《2019年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第2課時化學(xué)電源學(xué)案蘇教版選修4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第2課時化學(xué)電源學(xué)案蘇教版選修4.doc（16頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019年高中化學(xué)專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第2課時化學(xué)電源學(xué)案蘇教版選修4 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 銀鋅電池、鉛蓄電池、燃料電池的工作原理與應(yīng)用價值。 b 課時要求 1.知道化學(xué)電源的分類方法。 2.熟悉幾種常見化學(xué)電源的組成和工作原理。 3.了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法。 一、化學(xué)電池及其分類 1．化學(xué)電池的分類 (1)化學(xué)電池按其使用性質(zhì)常分為如下三類： ①一次電池：又叫干電池，活性物質(zhì)消耗到一定程度就不能再使用。 ②二次電池：又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)再生。 ③燃料電池：一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。 (2)化學(xué)電池按其電解質(zhì)性質(zhì)可分為中性電池、酸性電池、堿性電池。 2．判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn) (1)比能量：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(Wh)kg－1或(Wh)L－1。 (2)比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是Wkg－1或WL－1。 (3)電池可儲存時間的長短。 3．化學(xué)電池的回收利用 使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬和酸堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會給土壤、水源等造成嚴(yán)重的污染。廢棄電池要進(jìn)行回收利用。 例1　下列說法中錯誤的是(　　) A．干電池是以膠糊狀電解液來產(chǎn)生直流電的一次電池 B．二次電池能連續(xù)不斷地使用是因為含有的活性物質(zhì)可以再生 C．氫氣、甲醇、烴、肼、氨等液體或氣體都可作為燃料電池的燃料 D．具有高“比能量”和高“比功率”的電池稱為高能電池 答案　B 解析　二次電池放電后需要再充電，只能重復(fù)使用，而不能連續(xù)不斷地使用。 考點　初步認(rèn)識化學(xué)電池 題點　化學(xué)電池及其類別 例2　隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是(　　) A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C．防止電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 答案　B 解析　汞、鎘、鉛等重金屬離子會對土壤和水源造成污染。 考點　初步認(rèn)識化學(xué)電池 題點　廢舊化學(xué)電池的回收利用 二、常見的化學(xué)電池 1．一次電池 (1)堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，總反應(yīng)式為 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 。 ①負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)溶液是KOH溶液； ②負(fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ③正極反應(yīng)式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 (2)鋅銀電池具有比能量大、電壓穩(wěn)定、儲存時間長等特點，總反應(yīng)式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 ①負(fù)極反應(yīng)式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正極反應(yīng)式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 2．二次電池 鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (1)負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。 (2)放電反應(yīng)原理 ①負(fù)極反應(yīng)式是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) ； ②正極反應(yīng)式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ； ③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，電解質(zhì)溶液pH的變化是增大。 (3)充電反應(yīng)原理 ①陰極(發(fā)生還原反應(yīng))反應(yīng)式是 PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； ②陽極(發(fā)生氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)； ③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。 3．燃料電池 氫氧燃料電池用鉑作電極，不斷充入的氫氣和氧氣分別在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。 (1)氫氧燃料電池的總反應(yīng)式是2H2＋O2===2H2O。 (2)寫出氫氧燃料電池(介質(zhì)不同)的電極反應(yīng)： 介質(zhì) 負(fù)極反應(yīng)式 正極反應(yīng)式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 堿性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 常見化學(xué)電池的比較 (1)一次電池：活潑金屬作負(fù)極，參與電極反應(yīng)，放電完成后，不能再使用。 (2)二次電池：兩電極都參與電極反應(yīng)，可充電、放電，循環(huán)使用。 (3)燃料電池：兩電極都不參與電極反應(yīng)，不斷充入的物質(zhì)分別在兩極發(fā)生反應(yīng)，可連續(xù)使用。 例3　(xx騰沖縣期末)鋰空氣電池放電時的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．放電時Li＋由B極向A極移動 B．電池放電反應(yīng)為4Li＋O2＋2H2O===4LiOH C．B電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．電解液a可以為氯化鋰溶液 答案　B 解析　在鋰空氣電池中，A(金屬鋰)為負(fù)極，其反應(yīng)式是4Li＋4OH－－4e－===4LiOH；B為正極，其反應(yīng)式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－；總反應(yīng)式是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原電池工作過程中，溶液中的Li＋(陽離子)移向B極(正極)；金屬鋰能與水反應(yīng)，電解質(zhì)中不能含有水。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 方法點撥　根據(jù)原電池裝置書寫電極反應(yīng)式 (1)由裝置圖確定原電池的正極、負(fù)極及各極反應(yīng)物。 (2)若電解質(zhì)溶液中的陰離子與負(fù)極產(chǎn)生的陽離子不共存，該陰離子寫入負(fù)極反應(yīng)式。 (3)正極反應(yīng)是溶液中的陽離子或氧化劑得到電子被還原。 例4　鎳鎘(Ni—d)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiOOH＋2H2O，由此可知，該電池放電時的負(fù)極材料是(　　) A.Cd(OH)2　　B.Ni(OH)2　　C.Cd　　D.NiOOH 答案　C 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 方法點撥　由二次電池的總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式 (1)放電時為原電池，由總反應(yīng)式中元素化合價的變化，確定負(fù)極、正極的反應(yīng)物、主要產(chǎn)物和轉(zhuǎn)移電子數(shù)目，再結(jié)合電解質(zhì)溶液性質(zhì)和守恒關(guān)系寫出電極反應(yīng)式。 (2)充電時的電極反應(yīng)是放電電極反應(yīng)的逆過程，即充電的陽極反應(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。 例5　寫出下列燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。 (1)酸性條件下的甲烷燃料電池 總反應(yīng)式：___________________________________________________________________； 正極反應(yīng)式：_______________________________________________________________； 負(fù)極反應(yīng)式：____________________________________________________________。 (2)堿性條件下的甲烷燃料電池 總反應(yīng)式：_______________________________________________________________； 正極反應(yīng)式：______________________________________________________________； 負(fù)極反應(yīng)式：______________________________________________________________。 (3)堿性條件下的甲醇(CH3OH)燃料電池 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 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (3)2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 考點　燃料電池 題點　有機(jī)物燃料電池 方法點撥　(1)燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書寫總反應(yīng)方程式時，要注意產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，電解質(zhì)溶液要寫在總反應(yīng)方程式中。 (2)燃料電池正極反應(yīng)的本質(zhì)是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即O2＋4e－===2O2－，產(chǎn)生的O2－存在形式與電解質(zhì)溶液的酸堿性和電解質(zhì)的狀態(tài)有著密切的關(guān)系。 (3)書寫燃料電池的電極反應(yīng)式，一定要注意電解質(zhì)的酸堿性。堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋；酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－。 1．下列說法錯誤的是(　　) A．氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電池的能量來源 B．化學(xué)電池中的負(fù)極材料不一定參加電極反應(yīng) C．二次電池的充電和放電過程是可逆反應(yīng) D．丟棄廢舊電池不但會污染環(huán)境，而且是資源的極大浪費 答案　C 解析　二次電池的充電和放電，是在不同條件下發(fā)生的過程，它們不是可逆反應(yīng)。 考點　初步認(rèn)識化學(xué)電池 題點　化學(xué)電池及其類別 2．下列電池工作時，氧氣在正極放電的是(　　) 答案　B 解析　燃料電池中在正極放電的物質(zhì)都是氧氣。 考點　化學(xué)電池的綜合 題點　化學(xué)電池及其類別 3．某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法不正確的是(　　) A．鋅為電池的負(fù)極 B．正極反應(yīng)式為2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度增大 D．電池工作時OH－向負(fù)極遷移 答案　B 解析　以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液的電池中，鋅為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；K2FeO4為正極，發(fā)生反應(yīng)：2FeO＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－；放電過程中有OH－生成，則電解質(zhì)溶液的濃度增大，OH－向負(fù)極遷移。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 4．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)，因而越來越成為人們研制綠色原電池所關(guān)注的焦點。其中一種鎂電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，則鎂電池放電時，下列說法錯誤的是(　　) A．Mg2＋向正極遷移 B．正極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng) D．負(fù)極反應(yīng)式為xMg－2xe－===xMg2＋ 答案　C 解析　鎂在反應(yīng)中失電子，則Mo3S4在反應(yīng)中得電子，故放電時Mo3S4發(fā)生還原反應(yīng)。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 5．氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)，它是以鉑作電極，H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，負(fù)極反應(yīng)為2H2－4e－===4H＋。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、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置 D．供電時的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O 答案　B 解析　氫氧燃料電池中H2在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，A項正確；燃料電池中能量轉(zhuǎn)化率較高，但達(dá)不到100%，B項錯誤；燃料電池是一種高效、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置，C項正確；結(jié)合正極和負(fù)極反應(yīng)式可寫出供電時總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，D項正確。 考點　燃料電池 題點　氫氧燃料電池(酸性電解質(zhì)) 6．原電池是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)。 (1)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題： ①電池的負(fù)極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為__________________。 ②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎锰妓徜嚭吞妓徕c的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，一氧化碳為負(fù)極燃?xì)猓諝馀c二氧化碳的混合氣為正極助燃?xì)?，制得?50 ℃下工作的燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式為2CO＋2CO－4e－===4CO2。 ①正極反應(yīng)式是_______________________________________________________________； ②總電池反應(yīng)式是_______________________________________________________________。 答案　(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ②減小 (2) ①O2＋2CO2＋4e－===2CO ②2CO＋O2===2CO2 解析　(1)甲烷在反應(yīng)時失去電子，故a電極是電池的負(fù)極。由于電池工作過程中會消耗OH－，故一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH會減小。 (2)正極發(fā)生還原發(fā)應(yīng)，故正極電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，根據(jù)正極反應(yīng)式＋負(fù)極反應(yīng)式＝總電池反應(yīng)，可推知總電池反應(yīng)式應(yīng)為2CO＋O2===2CO2。 考點　燃料電池 題點　燃料電池的綜合 [對點訓(xùn)練] 題組一　一次電池 1．銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．Zn電極是負(fù)極 B．Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng) C．Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 D．放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變 答案　D 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 2．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。下列說法中錯誤的是(　　) A．電池工作時，鋅失去電子 B．電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq) C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量減少6.5 g 答案　C 解析　由電池總反應(yīng)式可知，鋅為負(fù)極，電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流向正極。外電路中每通過0.2 mol電子，參加反應(yīng)的鋅理論上為0.1 mol，即質(zhì)量減少6.5 g。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 3．鋰錳電池具有高倍率放電性能且電壓穩(wěn)定，是常用的貯存性能優(yōu)良的一次電池。其工作原理如圖所示，Li＋通過電解質(zhì)遷移進(jìn)入MnO2晶格中，生成LiMnO2，以下說法錯誤的是(　　) A．a(chǎn)極為電池的負(fù)極 B．可以用水代替有機(jī)溶劑 C．外電路中電子由a極流向b極 D．b極的電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 答案　B 解析　根據(jù)圖示裝置可確定Li電極為負(fù)極，A項正確；若用水代替有機(jī)溶劑，水能與金屬Li直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，B項錯誤；原電池中電子從負(fù)極a流出經(jīng)導(dǎo)線流回正極b，C項正確；MnO2在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成LiMnO2，其電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，D項正確。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 題組二　二次電池 4．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時的電池反應(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 D．電解質(zhì)溶液的密度不斷減小 答案　D 解析　由電池總反應(yīng)方程式可知，鉛是負(fù)極，二氧化鉛是正極；原電池工作時，外電路中電子由負(fù)極流向正極；內(nèi)電路中帶負(fù)電荷的陰離子(SO和OH－)移向負(fù)極；硫酸不斷被消耗， pH不斷增大，硫酸濃度減小，溶液密度減小。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 5．全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是(　　) A．電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A項，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項，電池工作時負(fù)極電極方程式為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02 mol電子時，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項，電池充電時為電解池，此時電解總反應(yīng)為8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會越來越少，錯誤。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 6．(xx嘉興調(diào)研)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池總反應(yīng)為3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH3Zn＋2K2FeO4＋8H2O。下列各種敘述中，其中正確的是(　　) A．放電時正極反應(yīng)式為3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－ B．充電時陽極反應(yīng)式為2Fe(OH)3＋10OH－－6e－===2FeO＋8H2O C．放電時電子的流動方向：負(fù)極→導(dǎo)線→正極→電解質(zhì)溶液→負(fù)極 D．放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 答案　B 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 題組三　燃料電池 7．如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)電極是負(fù)極 B．b電極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 答案　B 解析　從圖中可看出a電極處通入的是H2，b電極處通入的是O2，該電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2O，故a電極處H2失e－被氧化，a為負(fù)極；相對應(yīng)的b極為正極，b極的電極反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故選項中只有B項不正確。 考點　燃料電池 題點　氫氧燃料電池(中性電解質(zhì)) 8．將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CO和O2，即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是(　　) ①通入CO的電極為正極； ②正極的電極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－； ③通入CO的電極反應(yīng)式是2CO＋O2－4e－===2CO2； ④負(fù)極的電極反應(yīng)式是CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O； ⑤放電時溶液中的陽離子向負(fù)極移動； ⑥放電時溶液中的陰離子向負(fù)極移動 A．①③⑤ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①②③ 答案　B 解析　據(jù)題意知，發(fā)生的反應(yīng)為2CO＋O2===2CO2，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2處于KOH溶液中，又會轉(zhuǎn)化為CO，④正確，③錯誤。O2得e－被還原，在正極反應(yīng)，①錯誤，②正確。陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，⑤錯誤，⑥正確。 考點　燃料電池 題點　無機(jī)物燃料電池(堿性電解質(zhì)) 9．下圖是甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H＋)和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列說法不正確的是(　　) A．左電極為電池的負(fù)極，a處通入的物質(zhì)是甲醇 B．正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ D．該電池提供1 mol e－，消耗氧氣0.25 mol 答案　B 解析　負(fù)極反應(yīng)式為2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋，正極反應(yīng)式為3O2＋12e－＋12H＋===6H2O；根據(jù)電子流向，可以判斷a處通甲醇，b處通O2；當(dāng)電池提供 1 mol 電子時，消耗O2為1 mol＝0.25 mol。 考點　燃料電池 題點　有機(jī)物燃料電池(隔膜、酸性電解質(zhì)) 10．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時，CO2－3向電極B移動 D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 答案　D 解析　A項，由化合價變化可知，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子；B項，電極A為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2＋CO＋2CO2－3－4e－===H2O＋3CO2；C項，電池工作時，CO向電極A移動；D項，電極B是正極，電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO。 考點　燃料電池 題點　有機(jī)物燃料電池(熔融電解質(zhì)) 題組四　新型電池 11．(xx金華調(diào)研)如圖1為Mg—AgCl電池工作示意圖，該電池通過海水激活，在軍事上用作電動魚雷的電源。電池的總反應(yīng)可表示為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列關(guān)于該電池說法不正確的是(　　) A．AgCl電極是正極 B．電子方向從Mg電極流向AgCl電極 C．Mg電極的電極反應(yīng)式：Mg－2e－＋2Cl－===MgCl2 D．圖2中x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，y軸表示海水中Cl－濃度 答案　C 考點　化學(xué)電池的綜合 題點　新型電池原理分析 12．以氨氣代替氫氣來研發(fā)氨燃料電池是當(dāng)前科研的一個熱點，氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池反應(yīng)為4NH3＋3O22N2＋6H2O。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．氨燃料電池在充電時，在陰極N2得電子被氧化 B．氨燃料電池在放電時，負(fù)極反應(yīng)為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O C．以氨氣代替氫氣的主要原因是氨氣易液化、易儲存 D．燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率一般比普通的電池高 答案　A 解析　充電時N2在陰極得電子被還原，A錯誤；氨燃料電池在放電時，負(fù)極反應(yīng)為4NH3－12e－＋12OH－===2N2＋12H2O，正極反應(yīng)為3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，B正確；燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過80%，比普通的電池高，D正確。 考點　化學(xué)電池的綜合 題點　新型電池原理分析 13．最近科學(xué)家研制的一種新型“微生物電池”可以將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為H2O和CO2，同時產(chǎn)生電能，其原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．氧化銀電極上的反應(yīng)為Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－ B．石墨電極上的反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋ C．每轉(zhuǎn)移4 mol電子，氧化銀電極產(chǎn)生22.4 L CO2氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況) D．每30 g C6H12O6參與反應(yīng)，有4 mol H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū) 答案　D 解析　C6H12O6在微生物作用下轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，C6H12O6被氧化，即石墨電極為負(fù)極，氧化銀電極為正極，Ag2O發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O，故A錯誤；石墨電極為負(fù)極，C6H12O6在負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故B錯誤；根據(jù)負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)移4 mol電子，石墨電極產(chǎn)生22.4 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故C錯誤；30 g C6H12O6的物質(zhì)的量為＝ mol，根據(jù)負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，有4 mol H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。 考點　化學(xué)電池的綜合 題點　新型電池原理分析 [綜合強化] 14．“神舟九號”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應(yīng)急電池。 (1)飛船在光照區(qū)運行時，太陽能電池帆板將________能轉(zhuǎn)化為________能，除供給飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲存起來。其工作原理為 Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 充電時，陽極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________； 當(dāng)飛船運行到陰影區(qū)時，鎘鎳蓄電池開始為飛船供電，此時負(fù)極附近溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)緊急狀況下，應(yīng)急電池會自動啟動，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________________________________________________。 答案　(1)太陽　電　Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　減小 (2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 解析　陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，Ni(OH)2為陽極；放電時負(fù)極反應(yīng)為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，溶液的堿性減小。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 15．燃料電池是利用燃料與氧氣反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 (1)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。 ①A為生物燃料電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。 ②正極反應(yīng)式為_____________________________________________________________。 ③放電過程中，H＋由________極區(qū)向________極區(qū)遷移(填“正”或“負(fù)”)。 ④在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳的體積是________。 (2)一氧化碳無色無味有毒，世界各國每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一種一氧化碳分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質(zhì)為氧化釔—氧化鈉，其中O2－可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動。傳感器中通過的電流越大，尾氣中一氧化碳的含量越高。請回答： ①a極電極反應(yīng)式為____________________________________________________________； ②工作時，O2－由電極________向電極________移動(填“a”或“b”)； ③電子由電極________通過傳感器流向電極________(填“a”或“b”)。 答案　(1)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③負(fù)　正?、?2.4 L (2)①CO＋O2－－2e－===CO2　②b　a　 ③a　b 解析　(1)由圖可知A為燃料電池的正極，電極反應(yīng)為6O2＋24H＋＋24e－===12H2O；B為燃料電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋。放電過程中，H＋由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動。葡萄糖燃料電池的總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4 L。 (2)由元素價態(tài)變化可知，a電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2CO＋2O2－－4e－===2CO2，b電極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，總反應(yīng)為2CO＋O2===2CO2。工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b，O2－由電極b向電極a移動。 考點　燃料電池 題點　燃料電池的綜合