2＋2H 2O ＝4OH ，因此，正极的电极反应式为：O 2＋H 2O ＋4e ＝4OH 。 －－－－－
2．电解质是H 2SO 4溶液（酸性电解质）
负极的电极反应式为：H 2 ＋2e ＝2H
正极是O2得到电子，即：O 2＋4e ＝2O 2 ，O 2在酸性条件下不能单独存在，只能结合H －－－－＋
＋生成H 2O 即：O 2＋2 H＝H 2O ，因此 －＋
正极的电极反应式为：O 2＋4H ＋4e ＝2H 2O(O2＋4e ＝2O 2 ，2O 2＋4H ＝2H 2O) ＋－－－－＋
3. 电解质是NaCl 溶液（中性电解质）
负极的电极反应式为：H 2 ＋2e ＝2H －＋ 正极的电极反应式为：O 2＋H 2O ＋4e ＝4OH
－－－说明： 1. 碱性溶液反应物、生成物中均无H ；2. 酸性溶液反应物、生成物中均无OH ；
3. 中性溶液反应物中无H 和OH ；4. 水溶液中不能出现O 2。 ＋－－＋
二、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极, 用碱或酸作为电解质：
1． 碱性电解质（KOH 溶液为例）
总反应式：2CH 4O ＋3O 2 ＋4KOH ＝ 2K 2CO 3＋6H 2O
正极的电极反应式为：3O 2＋12e ＋6H 2O ＝12OH
负极的电极反应式为：CH 4O －6e ＋8OH ＝CO 32＋ 6H 2O －－－－－
2. 酸性电解质（H 2SO 4溶液为例）
总反应： 2CH 4O ＋3O 2＝2CO 2＋4H 2O
正极的电极反应式为：3O 2＋12e ＋12H ＝6H 2O
负极的电极反应式为：2CH 4O －12e ＋2H 2O ＝12H ＋ 2CO 2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同
三、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极, 电解质溶液为KOH ，生成的CO 2还要与KOH 反应生成
K 2CO 3，所以总反应为：CH 4＋2KOH ＋ 2O 2＝K 2CO 3＋3H 2O 。
负极发生的反应：CH 4 – 8e＋8OH ＝CO 2＋6H 2O CO 2＋2OH ＝ CO 32＋H 2O ，所以： －－－－－＋－＋
负极的电极反应式为：CH 4＋10 OH＋8e ＝CO 32＋7H 2O －－－
正极发生的反应有：O 2＋4e ＝2O 2 和O 2＋H 2O ＝2OH 所以： －－－－
正极的电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e ＝4OH
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式
四、铝—空气—海水电池：我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海
水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就
会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al －12e ＝4Al 3；正极的电极反应式为：3O 2＋6H 2O ＋12e ＝12OH －＋－
－－－
总反应式为：4Al ＋3O 2＋6H 2O ＝4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换, 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.
一、选择题
1．(2012·德州模拟) 下列说法正确的是( )
A ．构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B ．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
C ．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H 2SO 4反应
D ．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
解析：构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的极为负极，发生氧化反应；
粗锌可与稀H 2SO 4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的
能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。答案：C
2．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
C ．两烧杯中溶液的pH 均增大 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 D ．产生气泡的速率甲比乙慢
解析：甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀H 2SO 4中，形成原电池，乙池中仅发生锌与
H 2SO 4的反应。所以甲池中铜片表面有气泡产生，乙池不构成原电池，两池中c (H) 均减小，
甲池中产生气泡的速率比乙快。答案：C
3．(2012·威海质检) 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时
放电间保持稳定的放电电压，高铁电池的总反应为：3Zn ＋2K 2FeO 4 ＋8H 2O 充电3Zn(OH)2
＋2Fe(OH)3＋4KOH 。下列叙述不正确的是( )
A ．放电时锌作负极
B ．充电时氢氧化铁被氧化
C ．放电时溶液的碱性增强
D ．充电时转移3 mol e，有2 mol FeO42被还原 －－＋
解析：由电池反应知，Zn 从0价变为＋2价，失去电子，Zn 作原电池的负极，A 项正确；
充电时，Fe(OH)3中的＋3价的铁被氧化为K 2FeO 4中的＋6价的铁，B 项正确；放电时，生
成OH ，对应的溶液碱性增强，C 项正确；放电时，此反应转移6 mol e，对应有2 mol FeO42－－
－被还原，D 项错误。答案：D
4．如右图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用
导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，可以听到蜂鸣器发
出音乐声，则下列有关说法中不正确的是( )
A ．该原电池的负极反应为：Mg －2e ===Mg2 －＋
B ．电流方向：Mg ―→蜂鸣器―→Cu
C ．电路上流过1 mol电子时，在铜电极上产生的气体(标准状况) 为11.2 L
D ．若将蜂鸣器换成电源，则阳极反应为：Cu －2e ===Cu2 －＋
解析：在该装置中Mg 作负极，电子流向为Mg ―→蜂鸣器―→Cu ，电流方向与电子流向相
反。答案：B
5．(2012·苏州月考) 被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其
另一边镀二氧化锰) 作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总
反应为Zn ＋2MnO 2＋H 2O===ZnO＋2MnO(OH)
下列说法正确的是( )
A ．该电池的正极为锌
B ．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C ．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023
D ．电池正极反应式为MnO 2＋e ＋H 2O===MnO(OH)＋OH
解析：该电池的负极反应式为Zn －2e ＋2OH ===ZnO＋H 2O ，故A 错误；用电池总反应式
减去负极反应式可得正极反应式：2MnO 2＋2e ＋2H 2O===2MnO(OH)＋2OH ，故B 错误，
D 正确；电子不能流经电解液，只能在外电路中流动，C 错误。答案：D
6．(2011·广东理综) 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述
不正确的是( )
A ．a 和b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B ．a 和b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu 2＋2e ===Cu ＋－－－－－－－
C ．无论a 和b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D ．a 和b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2向铜电极移＋
动
解析：本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电板反应、现象和电极反应式的
书写等的掌握情况。a 、b 不连接，未形成原电池，Cu 2与Fe 在接触面上直接反应，A 项正＋
确；a 、b 用导线连接，铜片作正极，Cu 2在该电极上得电子，B 项正确；a 、b 连接与否，＋
溶液中的Cu 2均得电子发生还原反应生成Cu ，Fe 均失电子发生氧化反应生成Fe 2，故溶液＋＋
均从蓝色逐渐变成浅绿色，C 项正确；a 与电源正极相连时，Cu 片作阳极，Cu 2向Fe 电极＋
移动，D 项错误。答案：D
7．目前人们正在研究开发一种高能电池——钠—硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以
放电β－Al 2O 3陶瓷作固体电解质，反应式为：2Na ＋x S 充电Na 2S x 。下列说法正确的是( )
A ．此电池放电时的正极反应式为S ＋2e ===S2 －－
B ．充电时电池的负极与电源的正极相连
C ．可以将电解质换成更易导电的水溶液
D ．消耗46 g Na时，电路中转移2 mol电子
解析：此电池放电时的正极反应式为x S ＋2e ===Sx 2；充电时电池的负极应与电源的负极相－－
连；钠易与水反应，不能用水溶液作电解质溶液。答案：D
8．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为：
C 2H 5OH ＋3O 2===2CO2＋3H 2O ，下列说法错误的是( )
A ．电池工作时，质子向电池的正极迁移
B ．电池工作时，电流由b 极沿导线流向a 极
C ．a 为负极，电极反应式是C 2H 5OH ＋3H 2O ＋ 12e ===2CO2＋12H
D ．b 为正极，电极反应式是4H ＋O 2＋4e ===2H2O
解析：本题以燃料电池为依托考查电化学原理。负极上发生的是氧化反应，乙醇应失电子，
所以C 错误。答案：C
9．（双选）下列关于原电池的叙述中，正确的是 BD
A ．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B ．在原电池工作时，负极上反生氧化反应
C ．原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动
D ．电子从负极经外电路流向正极
10．用铜片、银片、Cu(NO3) 2溶液、AgNO 3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO 3的U 形
管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是:C
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag + + e ＝Ag －＋－－＋
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO 3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A ．①② B ．②③ C ．②④ D ．③④
11．（双选）电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH 溶液，
其电极反应是：Zn + OH－2e ＝ZnO + H2O, Ag2O + H2O + 2e－＝2Ag + 2OH。下列判断
正确的是:BC
A ．锌为正极，Ag 2O 为负极
B ．锌为负极，Ag 2O 为正极
C ．原电池工作时，负极区溶液pH 减小
D ．原电池工作时，负极区溶液pH 增大
12．如右图所示，烧杯中盛的是水，
铁圈和银圈直接相连，在接头处银圈
用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡，
小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是：D
A ．两圈仍然保持平衡 B ．有气泡产生，两圈摇摆不定
C ．铁圈向下倾斜 D ．银圈向下倾斜
13．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH 溶液中，然后分别向两极上通乙烷
和氧气，其电极反应式为：C2H6 + 18OH-14e-===2CO32-+12H20，2H20 + O2+4e-===4OH-，
有关此电池的推断正确的是 A
A ．电池工作过程中，溶液的pH 逐渐减小
－－－
B ．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2:1
C ．通乙烷的电极为正极
D ．正极发生氧化反应
14．科学家近来研究一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷
酸为电解质的燃料电池发电。电极反应为：C
A ．H2 + 2OH-===2H20+2e- B ．O2 + 4H++4e-==2H20
C ．H2 – 2e-===2H+ D ．O2+ 2H2O +4e-==4OH-
15．下列关于化学电源的叙述错误的是 B
A ．普通锌锰干电池石墨为正极
B ．铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极是负极板
C ．氢氧燃料电池的正极是通入氧气的一极
D ．碱性锌锰干电池的比能量和储存时间比普通锌锰干电池高
16．微型锂电池可作植入某些心脏病人体的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质使
固体电解质LiI 。其中导电离子是I-。下列有关说法正确的是：C
A ．正极反应：2Li – 2e-==2Li+ B ．负极反应：I2 + 2e-==2I-
C ．总反应：2Li + I2===2I- D ．金属锂做正极
二、非选择题
17．现有如下两个反应：
A ．NaOH ＋HCl===NaCl＋H 2O
B ．Cu ＋2Ag ===2Ag＋Cu 2 ＋＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果不能，说明其原因_________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式及反应类型(氧化或还原) ，电解质溶液名
称：
①负极：____________，_________________________________________________，
____________；
②正极：____________，________________________________________，
____________；
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________ g，电解质溶液为：______。
解析：(3)根据电池反应式Cu ＋2Ag ===2Ag＋Cu 2可知，Cu 失电子作负极，负极材料＋＋
是Cu ，正极材料应是比铜还不活泼的物质；Ag 得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO 3
溶液(因为Ag 只能与NO 3大量共存) 。
答案：(1)A.不能 B ．可以
＋－＋
(2)A反应属非氧化还原反应，没有电子转移
(3)①Cu Cu －2e ===Cu2 氧化反应 ②碳棒、Ag 、铂、金(任选一种) 2Ag ＋2e －＋＋－
===2Ag 还原反应 108 AgNO 3溶液
18．钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。全钒液流储能电池是
利用不同价态离子对发生的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图
所示。
(1)当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为______________________。
(2)充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由____________色变为____________色。
(3)放电过程中氢离子的作用是________________和____________；充电时若转移的电
子数为3.01×1023，左槽溶液中n (H) 的变化量为____________。 ＋
解析：本题考查以钒为材料的化学原理题，涉及化学反应速率和电化学知识。(1)解题
关键是根据溶液中颜色变化，确定元素化合价变化，进而推断该装置是原电池还是电解池。
由图示知，电源或负载的正、负极已确定。原电池的正极发生还原反应，左槽中，黄变蓝即
为VO 2生成VO 2，V 的化合价从＋5降低为＋4，得一个电子，O 原子减少。从图中知，
其中H 发生了移动，参与反应，由此写出电极反应式VO 2＋2H ＋e ===VO2＋H 2O 。(2)＋＋＋－＋＋＋
作为原电池，左槽得电子(正极) ，而右槽失电子(负极) 。充电作为电解池处理，由右槽中V 3
＋得电子(阴极) ，对应化合价降低，即为V 3生成V 2，颜色由绿变为紫。(3)由电极反应式知，＋＋
＋H 参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。n ＝N /N A ＝3.01×1023/6. 02×1023＝0.5
(mol)，充电时，转移电子为0.5 mol时，左室发生氧化反应：VO 2＋H 2O －e ===VO2＋2H ＋－＋
＋，右室发生还原反应：V 3＋e ===V2，由于SO 42不能迁移，这样右室的负电荷多了0.5 mol，＋－＋－
＋＋由电荷守恒知，需要左室迁移0.5 mol H进入右室。左槽中H 物质的量变化量为0.5 mol。
答案：(1)VO2＋2H ＋e ===VO2＋H 2O ＋＋－＋
(2)绿 紫
(3)参与正极反应 通过交换膜定向移动，使电流通过溶液 0.5 mol
19．熔融碳酸盐燃料电池(MCFS)，发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例
Li 2CO 3和Na 2CO 3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以
煤气(CO、H 2的体积比为1∶1) 直接作燃料，其工作原理如图所示。
请回答下列问题：
(1)B极为____________极，发生____________(填“氧化”或“还原”) 反应。
(2)电池总反应为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以此电源电解足量的CuSO 4溶液，阳极产生气体0.56 L(已换算为标准状况) ，则阴极
产物的质量为____________ g。电解后溶液体积为1 L，溶液的pH 约为____________。
(4)电池中的电解质碳酸钠形成的水溶液体系不能用带玻璃塞的试剂瓶保存，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用
离子方程式表示) 。
解析：(2)由图可知产物为CO 2、H 2O ，且CO 、H 2的体积比为1∶1，即可写出方程式；
(3)阳极4OH －4e ===O2↑＋2H 2O ，产生0.025 mol的O 2，则消耗0.1 mol OH、失0.1 mol
电子，生成H 为0.1 mol，所以阴极得0.1 mol电子，依Cu 2＋2e ===Cu可知生成0.05 mol ＋＋－－－－
Cu ；(4)碳酸钠水解呈碱性，能腐蚀玻璃，使塞与瓶粘在一起。
答案：(1)正 还原
(2)CO＋H 2＋O 2===CO2＋H 2O
(3)3.2 1
(4)CO32＋H 2O HCO 3＋OH －－－
20．盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜（CH 3COO ）Cu ，将产生两种影响生产速率的
因素，其一是：
其二是：
21．分析右图，按下列要求写出有关的电极反应式或化学方程式：
（1）石墨棒上发生的电极反应式为：
（2）铁棒上发生的电极反应式为：
（3）溶液中发生反应的化学方程式为：
22．常用锌锰干电池在放电时的总反应可表示为:
Zn +2MnO2 +2NH4+===Zn2++Mn2O 3 +2NH3 +H20该电池Zn 作负极，发生
（填“氧化”或“还原”）反应；若电池放电时，有0.1mol 电子转移，消耗Zn 的质量是 g
23. 化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni ）镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为
Cd + 2NiO(OH) + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2；已知Ni(OH)2和 Cd(OH0)2均
难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是：B
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A ．①③ B ．②④ C ．①④ D ．②③
（2）废弃的镍镉电池已成为严重的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方
米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为：
（3）另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属，其相对原子质量为7，由于它的的比
容量（单位质量电板材料所能转换的电量）特别大而广泛用于心脏起搏器，一般使用时间可
长达十年。它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为Li +MnO2===LiMnO2
试回答：锂电池比容量特别大的原因是：
锂电池中的电解质溶液需用废水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用
化学方程式表示其原因：
24．（1）今有2H 2 + O2=====================2H20反应构成燃料电视，则负极应通入
，正极反应式为
（2）如把KOH （aq ）改为H 2SO 4作电解质，则负极反应式为
（3）上面（1）和（2）的电解质溶液不同，反应进行后，其溶液的pH 各有什么变化？（1）
中 ；（2）中 。
（4）如把H 2改为CH 4，KOH(aq)作电解质，则电极负极反应式为
正极反应式为 ：
25．市场上出售的热敷袋，其主要成分是铁粉、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋
启用前用塑料袋使其余空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻一搓就会放出热量，用完后打开，
会发现有大量铁锈存在，根据以上事实填空：
（1）热敷袋是利用了 放出热量
（2）炭粉的作用是 ，加入氯
化钠的主要作用是
（3）写出有关的电极反应式和化学反应的方程式：
第四章 原电池和化学电源
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写
燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一
定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介
绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。
一、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt ）或石墨做电极材料，负极通入H 2，正极通入 O 2，
总反应为：2H 2＋O 2＝2H 2O
电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：
1．电解质是KOH 溶液（碱性电解质）
负极发生的反应为：H 2＋2e ＝2H ,2H ＋2OH ＝2H 2O, 所以：
负极的电极反应式为：H 2 – 2e＋2OH ＝2H 2O ；
正极是O 2得到电子，即：O 2＋4e ＝2O 2 ，O 2 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H 2O －－－－－－＋＋－
生成OH 即：2O 2＋2H 2O ＝4OH ，因此，正极的电极反应式为：O 2＋H 2O ＋4e ＝4OH 。 －－－－－
2．电解质是H 2SO 4溶液（酸性电解质）
负极的电极反应式为：H 2 ＋2e ＝2H
正极是O2得到电子，即：O 2＋4e ＝2O 2 ，O 2在酸性条件下不能单独存在，只能结合H －－－－＋
＋生成H 2O 即：O 2＋2 H＝H 2O ，因此 －＋
正极的电极反应式为：O 2＋4H ＋4e ＝2H 2O(O2＋4e ＝2O 2 ，2O 2＋4H ＝2H 2O) ＋－－－－＋
3. 电解质是NaCl 溶液（中性电解质）
负极的电极反应式为：H 2 ＋2e ＝2H －＋ 正极的电极反应式为：O 2＋H 2O ＋4e ＝4OH
－－－说明： 1. 碱性溶液反应物、生成物中均无H ；2. 酸性溶液反应物、生成物中均无OH ；
3. 中性溶液反应物中无H 和OH ；4. 水溶液中不能出现O 2。 ＋－－＋
二、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极, 用碱或酸作为电解质：
1． 碱性电解质（KOH 溶液为例）
总反应式：2CH 4O ＋3O 2 ＋4KOH ＝ 2K 2CO 3＋6H 2O
正极的电极反应式为：3O 2＋12e ＋6H 2O ＝12OH
负极的电极反应式为：CH 4O －6e ＋8OH ＝CO 32＋ 6H 2O －－－－－
2. 酸性电解质（H 2SO 4溶液为例）
总反应： 2CH 4O ＋3O 2＝2CO 2＋4H 2O
正极的电极反应式为：3O 2＋12e ＋12H ＝6H 2O
负极的电极反应式为：2CH 4O －12e ＋2H 2O ＝12H ＋ 2CO 2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同
三、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极, 电解质溶液为KOH ，生成的CO 2还要与KOH 反应生成
K 2CO 3，所以总反应为：CH 4＋2KOH ＋ 2O 2＝K 2CO 3＋3H 2O 。
负极发生的反应：CH 4 – 8e＋8OH ＝CO 2＋6H 2O CO 2＋2OH ＝ CO 32＋H 2O ，所以： －－－－－＋－＋
负极的电极反应式为：CH 4＋10 OH＋8e ＝CO 32＋7H 2O －－－
正极发生的反应有：O 2＋4e ＝2O 2 和O 2＋H 2O ＝2OH 所以： －－－－
正极的电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e ＝4OH
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式
四、铝—空气—海水电池：我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海
水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就
会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al －12e ＝4Al 3；正极的电极反应式为：3O 2＋6H 2O ＋12e ＝12OH －＋－
－－－
总反应式为：4Al ＋3O 2＋6H 2O ＝4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换, 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.
一、选择题
1．(2012·德州模拟) 下列说法正确的是( )
A ．构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B ．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
C ．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀H 2SO 4反应
D ．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
解析：构成原电池的材料可以是非金属，如碳棒；电子流出的极为负极，发生氧化反应；
粗锌可与稀H 2SO 4构成原电池加速反应的进行；原电池反应后，电极产物仍会具有一定的
能量，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能。答案：C
2．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
C ．两烧杯中溶液的pH 均增大 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 D ．产生气泡的速率甲比乙慢
解析：甲池中锌与铜用导线连接后浸入稀H 2SO 4中，形成原电池，乙池中仅发生锌与
H 2SO 4的反应。所以甲池中铜片表面有气泡产生，乙池不构成原电池，两池中c (H) 均减小，
甲池中产生气泡的速率比乙快。答案：C
3．(2012·威海质检) 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时
放电间保持稳定的放电电压，高铁电池的总反应为：3Zn ＋2K 2FeO 4 ＋8H 2O 充电3Zn(OH)2
＋2Fe(OH)3＋4KOH 。下列叙述不正确的是( )
A ．放电时锌作负极
B ．充电时氢氧化铁被氧化
C ．放电时溶液的碱性增强
D ．充电时转移3 mol e，有2 mol FeO42被还原 －－＋
解析：由电池反应知，Zn 从0价变为＋2价，失去电子，Zn 作原电池的负极，A 项正确；
充电时，Fe(OH)3中的＋3价的铁被氧化为K 2FeO 4中的＋6价的铁，B 项正确；放电时，生
成OH ，对应的溶液碱性增强，C 项正确；放电时，此反应转移6 mol e，对应有2 mol FeO42－－
－被还原，D 项错误。答案：D
4．如右图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用
导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，可以听到蜂鸣器发
出音乐声，则下列有关说法中不正确的是( )
A ．该原电池的负极反应为：Mg －2e ===Mg2 －＋
B ．电流方向：Mg ―→蜂鸣器―→Cu
C ．电路上流过1 mol电子时，在铜电极上产生的气体(标准状况) 为11.2 L
D ．若将蜂鸣器换成电源，则阳极反应为：Cu －2e ===Cu2 －＋
解析：在该装置中Mg 作负极，电子流向为Mg ―→蜂鸣器―→Cu ，电流方向与电子流向相
反。答案：B
5．(2012·苏州月考) 被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片(在其一边镀锌，在其
另一边镀二氧化锰) 作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总
反应为Zn ＋2MnO 2＋H 2O===ZnO＋2MnO(OH)
下列说法正确的是( )
A ．该电池的正极为锌
B ．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C ．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023
D ．电池正极反应式为MnO 2＋e ＋H 2O===MnO(OH)＋OH
解析：该电池的负极反应式为Zn －2e ＋2OH ===ZnO＋H 2O ，故A 错误；用电池总反应式
减去负极反应式可得正极反应式：2MnO 2＋2e ＋2H 2O===2MnO(OH)＋2OH ，故B 错误，
D 正确；电子不能流经电解液，只能在外电路中流动，C 错误。答案：D
6．(2011·广东理综) 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述
不正确的是( )
A ．a 和b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B ．a 和b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu 2＋2e ===Cu ＋－－－－－－－
C ．无论a 和b 是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D ．a 和b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2向铜电极移＋
动
解析：本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电板反应、现象和电极反应式的
书写等的掌握情况。a 、b 不连接，未形成原电池，Cu 2与Fe 在接触面上直接反应，A 项正＋
确；a 、b 用导线连接，铜片作正极，Cu 2在该电极上得电子，B 项正确；a 、b 连接与否，＋
溶液中的Cu 2均得电子发生还原反应生成Cu ，Fe 均失电子发生氧化反应生成Fe 2，故溶液＋＋
均从蓝色逐渐变成浅绿色，C 项正确；a 与电源正极相连时，Cu 片作阳极，Cu 2向Fe 电极＋
移动，D 项错误。答案：D
7．目前人们正在研究开发一种高能电池——钠—硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以
放电β－Al 2O 3陶瓷作固体电解质，反应式为：2Na ＋x S 充电Na 2S x 。下列说法正确的是( )
A ．此电池放电时的正极反应式为S ＋2e ===S2 －－
B ．充电时电池的负极与电源的正极相连
C ．可以将电解质换成更易导电的水溶液
D ．消耗46 g Na时，电路中转移2 mol电子
解析：此电池放电时的正极反应式为x S ＋2e ===Sx 2；充电时电池的负极应与电源的负极相－－
连；钠易与水反应，不能用水溶液作电解质溶液。答案：D
8．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为：
C 2H 5OH ＋3O 2===2CO2＋3H 2O ，下列说法错误的是( )
A ．电池工作时，质子向电池的正极迁移
B ．电池工作时，电流由b 极沿导线流向a 极
C ．a 为负极，电极反应式是C 2H 5OH ＋3H 2O ＋ 12e ===2CO2＋12H
D ．b 为正极，电极反应式是4H ＋O 2＋4e ===2H2O
解析：本题以燃料电池为依托考查电化学原理。负极上发生的是氧化反应，乙醇应失电子，
所以C 错误。答案：C
9．（双选）下列关于原电池的叙述中，正确的是 BD
A ．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B ．在原电池工作时，负极上反生氧化反应
C ．原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动
D ．电子从负极经外电路流向正极
10．用铜片、银片、Cu(NO3) 2溶液、AgNO 3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO 3的U 形
管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是:C
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag + + e ＝Ag －＋－－＋
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO 3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A ．①② B ．②③ C ．②④ D ．③④
11．（双选）电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH 溶液，
其电极反应是：Zn + OH－2e ＝ZnO + H2O, Ag2O + H2O + 2e－＝2Ag + 2OH。下列判断
正确的是:BC
A ．锌为正极，Ag 2O 为负极
B ．锌为负极，Ag 2O 为正极
C ．原电池工作时，负极区溶液pH 减小
D ．原电池工作时，负极区溶液pH 增大
12．如右图所示，烧杯中盛的是水，
铁圈和银圈直接相连，在接头处银圈
用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡，
小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是：D
A ．两圈仍然保持平衡 B ．有气泡产生，两圈摇摆不定
C ．铁圈向下倾斜 D ．银圈向下倾斜
13．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH 溶液中，然后分别向两极上通乙烷
和氧气，其电极反应式为：C2H6 + 18OH-14e-===2CO32-+12H20，2H20 + O2+4e-===4OH-，
有关此电池的推断正确的是 A
A ．电池工作过程中，溶液的pH 逐渐减小
－－－
B ．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2:1
C ．通乙烷的电极为正极
D ．正极发生氧化反应
14．科学家近来研究一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷
酸为电解质的燃料电池发电。电极反应为：C
A ．H2 + 2OH-===2H20+2e- B ．O2 + 4H++4e-==2H20
C ．H2 – 2e-===2H+ D ．O2+ 2H2O +4e-==4OH-
15．下列关于化学电源的叙述错误的是 B
A ．普通锌锰干电池石墨为正极
B ．铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极是负极板
C ．氢氧燃料电池的正极是通入氧气的一极
D ．碱性锌锰干电池的比能量和储存时间比普通锌锰干电池高
16．微型锂电池可作植入某些心脏病人体的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质使
固体电解质LiI 。其中导电离子是I-。下列有关说法正确的是：C
A ．正极反应：2Li – 2e-==2Li+ B ．负极反应：I2 + 2e-==2I-
C ．总反应：2Li + I2===2I- D ．金属锂做正极
二、非选择题
17．现有如下两个反应：
A ．NaOH ＋HCl===NaCl＋H 2O
B ．Cu ＋2Ag ===2Ag＋Cu 2 ＋＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)如果不能，说明其原因_________________________________________________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式及反应类型(氧化或还原) ，电解质溶液名
称：
①负极：____________，_________________________________________________，
____________；
②正极：____________，________________________________________，
____________；
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________ g，电解质溶液为：______。
解析：(3)根据电池反应式Cu ＋2Ag ===2Ag＋Cu 2可知，Cu 失电子作负极，负极材料＋＋
是Cu ，正极材料应是比铜还不活泼的物质；Ag 得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO 3
溶液(因为Ag 只能与NO 3大量共存) 。
答案：(1)A.不能 B ．可以
＋－＋
(2)A反应属非氧化还原反应，没有电子转移
(3)①Cu Cu －2e ===Cu2 氧化反应 ②碳棒、Ag 、铂、金(任选一种) 2Ag ＋2e －＋＋－
===2Ag 还原反应 108 AgNO 3溶液
18．钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。全钒液流储能电池是
利用不同价态离子对发生的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图
所示。
(1)当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为______________________。
(2)充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由____________色变为____________色。
(3)放电过程中氢离子的作用是________________和____________；充电时若转移的电
子数为3.01×1023，左槽溶液中n (H) 的变化量为____________。 ＋
解析：本题考查以钒为材料的化学原理题，涉及化学反应速率和电化学知识。(1)解题
关键是根据溶液中颜色变化，确定元素化合价变化，进而推断该装置是原电池还是电解池。
由图示知，电源或负载的正、负极已确定。原电池的正极发生还原反应，左槽中，黄变蓝即
为VO 2生成VO 2，V 的化合价从＋5降低为＋4，得一个电子，O 原子减少。从图中知，
其中H 发生了移动，参与反应，由此写出电极反应式VO 2＋2H ＋e ===VO2＋H 2O 。(2)＋＋＋－＋＋＋
作为原电池，左槽得电子(正极) ，而右槽失电子(负极) 。充电作为电解池处理，由右槽中V 3
＋得电子(阴极) ，对应化合价降低，即为V 3生成V 2，颜色由绿变为紫。(3)由电极反应式知，＋＋
＋H 参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。n ＝N /N A ＝3.01×1023/6. 02×1023＝0.5
(mol)，充电时，转移电子为0.5 mol时，左室发生氧化反应：VO 2＋H 2O －e ===VO2＋2H ＋－＋
＋，右室发生还原反应：V 3＋e ===V2，由于SO 42不能迁移，这样右室的负电荷多了0.5 mol，＋－＋－
＋＋由电荷守恒知，需要左室迁移0.5 mol H进入右室。左槽中H 物质的量变化量为0.5 mol。
答案：(1)VO2＋2H ＋e ===VO2＋H 2O ＋＋－＋
(2)绿 紫
(3)参与正极反应 通过交换膜定向移动，使电流通过溶液 0.5 mol
19．熔融碳酸盐燃料电池(MCFS)，发明于1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例
Li 2CO 3和Na 2CO 3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以
煤气(CO、H 2的体积比为1∶1) 直接作燃料，其工作原理如图所示。
请回答下列问题：
(1)B极为____________极，发生____________(填“氧化”或“还原”) 反应。
(2)电池总反应为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以此电源电解足量的CuSO 4溶液，阳极产生气体0.56 L(已换算为标准状况) ，则阴极
产物的质量为____________ g。电解后溶液体积为1 L，溶液的pH 约为____________。
(4)电池中的电解质碳酸钠形成的水溶液体系不能用带玻璃塞的试剂瓶保存，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用
离子方程式表示) 。
解析：(2)由图可知产物为CO 2、H 2O ，且CO 、H 2的体积比为1∶1，即可写出方程式；
(3)阳极4OH －4e ===O2↑＋2H 2O ，产生0.025 mol的O 2，则消耗0.1 mol OH、失0.1 mol
电子，生成H 为0.1 mol，所以阴极得0.1 mol电子，依Cu 2＋2e ===Cu可知生成0.05 mol ＋＋－－－－
Cu ；(4)碳酸钠水解呈碱性，能腐蚀玻璃，使塞与瓶粘在一起。
答案：(1)正 还原
(2)CO＋H 2＋O 2===CO2＋H 2O
(3)3.2 1
(4)CO32＋H 2O HCO 3＋OH －－－
20．盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜（CH 3COO ）Cu ，将产生两种影响生产速率的
因素，其一是：
其二是：
21．分析右图，按下列要求写出有关的电极反应式或化学方程式：
（1）石墨棒上发生的电极反应式为：
（2）铁棒上发生的电极反应式为：
（3）溶液中发生反应的化学方程式为：
22．常用锌锰干电池在放电时的总反应可表示为:
Zn +2MnO2 +2NH4+===Zn2++Mn2O 3 +2NH3 +H20该电池Zn 作负极，发生
（填“氧化”或“还原”）反应；若电池放电时，有0.1mol 电子转移，消耗Zn 的质量是 g
23. 化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni ）镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为
Cd + 2NiO(OH) + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2；已知Ni(OH)2和 Cd(OH0)2均
难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是：B
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A ．①③ B ．②④ C ．①④ D ．②③
（2）废弃的镍镉电池已成为严重的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方
米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为：
（3）另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属，其相对原子质量为7，由于它的的比
容量（单位质量电板材料所能转换的电量）特别大而广泛用于心脏起搏器，一般使用时间可
长达十年。它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为Li +MnO2===LiMnO2
试回答：锂电池比容量特别大的原因是：
锂电池中的电解质溶液需用废水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用
化学方程式表示其原因：
24．（1）今有2H 2 + O2=====================2H20反应构成燃料电视，则负极应通入
，正极反应式为
（2）如把KOH （aq ）改为H 2SO 4作电解质，则负极反应式为
（3）上面（1）和（2）的电解质溶液不同，反应进行后，其溶液的pH 各有什么变化？（1）
中 ；（2）中 。
（4）如把H 2改为CH 4，KOH(aq)作电解质，则电极负极反应式为
正极反应式为 ：
25．市场上出售的热敷袋，其主要成分是铁粉、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋
启用前用塑料袋使其余空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻一搓就会放出热量，用完后打开，
会发现有大量铁锈存在，根据以上事实填空：
（1）热敷袋是利用了 放出热量
（2）炭粉的作用是 ，加入氯
化钠的主要作用是
（3）写出有关的电极反应式和化学反应的方程式：