高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 化學(xué)電源學(xué)案 新人教版選修4

《高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 化學(xué)電源學(xué)案 新人教版選修4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 化學(xué)電源學(xué)案 新人教版選修4（17頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 化學(xué)電源 [目標(biāo)導(dǎo)航]　1.了解化學(xué)電源的分類。2.熟悉幾種常見化學(xué)電源的組成及工作原理，會(huì)熟練書寫電極反應(yīng)式。3.了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池對(duì)環(huán)境的危害及處理方法。 一、化學(xué)電池 1．概念：是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?；瘜W(xué)電池的主要組成是電解質(zhì)溶液和浸在溶液中的正極和負(fù)極，使用時(shí)將兩極用導(dǎo)線接通，就有電流產(chǎn)生，因而獲得電能。 2．分類 【合作探究】 1．化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答案　化學(xué)電池的優(yōu)點(diǎn)是：①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。③易維護(hù)，可在各種環(huán)境下

2、工作。 2．判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)是什么？ 答案　(1)比能量：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是“(Wh)/kg”或“(Wh)/L”。 (2)比功率：即單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是“W/kg”或“W/L”。 (3)電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長短。 二、常見的化學(xué)電池 1．一次電池 (1)堿性鋅錳電池 ①組成： 正極：MnO2；負(fù)極：Zn；電解質(zhì)：KOH。 ②工作原理： 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正極反應(yīng)：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－。 總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Z

3、n(OH)2。 (2)鋅銀電池 ①組成： 負(fù)極：Zn，正極：Ag2O，電解質(zhì)：KOH。 ②工作原理： 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正極反應(yīng)：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。 總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次電池(以鉛蓄電池為例) (1)組成： 正極：PbO2；負(fù)極：Pb；電解質(zhì)：H2SO4溶液。 (2)工作原理： 鉛蓄電池是最常見的二次電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個(gè)過程，電極反應(yīng)式如下： ①放電 負(fù)極：Pb－2e－＋SO===PbSO4； 正極：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO==

4、=PbSO4＋2H2O； 總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ②充電 陰極：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(還原反應(yīng))； 陽極：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO(氧化反應(yīng))。 總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 ③鉛蓄電池的充、放電過程： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 3．燃料電池 (1)工作原理 ①連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。 ②燃料電池的電極本身不參與氧化還原反應(yīng)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。 ③工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不

5、斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出。 (2)氫氧燃料電池 ①電池組成：氫氧燃料電池以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑，鉑作電極。 ②工作原理：如圖所示，在負(fù)極室通入H2，它在Pt電極上被催化分解為H原子，再失去電子成為H＋進(jìn)入電解質(zhì)溶液，透過隔膜，進(jìn)入正極室；在正極室通入O2，經(jīng)過Pt電極的催化，O2、H＋在正極上放電生成H2O。 (3)電極方程式書寫 介質(zhì) 電池反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O 酸性(H＋) 負(fù)極 2H2－4e－===4H＋ 正極 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性(Na2SO4) 負(fù)極 2H2－4e－===4H＋ 正極 O2＋2H2O＋4e－

6、===4OH－ 堿性(OH－) 負(fù)極 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正極 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【合作探究】 1．如何給可充電電池充放電？其充放電過程的區(qū)別與聯(lián)系是什么？ 答案　(1)可充電電池充放電時(shí)電池的接法： 聯(lián)系：電池充電時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)和總反應(yīng)是放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的逆過程。 2．(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH_____________________________________________________________ (填“減小”、“增大”或“

7、不變”)。 (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH____________________________________________________________ (填“減小”、“增大”或“不變”)。 答案　(1)減小　減小　(2)減小　增大 3．閱讀教材，判斷下列關(guān)于“化學(xué)電池”的敘述是否正確。 (1)化學(xué)電池都是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置(　　) (2)化學(xué)電池通?？煞譃橐淮坞姵亍⒍坞姵睾腿剂想姵氐葞状箢?　　) (3)放電后不能再使用的電池稱為一次電池，如鋅錳干電池等(　　) (4)可充

8、電、放電循環(huán)進(jìn)行的鉛蓄電池、氫鎳電池等是二次電池(　　) (5)通過不斷充入燃料和氧化劑，連續(xù)使用的電池稱為燃料電池(　　) (6)氫氧燃料電池的正極和負(fù)極本身都不參與電極反應(yīng)(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√ 一、“久考不衰”的二次電池 【例1】　鉛蓄電池是化學(xué)電源，它工作時(shí)的電池總反應(yīng)為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試回答： (1)鉛蓄電池負(fù)極的電極材料是___________________________________________________。 (2)工作時(shí)該蓄電池正極的電極反應(yīng)式是____

9、________________________________________。 (3)鉛蓄電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的密度________，pH________(填“減小”、“增大”或“不變”)。 解析　(1)由電池總反應(yīng)可知，Pb發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Pb是負(fù)極。 (2)正極上的反應(yīng)是PbO2―→PbSO4，則必然有H2SO4參加：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O(負(fù)極反應(yīng)為Pb－2e－＋SO===PbSO4，將正極、負(fù)極反應(yīng)合并，與題給總反應(yīng)相符)。 (3)在鉛蓄電池的工作過程中，Pb被氧化，H2SO4被消耗，所以溶液的密度減小，pH增大。 答案　(1)Pb　

10、(2)PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　(3)減小　增大  【歸納總結(jié)】 1．可充電電池電極極性和兩極反應(yīng)物的判斷 判斷電池放電時(shí)電極極性和參加反應(yīng)的物質(zhì)，可先標(biāo)出放電(原電池)總反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，失去電子的一極為負(fù)極，該物質(zhì)即為負(fù)極參加反應(yīng)的物質(zhì)；得到電子的一極為正極，該物質(zhì)即為正極參加反應(yīng)的物質(zhì)。若判斷電池充電時(shí)電極極性和參加反應(yīng)的物質(zhì)，可直接利用陽極反應(yīng)為放電時(shí)的正極反應(yīng)倒置，陰極反應(yīng)為放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)倒置，進(jìn)行判斷。 2．電極反應(yīng)的書寫方法 書寫可充電電池電極反應(yīng)，一般都是先書寫放電的電極反應(yīng)。書寫放電的電極反應(yīng)時(shí)，一般分三步書寫：第一，先標(biāo)出原

11、電池總反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)；第二，寫出一個(gè)比較容易書寫的電極反應(yīng)(書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存)；第三，在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)減去寫出的電極反應(yīng)即得另一電極反應(yīng)。 充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過程相反，充電的陽極反應(yīng)為放電正極反應(yīng)的逆過程，充電的陰極反應(yīng)為放電負(fù)極反應(yīng)的逆過程。 3．溶液中離子的移動(dòng)方向判斷 放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極；充電時(shí)，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。 4．pH變化規(guī)律 若電極反應(yīng)消耗OH－(H＋)，則電極周圍溶液的pH減小(增大)，若電極反應(yīng)生成H＋(OH－)，則電極周圍溶液的pH減小(增大

12、)；若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OH－(H＋)，則溶液的pH減小(增大)，若總反應(yīng)的結(jié)果是生成H＋(OH－)，則溶液的pH減小(增大)；若兩極消耗或生成的 OH－(H＋)的物質(zhì)的量相等，則溶液的pH變化規(guī)律視溶液的酸堿性及是否有水生成而定，應(yīng)具體分析。 變式訓(xùn)練1 高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是(　　) A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO

13、＋4H2O C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng) 答案　C 解析　根據(jù)題給總反應(yīng)式，高鐵電池放電時(shí)必定是鋅為負(fù)極失去電子，被氧化；高鐵酸鉀在正極得到電子，被還原。充電時(shí)，陽極上氫氧化鐵被氧化成高鐵酸鉀。放電時(shí)正極附近生成OH－，堿性增強(qiáng)。 二、“一池多變”的燃料電池 【例2】　以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。 (1)酸性條件燃料電池總反應(yīng)式：__________________________________________________。 正極反應(yīng)式：_______________

14、____________________________________________________。 負(fù)極反應(yīng)式：________________________________________________________________。 (2)堿性條件燃料電池總反應(yīng)式：__________________________________________________。 正極反應(yīng)式：___________________________________________________________________。 負(fù)極反應(yīng)式：_____________________

15、_______________________________________________。 (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)燃料電池 總反應(yīng)式：______________________________________________________________________。 正極反應(yīng)式：____________________________________________________________________。 負(fù)極反應(yīng)式：________________________________________________________________

16、____。 (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電池總反應(yīng)式： _______________________________________________________________________________。 正極反應(yīng)式：___________________________________________________________________。 負(fù)極反應(yīng)式：____________________________________________________________________。 答案　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O

17、2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O (4)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋4CO2＋8e－===4CO CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O 【方法規(guī)律】 (1)書寫燃料電池的總反應(yīng)方程式時(shí)就相當(dāng)于燃料燃燒，然后看一下產(chǎn)物與所用電解質(zhì)是否能發(fā)生反

18、應(yīng)，若能發(fā)生反應(yīng)，電解質(zhì)溶液也參與反應(yīng)，要寫在總反應(yīng)方程式中。 (2)燃料電池正極反應(yīng)物是氧氣，正極反應(yīng)的本質(zhì)都是氧氣得電子生成O2－，發(fā)生還原反應(yīng)，故正極反應(yīng)式的基礎(chǔ)都是O2＋4e－===2O2－。 (3)正極產(chǎn)生的O2－的存在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有著密切的關(guān)系。 變式訓(xùn)練2　美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器的鎂－過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。以下說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．電池的負(fù)極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋ B．電池工作時(shí)，H＋向負(fù)極移動(dòng) C．電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大 D．電池總反應(yīng)式是M

19、g＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 答案　B 解析　Mg－H2O2燃料電池中Mg作負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋，Pt作正極：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，總反應(yīng)式為Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使c(H＋)減小，pH增大，且H＋移向正極。 1．下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．依據(jù)原電池的原理設(shè)計(jì)出了化學(xué)電源 B．原電池是化學(xué)電源的雛形 C．判斷電池的正、負(fù)極只需看其正、負(fù)極材料的活潑性 D．氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電源的能量來源 答案　C 解析　判斷電池的正、負(fù)極不僅與電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液有關(guān)。 2．鉛

20、蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時(shí)的電池反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列結(jié)論正確的是(　　) A．Pb為正極，被氧化 B．溶液的pH不斷減小 C．SO只向PbO2處移動(dòng) D．電解質(zhì)溶液pH不斷增大 答案　D 解析　由題給電極反應(yīng)可以看出H2SO4不斷被消耗，故pH不斷增大，所以B錯(cuò)，D對(duì)；由Pb元素化合價(jià)的變化，可以看出Pb是負(fù)極，所以A不正確；原電池工作時(shí)，整個(gè)電路中負(fù)電荷的流向是一致的，外電路中，電子由Pb極流向PbO2極；內(nèi)電路中，負(fù)電荷(SO和OH－)移向Pb極，所以C不正確。 3．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中

21、有廣泛應(yīng)用，有一種鋅銀電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，總反應(yīng)為Ag2O＋Zn＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 根據(jù)上述反應(yīng)式，判斷下列敘述中正確的是(　　) A．在使用過程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大 B．在使用過程中，電子由Ag2O經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負(fù)極，Ag2O是正極 D．Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生氧化反應(yīng) 答案　C 解析　根據(jù)電極反應(yīng)可知Zn失電子被氧化而溶解，Ag2O得電子被還原，故Zn是負(fù)極，Ag2O是正極，所以C正確

22、；負(fù)極(即Zn極)在反應(yīng)時(shí)消耗OH－，則負(fù)極區(qū)溶液的pH應(yīng)減小，故A錯(cuò)誤；發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子從Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，故B錯(cuò)誤；在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。 4．一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O、7H2O＋7/2O2＋14e－===14OH－，有關(guān)此電池的推斷正確的是(　　) A．通氧氣的電極為負(fù)極 B．參加反應(yīng)的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2 C．放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度不變

23、 D．電解質(zhì)溶液中，CO向正極移動(dòng) 答案　B 解析　燃料電池中，燃料為負(fù)極，氧氣為正極，A不正確；由于KOH參與電極反應(yīng)，所以KOH的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，CO幾乎不移動(dòng)，D不正確。 5．我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列說法不正確的是(　　) A．正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極 C．以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積 D．該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用 答案　B

24、 解析　該原電池負(fù)極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，工作時(shí)電子由負(fù)極流向正極，而電流由正極流向負(fù)極，答案為B。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、常見的化學(xué)電池 1．下列說法正確的是(　　) A．堿性鋅錳電池是二次電池 B．鉛蓄電池是一次電池 C．二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生 D．燃料電池的活性物質(zhì)大量?jī)?chǔ)存在電池內(nèi)部 答案　C 解析　堿性鋅錳電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池。 2．下列有關(guān)電池的說法不正確的是(　　) A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池 B．鋅銅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向

25、鋅電極 C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 答案　B 解析　鋅銅原電池中，電子從負(fù)極鋅沿外電路流向正極銅。 3．生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是 2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4。 下列對(duì)鉛蓄電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．需要定期補(bǔ)充硫酸 B．工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO2是正極 C．工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小 答案　A 解析　鉛蓄電池放電時(shí)相當(dāng)于原電池，Pb是負(fù)極，PbO2是正極，負(fù)

26、極發(fā)生的反應(yīng)是Pb失去電子生成Pb2＋，Pb2＋與溶液中的SO生成PbSO4沉淀；放電時(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫酸相等，在電池制備時(shí)，PbSO4的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說明H2SO4不用補(bǔ)充；放電時(shí)，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。 4．氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)，它是以鉑作電極，KOH溶液作電解質(zhì)，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，負(fù)極反應(yīng)為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，下列敘述不正確的是(　　) A．H2在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) B．燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100% C．是一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置

27、D．供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O 答案　B 解析　該燃料電池中，通H2的電極作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通O2的電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O，是一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率雖然比燃料直接燃燒時(shí)高，但也達(dá)不到100%。 二、根據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式分析電池的有關(guān)變化 5．Mg—AgCl電池是一種用海水激活的一次電池，在軍事上用作電動(dòng)魚雷的電池，電池的總反應(yīng)可表示為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列關(guān)于該電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．該電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag B．該電池的負(fù)

28、極材料可以用金屬鋁代替 C．有24 g Mg被氧化時(shí)，可還原得到108 g Ag D．裝有該電池的魚雷在水中進(jìn)行時(shí)，海水作為電解質(zhì)溶液 答案　C 解析　A項(xiàng)，由電池反應(yīng)方程式看出，Mg是還原劑、AgCl是氧化劑，故金屬M(fèi)g作負(fù)極，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A正確；B項(xiàng)，該電池的負(fù)極材料可以用金屬鋁代替，故B正確；C項(xiàng)，電極反應(yīng)式：Mg－2e－===Mg2＋，24 g Mg即1 mol被氧化時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是2 mol，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可還原得到216 g Ag，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，因?yàn)樵撾姵啬鼙缓Ｋせ?，海水可以作為電解質(zhì)溶液，故

29、D正確。故答案選C。 6．甲醇燃料電池(DMFC)可用于筆記本電腦、汽車、遙感通訊設(shè)備等，它的一極通入甲醇，一極通入氧氣；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子(H＋)。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－===2H2O。下列敘述中不正確的是(　　) A．負(fù)極的反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ B．電池的總反應(yīng)式是2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O C．電池工作時(shí)，H＋由正極移向負(fù)極 D．電池工作時(shí)，電子從通入甲醇的一極流出，經(jīng)外電路流入通氧氣的一極 答案　C 解析　首先判斷出通入甲醇的一極失去電子作負(fù)極，通

30、入氧氣的一極得到電子作正極。電池總反應(yīng)式減去氧氣在正極的電極反應(yīng)式，就得到了負(fù)極反應(yīng)式，A項(xiàng)正確；電池工作時(shí)， H＋移向正極而不是移向負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是(　　) A．LiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為＋1價(jià) B．該電池的總反應(yīng)式為2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋ D．充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS 答案　B 解析　

31、由正極的電極反應(yīng)式知，在負(fù)極上Li失去電子被氧化，所以LiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為0價(jià)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Li－2e－=== 2Li＋，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池的總反應(yīng)式為正、負(fù)極的電極反應(yīng)式之和：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B項(xiàng)正確；由于充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以陰極的電極反應(yīng)式為2Li＋＋2e－===2Li，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 三、新型電池的開發(fā)利用 8．科學(xué)家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對(duì)該燃料電池的說法不正確的是(　　)

32、A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極 B．該電池的總反應(yīng)是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．電路中每通過5 mol電子，約有5.6 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化 D．通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為 C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 答案　A 解析　該燃料電池的化學(xué)原理是C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，D正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－===2O2－，產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)。 9．MFC(Microbial F

33、uel Cell)是一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置，其在廢水處理和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。如圖為污水(主要溶質(zhì)為葡萄糖)處理的實(shí)驗(yàn)裝置，下列有關(guān)該裝置的說法正確的是(　　) A．為加快處理速度，裝置需在高溫環(huán)境中工作 B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋ C．放電過程中，H＋由正極向負(fù)極移動(dòng) D．裝置工作過程中，溶液的酸性逐漸增強(qiáng) 答案　B 解析　微生物不能在高溫環(huán)境中存活，A項(xiàng)錯(cuò)誤。H＋在負(fù)極上產(chǎn)生，H＋由負(fù)極向正極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。負(fù)極產(chǎn)生的H＋與正極產(chǎn)生的OH－恰好結(jié)合生成水，故溶液的酸性不會(huì)增強(qiáng)，

34、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.如圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是(　　) A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 答案　C 解析　A項(xiàng)，該系統(tǒng)有太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能多種能量轉(zhuǎn)化形式，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)，裝置Y為原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)是H2發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)；C項(xiàng)，裝置X為電解池，其作用是將水轉(zhuǎn)化為燃料(氫氣)和氧化劑(氧氣)，C項(xiàng)正

35、確；D項(xiàng)，化學(xué)能與電能間不可能完全轉(zhuǎn)化，D項(xiàng)錯(cuò)。 [能力提升] 11．某原電池中，電解質(zhì)溶液為KOH(aq)，向負(fù)極通入C2H4或Al(g)，向正極通入O2或Cl2。試完成下列問題： (1)當(dāng)分別通入C2H4和O2時(shí)： ①正極反應(yīng)：____________________________________________________________________； ②負(fù)極反應(yīng)：____________________________________________________________________； ③電池總反應(yīng)：________________________

36、__________________________________________。 (2)當(dāng)分別通入少量Al(g)和Cl2時(shí)： ①正極反應(yīng)：____________________________________________________________________； ②負(fù)極反應(yīng)：____________________________________________________________________； ③電池總反應(yīng)：__________________________________________________________________。 答案

37、　(1)①3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ ②C2H4＋16OH－－12e－===2CO＋10H2O ③C2H4＋3O2＋4OH－===2CO＋4H2O (2)①3Cl2＋6e－===6Cl－ ②2Al(g)－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O ③2Al(g)＋3Cl2＋8OH－===2AlO＋6Cl－＋4H2O 12．設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－?；卮鹑缦聠栴}： (1)以丁烷代表汽油，寫出

38、這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________ ________________________________________________________________。 (2)寫出這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)：______________________________________________ _______________________________________________________________________________。 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)：_______________________________________________

39、_________________。 固體電解質(zhì)里的O2－的移動(dòng)方向是________________________________________________。 向外電路釋放電子的電極是______________________________________________________。 答案　(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (2)O2＋4e－===2O2－　C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O　向負(fù)極移動(dòng)　負(fù)極 解析　由原電池原理知：負(fù)極失電子后經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極，根據(jù)電中性關(guān)系，內(nèi)電路中，O2－向負(fù)極移動(dòng)。 [拓展探究]

40、 13．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉。鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答： (1)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化的主要形式是____________________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開_______(用a、b表示)。 (2)負(fù)極反應(yīng)式為________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因是_____________________________________________________ _________________________________________________________________

41、______________。 (4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下： Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是______，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是______。 ②已知LiH固體密度為0.82 gcm－3，用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比值為____________。 ③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為_______

42、_mol。 答案　(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋流向b (2)H2－2e－＋2OH－===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快反應(yīng)速率 (4)①Li　H2O?、?.7110－4(或)　③32 解析　(1)原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，其中H2在負(fù)極失電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)極為H2失電子生成H＋，但溶液為KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)鉑粉的接觸面積大，可以增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，可以加快反應(yīng)速率。(4)①反應(yīng)Ⅰ中Li從0價(jià)升至＋1價(jià)，作還原劑，反應(yīng)Ⅱ中H2O中的H從＋1

43、價(jià)降至0價(jià)，作氧化劑。②在反應(yīng)Ⅰ中當(dāng)吸收10 mol H2時(shí)，生成20 mol LiH，V＝＝10－3 L＝195.1210－3 L，則＝＝8.7110－4。③反應(yīng)Ⅱ中20 mol LiH可生成20 mol H2，實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20 mol80%＝16 mol，每1 mol H2生成H2O時(shí)，轉(zhuǎn)移2 mol電子，故導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為16 mol2＝32 mol。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375