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專題26 可充電電池 燃料電池 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名：_______________ 班級(jí)：_______________ 得分：_______________ 1．人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面，請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息填空。 （1）蓄電池在放電時(shí)起原電池作用，在充電時(shí)起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。負(fù)極反應(yīng)式為________________反應(yīng)一段時(shí)間后負(fù)極的質(zhì)量_________（填“增重”或“減少”或“不變”） （2）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是:_____________________；正極電極反應(yīng)式_______________ （3）將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，分別插入濃硝酸中（a組）和插入燒堿溶液中（b組），都形成了原電池，在a組原電池中，負(fù)極材料為___________；寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式：_________________________。 學(xué)科￥ 【答案】Pb＋SO42-–2e-=PbSO4 增重 CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O 4H2O + 2O2 + 8eˉ = 8OH— Cu Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O 【解析】 （2）由甲烷燃料電池原理示意圖可知，CH4通入的一極產(chǎn)生了CO32-，碳元素的化合價(jià)由-4價(jià)升高到+4價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，即CH4通入的一極是負(fù)極，考慮到電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫出負(fù)極反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然是O2通入的一極，正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-； 【點(diǎn)睛】對(duì)于原電池來說，通常情況下活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬作正極，但有2個(gè)特殊情況：一是Al-Cu原電池在濃硫酸中Al作正極；Al-Mg原電池在NaOH溶液中Al作負(fù)極。 2．電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用，請(qǐng)回答下列問題： （1）為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_____（填序號(hào)），寫出正極的電極反應(yīng)式_______。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時(shí)，兩個(gè)電極的質(zhì)量差為________。 （2）將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得OH?定問移向B電極，則_____（填“A”或“B”）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為___________。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。 【答案】 ③ Cu2++2e-＝Cu 3g B CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O 9.6mol 【解析】分析：（1）驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽； （2）①根據(jù)OH?定問移向B電極可知，A為正極、B為負(fù)極，據(jù)此分析判斷。 詳解：（1）要驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非 點(diǎn)睛：本題考查了原電池原理的應(yīng)用，根據(jù)元素化合價(jià)變化確定氧化性強(qiáng)弱，根據(jù)方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，題目難度不大，注意原電池工作原理的理解和靈活應(yīng)用。難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意結(jié)合放電微粒以及電解質(zhì)溶液的酸堿性分析判斷。 3．人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面，請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息，填寫空格。 （1）鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。負(fù)極電極反應(yīng)式為___________________________________________。 （2）FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則負(fù)極所用電極材料為________，當(dāng)線路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí)，則被腐蝕銅的質(zhì)量為________g。 （3）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，以甲醇做燃料的電池，如下圖所示， ①負(fù)極反應(yīng)物是______________，H+從________極到________極（填a或b）。 ②正極反應(yīng)式為_________________，負(fù)極反應(yīng)式為___________________。 【答案】 Pb – 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+ 4．（1）為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_____，寫出正極的電極反應(yīng)_______。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時(shí)，兩個(gè)電極的質(zhì)量差為________。 （2）將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。 ①實(shí)驗(yàn)測(cè)得OH-定問移向B電極，則_____處電極入口通甲烷(填A(yù)或B)，其電極反應(yīng)式為___________。 ②當(dāng)消耗甲院的體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。 （3）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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)式為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________；放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，有_____mol K2FeO4被還原，正極附近溶液的堿性________(填“增強(qiáng)”?！安蛔儭盎颉皽p弱”)。 【答案】 ③ Cu2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增強(qiáng) 【解析】（1）①中銅是負(fù)極，碳是正極，鐵離子在正極放電生成亞鐵離子，不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)被還原。正極反應(yīng)式為FeO42－+3e－+4H2O＝Fe(OH)3+5OH－，因此正極附近溶液的堿增強(qiáng)。 點(diǎn)睛：掌握原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵，注意正負(fù)極、離子移動(dòng)方向判斷，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫。解答時(shí)注意結(jié)合反應(yīng)物的性質(zhì)、溶液的酸堿性、是否存在交換膜以及是不是熔融的電解質(zhì)分析。