人教版 选择性必修1 化学反应原理 第2课时　化学电源(01).DOCX

1、第第 2 课时课时化学电源化学电源 【课程标准要求】 1.了解常见化学电源的工作原理。 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。 一、化学电源 1.化学电源的分类 化学电源包括一次电池、 二次电池和燃料电池等， 原电池是各种化学电源的雏形。 普通锌锰电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池。 2.判断电池优劣的主要标准 3.化学电池回收利用 废旧电池中含重金属和酸、碱等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约资 源。 【微自测】 1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)一次电池也叫干电池，其活性物质被消耗后不能再生() (2)二次电池也叫可充电电池，

2、通过充电可使其活性物质再生() (3)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池() (4)化学电源与其他能源相比，具有携带方便，可制成各种形状等优点() (5)比能量与比功率是判断电池优劣的主要标准() 二、常见化学电源 1.一次电池(以碱性锌锰电池为例) 2.二次电池(以铅酸蓄电池为例) 3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池 氢氧燃料电池用 Pt 作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生 氧化反应和还原反应，电池总反应是 2H2O2=2H2O。 氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 介质负极反应式正极反应式 酸性H22e =2H 1 2O 22H 2e=H2O 中性H22e =2H

3、 H2O1 2O 22e =2OH 碱性 H2 2e 2OH =2H2O H2O1 2O 22e =2OH 其他燃料电池 燃料电池具有广阔的发展前景，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体均可作燃 料电池的燃料。 (3)燃料电池的能量利用率高，且可以做到污染物的少排放甚至零排放，因此又被 誉为“绿色发电站”。 【微自测】 2.下列说法正确的是() A.普通锌锰电池是一次电池，碱性锌锰电池是二次电池 B.铅酸蓄电池是一次电池，锂离子电池是二次电池 C.燃料电池的能量转化率可达 100% D.废旧电池集中处理的主要原因是防止电池中的重金属、酸和碱等物质污染水源 及土壤 答案D 解析一次电池是放电后不能

4、再充电使其复原的电池，如普通锌锰电池、碱性锌 锰电池等；二次电池又称可充电电池或蓄电池，放电后可通过充电的方法使活性 物质再生而继续使用的电池，如铅酸蓄电池、锂离子电池等，A、B 项错误；燃 料电池除将化学能转化为电能外， 还有一部分转化为热能， 能量转化率小于100%， C 项错误；电池中的重金属、酸和碱等物质会污染土壤和水源，需要集中处理， D 项正确。 一、一、可充电电池可充电电池(二次电池二次电池)的反应原理的反应原理 【活动探究】 铅酸蓄电池的结构 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池。铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成， 可放电也可充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液泄

5、漏)。铅 酸蓄电池设有多层电极板，其中正极板上覆盖有棕褐色的 PbO2，负极板上覆盖有 海绵状的金属 Pb，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料隔开(防止电极之间发生 短路)，两极均浸入稀 H2SO4中，如下图所示： 其充放电的总反应为 PbPbO22H2SO4 放电 充电 2PbSO42H2O。 (1)写出铅酸蓄电池放电时的正、负极反应式。 提示：负极反应式：Pb2e SO2 4=PbSO4 正极反应式：PbO24H SO2 42e =PbSO42H2O (2)铅酸蓄电池放电时，正极附近溶液 pH 怎样变化？ 提示：由正极反应式可知，放电过程中不断消耗 H ，造成正极附近 c(H)减少， pH

6、升高。 (3)写出铅酸蓄电池充电时阳极和阴极反应式。 提示：充电时的阳极反应式(放电时正极反应的逆反应)：PbSO42H2O2e =PbO24H SO2 4 阴极反应式(放电时负极反应的逆反应)：PbSO42e =PbSO2 4 (4)给该电池充电时怎样连接电极？ 提示：充电时，该电池的正极接外电源正极，负极接外电源负极。 【核心归纳】 可充电电池充电、放电的原理 (1)可充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)， 又能将电能转化为化学能(充电) 的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 (2)可充、放电时各电极上发生的反应 (3)可充电电池电极反应式的书写 充电时阴极(或

7、阳极)的电极反应式是该电池放电时负极(或正极)的电极反应的逆 反应。例如，铅酸蓄电池充电、放电的过程如图所示。 书写铅酸蓄电池电极反应式时一定要考虑电解质溶液，放电时两极生成的 Pb2 和 电解质溶液中的 SO 2 4不能共存，Pb2 与 SO2 4结合生成 PbSO4沉淀，因此将负极 反应式写成 Pb2e =Pb2是错误的，应写成 PbSO2 42e =PbSO4。 【实践应用】 1.铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，已知 PbSO4难溶于水， 电池反应为 PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O，下列说法不正确的是() A.电池工作时，Pb 为负极，发生氧化反应 B.电

8、池工作时，电解质溶液 pH 保持不变 C.硫酸根离子在负极和正极都参与了反应 D.正极的电极反应式为 PbO22e 4HSO2 4=PbSO42H2O 答案B 解析Pb 作负极，发生氧化反应，A 正确；电池工作时，硫酸浓度减小，则电解 质溶液 pH 增大，B 错误；负极反应式为 PbSO2 42e =PbSO4，正极反应式 为 PbO2SO2 42e 4H=PbSO42H2O，故硫酸根离子在负极和正极都参与 了反应，C、D 正确。 2.镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达 1015 年。其总反应为 Cd2NiO(OH)2H2O 放电 充电 2Ni(OH)2Cd(OH)2。下列说法不正

9、确的是() A.放电时，负极发生了氧化反应，反应为 Cd2OH 2e=Cd(OH)2 B.充电时，阳极反应为 Ni(OH)2e OH=NiO(OH)H2O C.电池工作时，负极区 pH 增大，正极区 pH 减小 D.该电池充电时将电能转化为化学能 答案C 解析由电池总反应可知： 放电时负极反应式为 Cd2OH 2e=Cd(OH)2， 负 极区 OH 浓度减小， pH 减小； 放电时正极反应式为 NiOOHH2Oe=Ni(OH)2 OH ，正极区 OH浓度增大，pH 增大；充电时阳极反应式与放电时的正极反 应式相反，即 Ni(OH)2e OH=NiO(OH)H2O；二次电池放电时化学能转 化为电

10、能，充电时电能转化为化学能。 二、燃料电池电极反应式的书写二、燃料电池电极反应式的书写 【活动探究】 下面是三种燃料电池装置，结合原电池原理对其反应原理进行探究： (1)写出装置中，酸性甲醇燃料电池的正、负极反应式和总的化学方程式： 提示：负极反应式：CH3OH6e H2O=CO26H 正极反应式：O24e 4H=2H2O 总反应式：2CH3OH3O2=2CO24H2O (2)写出装置中熔融碳酸盐氢氧燃料电池的正、负极反应式。 提示：负极反应式：H22e CO2 3=CO2H2O 正极反应式：O24e 2CO2=2CO2 3 (3)写出装置中碱性甲烷燃料电池的正、负极反应式和总的化学方程式。

11、提示：负极反应式：CH48e 10OH=CO2 37H2O 正极反应式：2H2OO24e =4OH 总反应式：CH42O22OH =CO2 33H2O (4)燃料电池中正极通常通入什么物质？ 负极发生氧化反应还是还原反应？ 提示：燃料电池中正极通常通入的是 O2；可燃物一般在负极发生氧化反应。 【核心归纳】 1.燃料电池的组成和工作原理 (1)组成 (2)工作原理(以酸性氢氧燃料电池为例) 利用质子交换膜技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在负极将氢 气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达正极，在氢气的分解过程中 释放出电子，电子通过负载被引出到正极，这样就产生了电能。 2.

12、燃料电池电极反应式的书写方法 电池的负极反应物一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合 价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还 原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反 应式。以乙醇碱性(KOH 溶液)燃料电池为例 第一步：确定生成物。 乙醇燃烧生成 CO2和 H2O，其中 CO2与 KOH 溶液反应生成 K2CO3和 H2O，故生 成物为 K2CO3和 H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为2，CO 2 3中碳元素的化合价为4，故 1 mol 乙醇完全反应失去 1 mol

13、24(2)12 mol 电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OHOH 12e CO2 3H2O。 第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。 由碳原子守恒确定 CO 2 3的化学计量数为 2， 由电荷守恒确定 OH 的化学计量数为 16(注：失去 12 个电子，相当于带 12 个单 位正电荷)，再由氢原子守恒确定 H2O 的化学计量数为 11， 故负极反应式为 C2H5OH16OH 12e=2CO2 311H2O。 (1)燃料电池负极反应产物的判断 碱性介质：C 元素CO2 3，其余介质：CCO2 酸性介质：H 元素H ，其余介质：HH2O (2)配电荷守恒的方法： 用电解质溶液中的离子平

14、衡电荷。阴离子(OH 、O2、CO2 3)在负极反应左侧，阳 离子(H )在负极反应右侧。 【实践应用】 1.甲醇空气燃料电池(DMFC)是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图 所示。下列有关叙述正确的是() A.该装置能将电能转化为化学能 B.电流由乙电极经导线流向甲电极 C.负极的电极反应式为：CH3OH6OH 6e=CO25H2O D.b 口通入空气，c 口通入甲醇 答案B 解析甲醇燃料电池是一种新型化学电源，可将化学能转化为电能，A 错误；图 中 H 向乙电极迁移，则乙电极为正极，甲电极为负极，电流由正极流向负极，即 由乙电极经导线流向甲电极，B 正确；该电池的电解质溶液呈酸性，

15、故负极反应 式为 CH3OHH2O6e =CO26H，C 错误；b 口通入 CH3OH 在负极发生氧 化反应，c 口通入空气，其中 O2在正极发生还原反应，D 错误。 2.肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但利用其作燃料电池是一种理想的电池，具 有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙 述正确的是() A.电池工作时，正极附近的 pH 降低 B.当消耗 1 mol O2时，有 2 mol Na 由甲槽向乙槽迁移 C.负极反应为 4OH N2H44e=N24H2O D.若去掉离子交换膜电池也能正常工作 答案C 解析电池工作时，O2在正极发生还原反应：O22H2O4

16、e =4OH，由于生 成 OH ，溶液的 pH 增大，A 错误；当消耗 1 mol O2 时，电路中转移 4 mol 电子， 为保持溶液呈电中性，应有 4 mol Na 由甲槽向乙槽迁移，B 错误；N2H4 在负极 上失电子发生氧化反应，则负极反应为 4OH N2H44e=N24H2O，C 正 确；若去掉离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气直接接触，发生爆炸，不能正常 工作，D 错误。 3.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写。 (1)酸性条件燃料电池总反应式：_。 正极反应式： _。 负极反应式： _。 (2)固体电解质(高温下能传导 O2 )燃料电池 总反应式：_。 正极反应

17、式： _。 负极反应式： _。 (3)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下电池总反应式： _。 正极反应式：_。 负极反应式：_。 答案(1)CH42O2=CO22H2O 2O28H 8e=4H2O CH48e 2H2O=CO28H (2)CH42O2=CO22H2O 2O28e =4O2 CH44O2 8e=CO22H2O (3)CH42O2=CO22H2O 2O24CO28e =4CO2 3 CH44CO2 38e =5CO22H2O 核心体系建构 1.干电池原理示意图如图，电池总反应为：Zn2NH 4=Zn2 2NH3H2， 下列说法正确的是() A.碳为电池的正极 B.Zn 极上发生

18、还原反应 C.常见锌锰干电池为二次电池 D.反应 2NH 42e =2NH3H2在负极上发生 答案A 解析由电池反应可知，Zn 发生氧化反应生成 Zn2 ，则 Zn 为负极，C 极为正极， A 正确；Zn 作负极，则 Zn 极上发生氧化反应，B 错误；常见锌锰干电池为一次 电池，C 错误；反应 2NH 42e =2NH3H2中，NH 4被还原生成 H2，应在 正极发生，D 错误。 2.爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为 FeNiO22H2O 放电 充电 Fe(OH)2 Ni(OH)2，下列对该蓄电池的推断错误的是() 放电时，Fe 参与负极反应，NiO2参与正极反应 放电时，电解质溶液中的

19、阴离子向正极移动 放电时，负极上的电极反应式为 Fe2H2O2e =Fe(OH)22H 该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中 A.B. C.D. 答案B 解析Fe 元素化合价由 0 价变为2 价、Ni 元素化合价由4 价变为2 价， 则 Fe 参与负极反应，NiO2参与正极反应，正确，放电时，电解质溶液中的阴 离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；放电时，负极上失电子发生氧化 反应，电极反应式为 Fe2e 2OH=Fe(OH)2，错误；由方程式可知此电池 为碱性电池，只能浸在碱性电解质溶液中，正确。 3.利用 CH4和 O2的反应，用铂电极在 KOH 溶液中构成燃料电池，则下列说法正

20、确的是() 每消耗 1 mol CH4可以向外电路提供 8 mol e 负极上 CH4失去电子，电极反应式为 CH410OH 8e=CO2 37H2O 负极上 O2获得电子，电极反应式为 O22H2O4e =4OH 电池放电过程中，溶液的 pH 不断升高 A.B. C.D. 答案A 解析该电池反应的实质是甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳 与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水。甲烷中碳元素为4 价，碳酸根离子中 碳元素为4 价，则每消耗 1 mol CH4可以向外电路提供 8 mol e ，正确。燃料 甲烷在负极上失去电子，结合氢氧根离子生成碳酸根离子，正确。氧气在正极 上得到电子，

21、结合水生成氢氧根离子，错误。由电池的总反应式 CH42O2 2OH =CO2 33H2O 可知。 放电过程中消耗了氢氧根离子， 因此溶液的 pH 不断 降低，错误。综上所述，A 项正确。 4.“神舟十号”飞船的电源系统共有 3 种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池 和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_能转化为_能，除供 给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为 Cd2NiO(OH)2H2O 放电 充电 Cd(OH)22Ni(OH)2 充电时，阳极的电极反应式为_ _；当飞船运行到 阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_(填 “增强”“

22、减弱”或“不变”)。 (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为 ZnAg2OH2O 放电 充电 2Ag Zn(OH)2，其负极的电极反应式为 _ _。 答案(1)太阳电Ni(OH)2e OH=NiO(OH)H2O 减弱(2)Zn2e 2OH =Zn(OH)2 解析阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为 Cd2e 2OH=Cd(OH)2，溶液的碱性减弱。 微专题微专题锂离子电池锂离子电池知识技能型知识技能型(教师教师 独具独具) 【核心归纳】 1.锂离子电池的优点 质量小、体积小、储存和输出能量大等。是多种便携式电子设备和交通工具的常 用电池。 2.常见锂

23、离子电池的材料组成 负极材料正极材料电解质溶液 嵌锂石墨 (LixCy) 钴酸锂 (LiCoO2) 六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶 液 3.常见锂离子电池工作原理 结构原理 图 放电负极反应：LixCyxe =xLiCy Li 由石墨中脱 嵌移向正极，嵌 入LiCoO2晶体中 正极反应：Li1xCoO2xe xLi =LiCoO2 总反应：LixCyLi1xCoO2=LiCoO2 Cy 充电阳极反应：LiCoO2xe =Li1 xCoO2 xLi Li 从 LiCoO2 晶 体中脱嵌，由正 极回到负极，嵌 入石墨中 阴极反应：xLi Cyxe=LixCy 总反应：LiCoO2Cy=Li

24、xCyLi1 xCoO2 合并总反 应 Li1xCoO2LixCy 放电 充电 LiCoO2Cy 在放电、充电时， 锂离子往返于电 池的正极、负极 之间，完成化学 能与电能的相互 转化 典例我国科研人员研制出一种 LiN2可充电电池，该电池中锂箔作负极，多 孔碳布作正极，玻璃纤维作隔板，其电池结构如下图所示，电池总反应为 6Li N2=2Li3N。下列说法错误的是() A.该电池属于二次电池 B.放电时正极反应式为 6Li N26e=2Li3N C.正、负极室均可用锂盐水溶液作电解质溶液 D.该电池的放电过程是一种固氮过程 答案C 解析该电池为可充电电池，属于二次电池，故 A 正确；放电时，N

25、2得到电子， Li 参与反应，电极反应式为 6LiN26e=2Li3N，属于固氮过程，故 B、D 正确；Li 作负极，能与水发生反应，则负极室不可用锂盐水溶液作电解质溶液， 故 C 错误。 规律方法加减法书写复杂电极反应式 【迁移应用】 1.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已 成功研制多种锂电池。 某种锂电池的总反应方程式为 LiMnO2=LiMnO2， 下列 说法正确的是() A.Li 是正极，电极反应为 Lie =Li B.Li 是负极，电极反应为 Lie =Li C.MnO2是负极，电极反应为 MnO2e =MnO 2 D.Li 是负极，电极反应为 Li

26、2e =Li2 答案B 解析由总反应Li 0 Mn 4 O2=Li 1 Mn 3 O2可知， Li元素在反应后化合价升高(01)， Mn 元素在反应后化合价降低(43)。Li 被氧化，在电池中作负极，电极反应 为 Lie =Li，MnO2 在正极上反应，电极反应为 MnO2e =MnO 2。 2.(2018浙江选考)锂(Li)空气电池的工作原理如下图所示。 下列说法不正确的是 () A.金属锂作负极，发生氧化反应 B.Li 通过有机电解质向水溶液处移动 C.正极的电极反应式为：O24e =2O2 D.电池总反应：4LiO22H2O=4LiOH 答案C 解析锂(Li)空气电池中，锂为负极，发生氧

27、化反应，A 项正确；负极的电极 反应为 Lie =Li，生成的 Li向正极移动，B 项正确；通入空气的一极为正 极，正极的电极反应式为 O22H2O4e =4OH，C 项错误；由正、负极的电 极反应可得电池总反应：4LiO22H2O=4LiOH，D 项正确。 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日 程，其首要原因是() A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极 答案B 解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染

28、。 2.科学家近年来研制出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。电池正极反应为() A.O24H 4e=2H2O B.H22e =2H C.O22H2O4e =4OH D.H22e 2OH=2H2O 答案A 解析该酸性燃料电池中，负极上氢气失电子生成氢离子，正极上氧气得电子和 氢离子反应生成水，负极反应式为 H22e =2H，正极反应式为 O24H4e =2H2O。 3.(2019 年 4 月浙江选考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是() A.甲：Zn2 向 Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中 H浓度增

29、加 B.乙：正极的电极反应式为 Ag2O2e H2O=2Ag2OH C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 答案A 解析锌铜原电池(电解质溶液为 H2SO4溶液)中铜作正极，电极反应式为 2H 2e =H2，故铜电极附近溶液中 H浓度降低，A 项错误；Ag2O 作正极，得电 子被还原成 Ag，结合 KOH 溶液作电解质溶液可知，正极的电极反应式为 Ag2O 2e H2O=2Ag2OH，B 项正确；Zn 为较活泼金属，作负极，发生氧化反 应被消耗，锌筒会变薄，C 项正确；由铅酸蓄电池的放电总反应式：PbO2Pb 2H2SO4=2P

30、bSO42H2O 可知，放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，电解质溶 液的酸性减弱，离子浓度减小，导电能力下降，D 项正确。 4.(2020阳泉高二上期末)电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质 为 KOH，其电极反应如下：锌极 Zn2OH 2e=Zn(OH)2，氧化银极 Ag2O H2O2e =2Ag2OH，下列说法正确的是( ) A.锌为正极，被氧化 B.氧化银为正极，被氧化 C.电子从负极流向氧化银极 D.锌为负极，被还原 答案C 解析根据化合价变化可知 Zn 被氧化，锌是负极，A、D 错误；根据化合价变化 可知，Ag2O 为正极，被还原，B 错误；电子由负极通过外电路流向正

31、极，即从锌 极流向氧化银极，C 正确。 5.氢氧燃料电池的反应原理如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是 () A.该电池中电极 a 是负极 B.该电池工作时化学能转化为电能 C.该电池的总反应为 2H2O2=2H2O D.外电路中电流由电极 a 通过导线流向电极 b 答案D 解析通入 H2的一极为负极， 所以电极 a 为负极， A 正确； 燃料电池属于原电池， 是将化学能转化为电能的装置，B 正确；该电池中，负极上电极反应式为 2H2 4e =4H，正极上电极反应式为 O24H4e=2H2O，正、负极电极反应式 相加得电池总反应：2H2O2=2H2O，C 正确；通入氢气的电极为负极，

32、通入氧 气的电极为正极，电流从电极 b 沿导线流向电极 a，D 错误。 6. 氢 镍 电 池 是 近 年 开 发 出 的 可 充 电 电 池 ， 电 池 的 总 反 应 为 1 2 H2 NiO(OH) 放电 充电 Ni(OH)2，下列叙述正确的是() A.电池充电时，镍元素被还原 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时，只有氢元素被氧化 D.电池放电时，氢气中氢元素被氧化 答案D 解析电池充电时，镍元素的化合价升高，被氧化，A 错误；电池放电时，正极 反应为 NiO(OH)H2Oe =OHNi(OH)2，镍元素被还原，B 错误；电池充 电时，氢元素的化合价降低，被还原，C 错误；电池放

33、电时，氢气中氢元素的化 合价升高，则氢气中氢元素被氧化，D 正确。 7.一种以甲醇为燃料、强碱溶液作电解质溶液的新型手机电池，充满电后可连续 使用一个月， 其电池反应为 2CH3OH3O24OH =2CO2 36H2O， 则下列有关 说法正确的是() A.放电时，CH3OH 参与该电池正极的电极反应 B.放电时，负极的电极反应为 CH3OH8OH 6e=CO2 36H2O C.通入 5.6 L O2(标准状况下)并完全反应后，转移了 0.5 mol 电子 D.放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低 答案B 解析由电池反应可知，CH3OH 参与该电池负极的电极反应，A 项错误；正极

34、的 电极反应为O22H2O4e =4OH， 标准状况下5.6 L O2为0.25 mol， 故0.25 mol O2完全反应转移电子的物质的量为 1 mol，C 项错误；由正极的电极反应可以看 出，正极附近溶液中 OH 的浓度增大，pH 升高，D 项错误。 8.(2020南通高二上期中)某燃料电池可实现 NO 和 CO 的无害转化，其结构如图 所示。下列说法正确的是() A.石墨电极上发生氧化反应 B.电池工作时 Na 向石墨电极处移动 C.石墨电极上的反应式为 CO2e O2=CO2 D.电路中每通过 6 mol 电子，生成 1 mol N2 答案C 解析石墨电极上 NO 发生反应生成 N2

35、，氮元素化合价降低，属于还原反应， A 错误；电池工作时 Na 向正极移动，即向石墨电极处移动，B 错误；石墨 为负极，发生氧化反应，反应式为 CO2e O2=CO2，C 正确；氮元素化合 价由2 价降低为 0 价， 每生成 1 mol N2得到 4 mol 电子， 则电路中每通过 6 mol 电子，生成 1.5 mol N2，D 错误。 9.液流式铅酸蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅(CH3SO3)2Pb代替硫酸作为电解质， 该电池充放电的总反应为 2Pb2 2H2O充电 放电 PbPbO24H ，下列说法不正 确的是() A.放电时，电极质量均减小 B.放电时，正极反应是 PbO24H 2e=P

36、b22H2O C.充电时，溶液中 Pb2 向阳极移动 D.充电时，阳极周围溶液的 pH 减小 答案C 解析电池放电时，负极反应为 Pb2e =Pb2，正极反应为 PbO24H2e =Pb2 2H2O，则放电时，电极质量均减小，A、B 正确；充电时阳离子向阴极 移动，C 错误；充电时，阳极反应为 Pb2 2H2O2e=PbO24H，阳极周围 溶液的 pH 减小，D 正确。 10.(2020桂林高二上期末)已知某锂电池的总反应为 4Li2SOCl2=4LiClS SO2，下列说法中正确的是() A.该电池组装时，必须在无水条件下进行 B.Li 电极作电池的负极，发生还原反应 C.工作时，电子从负极

37、经电解质溶液流向正极 D.电池工作时每生成 22.4 L SO2，转移 4 mol 电子 答案A 解析由于 Li 易与水反应，SOCl2遇水分解，所以该电池组装时，必须在无水条 件下进行，A 正确；Li 电极作电池的负极，发生氧化反应，B 错误；工作时，电 子不能经过电解质溶液，C 错误；气体所处状况不知，无法由体积求物质的量， D 错误。 11.硼化钒(VB2)空气电池是一种储电能力很高的电池，电池示意图如下。该电 池工作时反应为：4VB211O2=4B2O32V2O5，下列说法正确的是() A.电极 a 为电池负极，发生还原反应 B.每消耗 1 mol VB2转移 6 mol 电子 C.电

38、池工作时，OH 向电极 a 移动 D.VB2极发生的电极反应为 2VB222OH 22e=V2O52B2O311H2O 答案D 解析由图可知，空气通入电极 a，显然电极 a 为正极，发生还原反应，A 错误； 4 mol VB2发生反应时消耗 11 mol O2，转移 44 mol 电子，故消耗 1 mol VB2转移 11 mol 电子，B 错误；电池工作时，阴离子(OH )向负极(左侧电极)移动，C 错误； VB2在负极上发生氧化反应， 电极反应式为 2VB222OH 22e=V2O52B2O3 11H2O，D 正确。 12.(拔高题)中国科学院兰州化物所和中国科学技术大学在锂硫电池的研究上

39、获得 重大进展，对推动锂硫电池在新能源汽车领域的应用作出了巨大贡献。一种锂硫 电池的总反应为 16LiS8 放电 充电 8Li2S，图甲是该电池装置原理图，充放电过程 中物质的转化如图乙所示。该装置工作时，下列叙述正确的是() A.放电时，电池的正极反应为 S2Li 2e=Li2S B.放电时，1 mol Li2S6转化为 Li2S4得到 2 mol 电子 C.充电时，M 电极的电势比 N 电极的高 D.充电时，Li 通过阳离子交换膜，到达 M 电极附近 答案C 解析由电池总反应及电池装置原理图可知， 该电池的负极反应为 Lie =Li， 由电池总反应式减去负极反应式即得正极反应式，则电池正极

40、反应为 S816Li 16e =8Li2S，A 项错误；由充放电过程中物质转化图可知，Li2S6 转化为 Li2S4 是放电过程，由质量守恒可知该反应是 2Li2S62Li=3Li2S4，反应中 2 mol Li2S6 得到 2 mol 电子，则 1 mol Li2S6转化为 Li2S4得到 1 mol 电子，B 项错误；放电时 N 为负极，M 为正极，则充电时，M 接电源正极，N 接电源负极，M 电极的电势 比 N 电极的高，C 项正确；根据放电时正、负极反应可知，充电时，阳极反应为 8Li2S16e =S816Li，阴极反应为 Lie=Li，则充电时，Li通过阳离子 交换膜，从 M 电极移

41、向 N 电极，D 项错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.(1)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含 SO2快速启动， 其装 置示意图如图： 质子的流动方向为_ (填“从 A 到 B”或“从 B 到 A”)。 负极的电极反应式为_ (2)NH3O2燃料电池的结构如图所示： a 极为电池的_(填“正”或“负”)极。 当生成 1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为_。 答案(1)从 A 到 B SO22e 2H2O=SO2 44H (2)负6 mol 解析(1)根据图示，A 为燃料电池的负极，B 为燃料电池的正极，在原电池电 解液中，正电荷由负极向正极移动，即从 A

42、到 B；负极发生氧化反应，二氧化 硫被氧化为硫酸根离子，电极反应式为 SO22e 2H2O=SO2 44H 。(2)a 极通入氨气， 是负极， b 极通入氧气， 是正极； 氨气中 N 的化合价由3 变成 0， 当生成 1 mol N2时，转移电子的物质的量为 6 mol。 14.(1)通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： 在酸式介质中，负极反应的物质为_，正极反应的物质为_，酸 式电池的电极反应式： 负极_， 正极_。 电解质溶液 pH_(填 “变大”“变小”或“不变”)。 在碱式介质中，碱式电池的电极反应： 负极_，正极_。电解质溶液 pH_(填“变大”，“变小” 或“不变”)

43、。 氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法中不正确 的是_(填序号)。 A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学 B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C.分别以稀 H2SO4、KOH 溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D.分别以稀 H2SO4、KOH 溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 (2)锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。 电池反应式为 Li1xMnO4xLi 放电 充电 LiMnO4，下列有关说法中不正确的是 _(填序号)。 A.放电时，电池的正极反应式为 Li1xMnO4xLi xe=LiMnO4 B.放电过

44、程中，石墨没有得失电子 C.该电池也能在 KOH 溶液的环境中正常工作 D.充电时，电池上标有“”的电极应与外接电源的负极相连 答案(1)H2O22H24e =4H O24e 4H=2H2O 变大 2H24e 4OH=4H2O O24e 2H2O=4OH 变小 C(2)C 15.(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图 1 所示： A 为生物燃料电池的_(填“正”或“负”)极。 正极的电极反应式为_。 放电过程中，H 由_(填“正”或“负”，下同)极区向_极区迁 移。 在电池反应中，每消耗 1 mol O2，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是 _。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作

45、原理如图 2 所示，其中 O2 可以在固体介质 NASICON 中自由移动。传感器中通过的电流越大，说明尾气中一氧化碳的含量 越高。 图 2 请回答下列问题： a 极的电极反应式为_。 这种一氧化碳分析仪工作时，O2 由电极_(填“a”或“b”，下同)向电极 _移动；电子由电极_通过传感器流向电极_。 答案(1)正O24H 4e=2H2O 负正22.4 L (2)COO2 2e=CO2 baab 解析(1)由图 1 可知 A 为燃料电池的正极， 电极反应式为 O24H 4e=2H2O； B 为燃料电池的负极，电极反应式为 C6H12O66H2O24e =6CO224H。放 电过程中，H 由负极

46、区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为 C6H12O6 6O2=6CO26H2O，即 1 mol O21 mol CO2，每消耗 1 mol O2，理论上生成标 准状况下的 CO2气体 22.4 L。(2)由元素价态变化可知，a 电极为负极，电极反应 式为 COO2 2e=CO2，b 电极为正极，电极反应式为 O24e=2O2，总 反应为 2COO2=2CO2。这种一氧化碳分析仪工作时电子由电极 a 通过传感器 流向电极 b，O2 由电极 b 向电极 a 移动。 阶段重点突破练阶段重点突破练(六六) 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.下列电池工作时，O2在正极放电的是() A.锌

47、锰电池B.氢燃料电池C.铅酸蓄电池D.镍镉电池 答案B 解析锌锰电池中，锌在负极放电，MnO2在正极放电，A 项错误；氢燃料电池 中，氢气在负极放电，氧气在正极放电，B 项正确；铅酸蓄电池中，Pb 在负极放 电，PbO2在正极放电，C 项错误；镍镉电池中，镉(Cd)在负极放电，NiO(OH)在 正极放电，D 项错误。 2.持续的低温大雪天气使我国北方地区的“暖宝宝”成为紧俏商品。暖宝宝采用 铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应。已知制作暖宝宝的原料有铁粉、 水、活性炭、蛭石和食盐，铁粉在原电池中充当() A.负极B.正极 C.阴极D.阳极 答案A 解析Fe活性炭食盐水构成的原电池中，铁失去

48、电子作负极，A 项正确。 3.如图所示原电池装置中，盐桥中盛装的是琼胶密封的 KNO3溶液。下列说法不 正确的是() A.正极反应：Cu2 2e=Cu B.盐桥可以用导线代替 C.盐桥中 NO 3移向甲池 D.电池总反应是置换反应 答案B 解析正极上 Cu2 得电子，被还原为 Cu，A 项正确；盐桥起到平衡左右两个半 电池中电解质电荷的作用，不能用导线代替，B 项错误；原电池中，阴离子移向 负极，而铁棒为负极，C 项正确；电池总反应：FeCu2 =CuFe2，属于置换 反应，D 项正确。 4.原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列 说法错误的是() A.由 Fe、

49、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为 Cu2e =Cu2 B.由 Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极反应式为 Al3e =Al3 C.由 Al、Mg、NaOH 溶液组成的原电池，负极反应式为 Al4OH 3e=AlO 2 2H2O D.由 Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为 Cu2e =Cu2 答案A 解析A 错误，铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为 Fe2e =Fe2；B 正确， 铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为 Al3e =Al3；C 正确，虽然镁比铝活 泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为 Al4OH 3e =AlO 22H2O；D 正确，Al

50、 与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式 为 Cu2e =Cu2。 5.(2020大连高二期末考试)按下列选项要求组成的原电池中，原电池的总反应为 Cu2Fe3 =Cu22Fe2的是( ) ABCD 电极 材料 Cu、CCu、AgCu、ZnFe、Zn 电解质 溶液 Fe(NO3)3(aq)FeSO4(aq)FeCl3(aq)CuSO4(aq) 答案A 解析根据题述原电池的总反应可知，Cu 的化合价升高，Cu 作负极，电解质溶 液应含有 Fe3 ，另一个电极应为比 Cu 不活泼的导电物质，则 A 项正确。 6.(2020山东泰安期中)由于具有节能、寿命长的特点，LED 产品越来越受到人们