專題11 化學(xué)能與電能（電化學(xué)）（解析版） 高考化學(xué) 精講精練

高考化學(xué)【二輪·精準(zhǔn)提升】重難點精講精練專題11化學(xué)能與電能（電化學(xué)）高考一般會結(jié)合圖形考查原電池原理或電解池原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。試題的背景較為新穎，通常以某一個非水溶液電池為背景考查以原電池為主的電化學(xué)知識，以物質(zhì)的制備為背景考查以電解池為主的電化學(xué)知識，以新型可充電電池為背景綜合考查電化學(xué)知識，對考生分析問題的能力提出了較高要求。在題型上仍以傳統(tǒng)的選擇題題型為主。復(fù)習(xí)時建議關(guān)注以下幾點：(1)電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫。(2)電解質(zhì)溶液pH的判斷及電化學(xué)中的計算。(3)膜電池中隔膜的作用。(4)加強對新型燃料電池、新型可充電電池的關(guān)注?！究键c一】原電池原理及應(yīng)用1．構(gòu)建原電池模型原電池的概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。原電池的構(gòu)成條件：(1)有兩個活潑性不同的電極(常見為金屬或石墨，燃料電池的兩個電極可以相同)。(2)將電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)，需滿足三個條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。鹽橋的作用：使整個裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。2．原電池正、負(fù)極的判斷方法【說明】根據(jù)裝置圖中的電極反應(yīng)類型判斷電極類型時：①某些特定情況下，電極類型判斷方法與常規(guī)方法有差異，要根據(jù)題中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化信息進行判斷；②存在多個反應(yīng)時，要清楚哪個是電極反應(yīng)，哪個是電極區(qū)反應(yīng)，然后根據(jù)電極反應(yīng)的類型進行判斷；③對于電極反應(yīng)為有機反應(yīng)的，可將復(fù)雜有機物中的H、O等元素的化合價看作常規(guī)化合價(H為＋1價、O為－2價等)，然后推斷C的化合價及變化情況，進而確定反應(yīng)類型；④若其中一個電極反應(yīng)較復(fù)雜，不好判斷，則可從另一個電極反應(yīng)上尋找突破口。3．原電池原理的應(yīng)用(1)設(shè)計制作化學(xué)電源(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時會使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率增大。(3)比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬作負(fù)極，而活動性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正極。(4)用于金屬的防護使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如：要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。題組訓(xùn)練：1．利用如圖所示裝置可以將非氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池——濃差電池。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)存在濃度差，導(dǎo)致半電池上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)程度不同，從而產(chǎn)生電勢差。下列說法正確的是編號電極A電解質(zhì)A電解質(zhì)B電極B①②③A．①號電池中，電極B上產(chǎn)生B．①號電池中，電解質(zhì)A中陽離子通過鹽橋流入電解質(zhì)BC．②號電池中，若氫氣壓強，則A為負(fù)極D．③號電池中，電池總反應(yīng)為，電極B為負(fù)極【答案】D【詳解】濃度差電池放電時，兩個電極區(qū)的電解質(zhì)溶液濃度差會減小，當(dāng)兩個電極區(qū)的電解質(zhì)濃度相等時放電停止，在濃差電池中，氧化劑多的電勢高，作正極，還原劑多的電勢低，作負(fù)極；A．①號電池中，H+得到電子，A極作正極，B極為負(fù)極，發(fā)生，B極產(chǎn)生O2，A錯誤；B．①號電池中，H+得到電子，A極作正極，根據(jù)原電池原理，陽離子移動到正極，B錯誤；C．②號電池中，若氫氣壓強p1<p2，在壓強作用下B溶液進入A電極區(qū)，導(dǎo)致A中H+多，電勢高，A中的H+作氧化劑，A作正極，C錯誤；D．③號電池中，根據(jù)總反應(yīng)方程式及氧氣作電極可知，電極反應(yīng)中會有氧氣生成，則B中的OH-生成O2，電解質(zhì)B作還原劑，則B為負(fù)極，D正確；故答案為：D。2．某同學(xué)利用氧化還原反應(yīng)：設(shè)計如圖所示原電池，鹽橋中裝有飽和瓊脂，下列說法正確的是A．b電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．外電路電子的流向是從a電極到b電極C．電池工作時，鹽橋中的移向甲燒杯D．a(chǎn)電極上發(fā)生的反應(yīng)為【答案】D【詳解】從方程式分析，亞鐵離子變成鐵離子，所以亞鐵離子在負(fù)極反應(yīng)，所以b為負(fù)極，a為正極，據(jù)此分析。A．b電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；B．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極，外電路電子從負(fù)極流出流向a，B錯誤；C．電池工作時，鹽橋中的向負(fù)極移動，即移向乙燒杯，C錯誤；D．a(chǎn)為正極，電極上發(fā)生的反應(yīng)為：，D正確；故本題選D。3．鋰硒電池具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。下列說法錯誤的是A．電極Ⅰ為該電池的負(fù)極，電勢比電極Ⅱ低B．電極材料Se可由通入亞硒酸()溶液中反應(yīng)制得，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2C．鋰硒電池充電時電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為D．該電池能量密度高，且充放電過程中負(fù)極電解液的濃度保持不變【答案】C【詳解】A．由分析可知，電極Ⅰ為該電池的負(fù)極，電勢比正極電極Ⅱ低，A正確；B．通入亞硒酸()溶液中反應(yīng)生成Se，中Se化合價由+4變?yōu)?為氧化劑，二氧化硫中硫元素化合價由+4變?yōu)?6為還原劑，根據(jù)電子守恒可知，，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2，B正確；C．鋰硒電池充電時電極Ⅱ為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯誤；

D．鋰的相對原子質(zhì)量較小，該電池能量密度高；放電過程中鋰失去電子Li-e?=Li+，生成鋰離子向正極運動；充電過程中，鋰離子得到電子Li++e?=Li，鋰離子向陰極運動，故充放電過程中負(fù)極電解液的濃度保持不變，D正確；故選C。4．我國科研團隊研制出以合金為負(fù)極的可充電電池，放電反應(yīng)為，下列說法不正確的是A．合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為：B．充電時，陽極電極反應(yīng)式為：C．放電時，每消耗156gK，可吸收67.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D．該電池的電解質(zhì)為水溶液【答案】D【詳解】A．KSn合金作負(fù)極，電極反應(yīng)為K-e-=K+，A正確；B．充電時陽極上C失電子，與反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為，B正確；C．放電時，每消耗156gK即消耗4molK，則同時消耗3molCO2，即吸收67.2LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，C正確；D．由于K能與溶液中的反應(yīng)，故電池的電解質(zhì)不能用溶液，D錯誤；故答案選D。5．2019年11月《Science》雜志報道了王浩天教授團隊發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，關(guān)鍵在于設(shè)計了一種具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)能力的多孔固體電解質(zhì)，原理如圖所示(已知：，)：下列說法不正確的是A．a(chǎn)為負(fù)極，Y膜為選擇性陰離子交換膜B．催化劑可促進反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移速率C．每生成，電極上流過D．b極上的電極反應(yīng)為【答案】C【詳解】由示意圖可知左邊a電極氫氣為負(fù)極，被氧化生成H+，電極反應(yīng)為，H+經(jīng)過X膜進入多孔固體電解質(zhì)中，則X膜為選擇性陽離子交換膜，右邊b電極氧氣為正極，被還原生成，電極反應(yīng)為，和OH-經(jīng)過Y膜進入多孔固體電解質(zhì)中，則Y膜為選擇性陰離子交換膜，總反應(yīng)為H2+O2=H2O2。A．由上述分析可知，Y膜為陰離子交換膜，故A項正確；B．催化劑可加快反應(yīng)速率，所以可促進反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B項正確；C．由上述分析可知，總反應(yīng)為H2+O2=H2O2，每生成，電極上流過2mol電子，故C項錯誤；D．由上述分析可知，b極上的電極反應(yīng)為，故D項正確；綜上所述，錯誤的是C項?！究键c二】電解原理及應(yīng)用1．構(gòu)建電解池模型(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成：①外接電源；②兩個電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。2．電解池陰、陽極的判斷方法電解過程的三個流向：①電子流向：電源負(fù)極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質(zhì)溶液→陰極→負(fù)極。3．明確電解池的電極反應(yīng)及其放電順序在陽極上陰離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極上陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。(1)陽離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不會在陰極上放電的，但在熔融狀態(tài)下的物質(zhì)中會放電)(2)陰離子在陽極上的放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。4．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型(1)電解溶劑水電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原含氧酸，如H2SO4陰極：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋總反應(yīng)式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑增大減小加水可溶性強堿，如NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3不變(2)電解溶質(zhì)電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原無氧酸，如HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl氣體不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑加入CuCl2固體(3)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－總反應(yīng)式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體(4)電解溶質(zhì)和溶劑水，生成O2和酸電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4]陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3【注意】電解后電解質(zhì)溶液復(fù)原遵循“少什么補什么”原則，如電解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl復(fù)原，電解CuSO4溶液少的是Cu和O，補CuO復(fù)原等。5．電解計算破題“3方法”6．電解原理的應(yīng)用（1）氯堿工業(yè)裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)；2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極碳鋼網(wǎng)；2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室作用：阻止OH－進入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。加入物質(zhì)a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是精制飽和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2。（2）電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe表面鍍Cu)電解精煉銅陽極電極材料鍍層金屬銅粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))電極反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋陰極電極材料待鍍金屬鐵純銅電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液含Cu2＋的鹽溶液注：電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解槽底部形成陽極泥（3）電冶金本質(zhì)為Mn＋＋ne－=M，利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥枠O、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al題組訓(xùn)練：1．羥基自由基()是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學(xué)家設(shè)計了一種能將苯酚氧化為和的原電池-電解池組合裝置(如圖所示)，該裝置能實現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)極為正極，c極為陰極B．a(chǎn)極區(qū)每產(chǎn)生1mol，c極區(qū)溶液質(zhì)量減輕3gC．d極的電極反應(yīng)式為D．工作時，如果II室中、數(shù)目都減小，則N為陰離子交換膜【答案】B【詳解】電解水生成的羥基自由基()氧化苯酚生成二氧化碳和水，因此左側(cè)池為原電池，右側(cè)池為電解池。A．I室化合價降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此a極為正極，b極為負(fù)極，c極為陰極，d極為陽極，故A正確；B．a(chǎn)極每產(chǎn)生1mol，轉(zhuǎn)移3mol電子，c極上的電極反應(yīng)式為，生成1.5mol，與此同時，有3mol從陽極室透過質(zhì)子交換膜進入陰極室，因此c極區(qū)溶液質(zhì)量不變，故B錯誤；C．根據(jù)圖中信息可知，d極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為，故C正確；D．II室中、數(shù)目都減小，說明離子從II室向I室和III室移動，由于陰離子移向負(fù)極(b極)，陽離子移向正極(a極)，因此N和M分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，故D正確。綜上所述，答案為B。2．通過電解廢舊鋰電池中的回收錳和鋰，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過；電解質(zhì)溶液為和的混合溶液)。下列說法正確的是A．電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A處理轉(zhuǎn)移3mol電子C．電解一段時間后電解質(zhì)溶液的pH減小D．電解一段時間后電解質(zhì)溶液不變【答案】B【詳解】A．由分析可知，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；B．電極A反應(yīng)為，則處理轉(zhuǎn)移3mol電子，B正確；C．B為陽極，電極反應(yīng)為，則結(jié)合B分析可知，總反應(yīng)為，故電解一段時間后電解質(zhì)溶液的pH變大，C錯誤；D．由C分析可知，電解一段時間后電解質(zhì)溶液變大，D錯誤；故選B。3．科研人員用惰性電極設(shè)計出甲烷燃料電池并用于電解食鹽水的裝置如下圖所示，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3與ZrO2的固體，可在高溫下傳導(dǎo)O2-。下列說法正確的是A．若燃料電池消耗0.5mol的CH4，則D電極產(chǎn)生44.8L氣體B．電池工作時，Cl-通過離子交換膜移向C電極C．D電極附近溶液pH減小D．A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O【答案】D【詳解】B電極通人O2，發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O，而原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，則B電極為正極，A電解為燃料電池的負(fù)極，甲烷被氧化生成CO2，電極方程式為：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；電解池的C極與電源的正極相連，C極的Pt為陽極，Cl-在陽極放電生成Cl2，電極方程式為：2Cl--2e-=Cl2↑，D極的Pt為陰極，H2O得電子生成氫氣，電極方程式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A．未說明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能計算D電極產(chǎn)生氣體的體積，故A錯誤；B．電解池中的離子交換膜是陽離子交換膜，Cl-不能通過，故B錯誤；C．由分析可知，D極的Pt為陰極，H2O得電子生成氫氣，電極方程式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氫氧根濃度增大，pH增大，故C錯誤；D．由分析可知，A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故D正確；故選D。4．碳中和可有效解決全球變暖，在稀硫酸中利用電催化可將同時轉(zhuǎn)化為多種燃料，其原理如圖所示。下列說法正確的是A．離子交換膜為陰離子交換膜B．銅電極上產(chǎn)生的電極反應(yīng)式為：C．每產(chǎn)生電路中要通過電子D．若銅電極上只生成，則銅極區(qū)溶液質(zhì)量增加【答案】D【詳解】A．離子交換膜為陽離子交換膜，氫離子從左到右移動，故A錯誤；B．銅電極上產(chǎn)生的電極反應(yīng)式為：，故B錯誤；C．每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下電路中要通過電子，故C錯誤；D．銅電極為陰極，銅電極上產(chǎn)生甲烷的電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，若銅電極上生成5.6gCO，即n（CO）==0.2mol，發(fā)生反應(yīng)2H++CO2+2e-=CO+H2O，增重0.2molH2O的質(zhì)量，即0.2mol×18g?mol-1=3.6g,故D正確；故選D。5．現(xiàn)有一種安全、高效的雙極制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠從陽極低電壓醛氧化和陰極析氫反應(yīng)中得到氫氣，Cu為陽極催化劑，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．電壓越高，陽極制氫速率越快B．電解過程中，陰極室的pH不變C．陽極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為2R－CHO-2e-+4OH-=2R－COO-+H2↑+2H2OD．制得1mol氫氣，理論上有2molOH-透過交換膜【答案】C【詳解】由圖可知，Ni電極與電源負(fù)極相連，故Ni電極為陰極，電極反應(yīng)是2H2O+2e-=H2+2OH-，銅電極為陽極，醛基被氧化為竣基，電極反應(yīng)式為2R-CHO+40H--2c-=2R-COO-+H2+2H2O，據(jù)此作答。A．由于陽極上氫氧根也可能放電，所以電壓越高，陽極制氫速率不一定越快，故A錯誤；B．陰極電極反應(yīng)是2H2O+2e-=H2+2OH-，產(chǎn)生的氫氧根離子移向陽極，但溶劑水減少，氫氧化鉀濃度增大，所以電解一段時間后，陰極室的pH增大，故B錯誤；C．銅電極為陽極，電極反應(yīng)式為2R-CHO+4OH--2e-=2R-COO-+H2+2H2O，故C正確；D．由于陰陽極上均產(chǎn)生氫氣，制得1mol氫氣，轉(zhuǎn)移1mol電子，所以理論上有1molOH-透過交換膜，故D錯誤；故答案為：C?！究键c三】新型化學(xué)電源1．燃料電池(以CH3OH為例)特點：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化率超過80%。常見燃料：H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、肼、烴的衍生物(如CH3OH)、NH3、煤氣等。以CH3OH為例：電池類型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式酸性燃料電池H＋總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋4H＋=2H2O負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋堿性燃料電池OH－總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O正極O2＋4e－＋2H2O=4OH－負(fù)極CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O熔融碳酸鹽燃料電池COeq\o\al(2－,3)總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)負(fù)極CH3OH－6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2↑＋2H2O固態(tài)氧化物燃料電池O2－總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－=2O2－負(fù)極CH3OH－6e－＋3O2－=CO2↑＋2H2O質(zhì)子交換膜燃料電池H＋總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正極O2＋4e－＋4H＋=2H2O負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋注意：①H＋在堿性環(huán)境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H＋，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O，生成OH－；③若已知總反應(yīng)式時，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。2．一次電池：只能使用一次，放電后不能再充電復(fù)原繼續(xù)使用。傳統(tǒng)一次電池：(1)堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)銀鋅電池銀鋅電池的負(fù)極是Zn，正極是Ag2O，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2；正極：Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。新型一次電池：鈉硫電池總反應(yīng)：2Na＋xS=Na2Sx正極：xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)負(fù)極：2Na－2e－=2Na＋鋰銅電池總反應(yīng)：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－正極：Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－負(fù)極：Li－e－=Li＋Mg-H2O2電池總反應(yīng)：H2O2＋2H＋＋Mg=Mg2＋＋2H2O正極：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋Mg-AgCl電池總反應(yīng)：Mg＋2AgCl=2Ag＋MgCl2正極：2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag負(fù)極：Mg－2e－=Mg2＋3．充電電池（二次電池）：放電后可以再充電而反復(fù)使用。鉛酸蓄電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O。負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；陽極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；鋰離子電池總反應(yīng)：LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy正極：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2。負(fù)極：LixCy－xe－=xLi＋＋Cy；陽極：LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋陰極：xLi＋＋Cy＋xe－=LixCy鎳鐵電池總反應(yīng)：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2正極：NiO2＋2e－＋2H2O=Ni(OH)2＋2OH－負(fù)極：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2陽極：Ni(OH)2＋2OH－－2e－=NiO2＋2H2O陰極：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－鎳鎘電池總反應(yīng)：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2正極：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－負(fù)極：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2陽極：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O陰極：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－全釩液流電池總反應(yīng)：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O正極：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O負(fù)極：V2＋－e－=V3＋陽極：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋陰極：V3＋＋e－=V2＋高鐵電池總反應(yīng)：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH正極：FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2陽極：Fe(OH)3＋5OH－－3e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O陰極：Zn(OH)2＋2e－=Zn＋2OH－可逆電池的解題思路：題組訓(xùn)練：1．鋰離子電池具有能量密度大、工作壽命長的特點，其原理如圖所示。下列說法正確的是A．充電時A極發(fā)生反應(yīng)B．充電時B極與電源正極相連C．每生成1molT時，轉(zhuǎn)移2nmole-D．充放電過程中，O元素化合價發(fā)生變化【答案】C【詳解】A．充電時A極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則A極發(fā)生反應(yīng)為，故A錯誤；B．充電時，B極為陰極，B極與電源負(fù)極相連，故B錯誤；C．S和T為聚合物，聚合度為n，充電時，陰極反應(yīng)式為T+2ne-+2nLi+=S，則每生成1molT時，轉(zhuǎn)移2nmole-，故C正確；D．充放電過程中，C元素和I元素的化合價發(fā)生變化，O元素化合價不發(fā)生變化，故D錯誤；故選C。2．一種雙陰極微生物燃料電池裝置如圖所示，電解質(zhì)溶液呈酸性，該裝置可以同時進行硝化和反硝化脫氮，下列敘述錯誤的是A．電池工作時，的遷移方向為“厭氧陽極”→“缺氧陰極”和“厭氧陽極”→“好氧陰極”B．電池工作時，“缺氧陰極”電極附近的溶液pH增大C．“好氧陰極”存在反應(yīng)：D．“厭氧陽極”區(qū)質(zhì)量減少28.8g時，該電極輸出電子2.4mol【答案】C【詳解】“厭氧陽極”上，失去電子生成和，電極反應(yīng)式為；“缺氧陰極”上，得到電子生成，再轉(zhuǎn)化為，電極反應(yīng)式分別為、?！昂醚蹶帢O”上，得到電子生成，電極反應(yīng)式為，同時還能氧化生成，還可以被氧化為，離子方程式分別為、；A．在該電池中，“陽極”代表負(fù)極，“陰極”代表正極，陽離子由負(fù)極移向正極，電池工作時，“厭氧陽極”產(chǎn)生的通過質(zhì)子交換膜向“缺氧陰極”和“好氧陰極”遷移，A正確；B．由分析可知，電池工作時，“缺氧陰極”上消耗多于從“厭氧陽極”遷移過來的，且反應(yīng)生成水，其附近的溶液pH增大，B正確；C．由題干可知，電解質(zhì)溶液呈酸性，C錯誤；D．“厭氧陽極”的電極反應(yīng)式為，1mol參與反應(yīng)消耗6mol，輸出24mol電子，“厭氧陽極”區(qū)質(zhì)量減少288g，故“厭氧陽極”區(qū)質(zhì)量減少28.8g時，該電極輸出電子2.4mol，D正確；故答案為：C。3．我國科學(xué)家研究出一種新型水系Zn?C2H2電池(裝置如圖甲所示)，既能實現(xiàn)乙炔加氫又能發(fā)電；同時開發(fā)新型催化劑，實現(xiàn)CO2電催化加氫制備C3H6(裝置如圖乙所示)。下列說法錯誤的是A．甲、乙兩裝置相互連接時，a口應(yīng)接c口B．離子交換膜M與N不能選擇相同的交換膜C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?D．甲、乙兩裝置相互連接時，理論上每消耗1molCO2，b極質(zhì)量增大48g【答案】A【詳解】甲裝置中，Zn被氧化，所以b電極為負(fù)極，a電極為正極；乙池中d電極上H2O被氧化為O2，所以d電極為陽極，c電極為陰極。A．c為陰極，與電源負(fù)極相連，即與b口相連，A錯誤；B．裝置甲中通過氫氧根遷移來平衡電荷，離子交換膜為陰離子交換膜，裝置乙中通過氫離子遷移平衡電荷，為質(zhì)子交換膜，B正確；C．a(chǎn)電極上C2H2被還原為C2H4，根據(jù)電子守恒、元素守恒可得電極反應(yīng)為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?，C正確；D．c電極上的反應(yīng)為3CO2+18e?+18H+=C3H6+6H2O，b電極的反應(yīng)為Zn?2e?+2OH?=ZnO+H2O，增重為O原子的質(zhì)量，消耗1molCO2轉(zhuǎn)移6mol電子，b電極上增重3molO原子的質(zhì)量，即為48g，D正確；綜上所述答案為A。4．利用垃圾假單胞菌株分解有機物的電化學(xué)原理如圖所示。下列說法正確的是A．電子流向：電極B→負(fù)載→電極AB．電極A上的反應(yīng)式為：C．若有機物為葡萄糖，處理0.25mol有機物，電路中轉(zhuǎn)移電子6molD．若B電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣22.4L，B電極區(qū)域溶液增重32g【答案】C【詳解】A．由題中信息可知該裝置為原電池，A為負(fù)極，B為正極，電子由負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，所以電子流向：電極A→負(fù)載→電極B，A錯誤；B．觀察圖中信息知X生成Y少了2個氫原子，化合價升高2，A電極的反應(yīng)式為：，B錯誤；C．葡萄糖分子式C6H12O6，反應(yīng)后生成CO2，C元素由0價升高到+4價，處理0.25mol有機物，電路中轉(zhuǎn)移電子，C正確；D．B電極上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣22.4L，即消耗1molO2，質(zhì)量為32g，O2+4e-+4H+=2H2O，為維持電荷守恒，有4molH+由左側(cè)移向右側(cè)，所以B電極區(qū)域溶液增重32g+4g=36g，D錯誤；故答案選C。5．堿性鋅鐵液流電池具有電壓高、成本低的優(yōu)點。該電池的總反應(yīng)為，下列敘述不正確的是A．中含有鍵與鍵的數(shù)目之比為1∶1B．放電時，N極電勢低于M極，N極電極反應(yīng)為C．若離子交換膜只有通過，反應(yīng)時，有通過離子交換膜D．維持電流強度0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅約0.5g(已知)【答案】D【詳解】由圖可知：堿性鋅鐵液流電池放電時，右側(cè)N極為負(fù)極，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zn(OH)，負(fù)極發(fā)生電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)；左側(cè)M為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，正極電極反應(yīng)為Fe(CN)+e-=Fe(CN)。充電時和放電時剛好相反，電池正極與電源正極相連，據(jù)此分析解答。A．共價單鍵和配位鍵都是鍵，共價三鍵中有一個是鍵兩個是鍵，中有6個配位鍵和6個碳氮三鍵，故中含有鍵與鍵的數(shù)目之比為（6+6）∶62=1∶1，A正確；B．放電時該裝置為原電池，N極為原電池的負(fù)極，M為原電池的正極，正極的電勢比負(fù)極高，因此M極電勢高于N極，N極電極反應(yīng)為，B正確；C．在放電時，M為正極，發(fā)生反應(yīng)為：Fe(CN)+e-=Fe(CN)。當(dāng)左側(cè)M電極有1molFe(CN)發(fā)生時，左側(cè)負(fù)電荷數(shù)目會增加1mol，為維持電荷守恒，就會1mol即NA個OH-通過離子交換膜移向負(fù)極N極，C正確；D．電池工作5分鐘，通過的電量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通過電子的物質(zhì)的量n(e－)＝Q/F＝150C/96500C/mol＝1.554×10-3mol，則理論消耗Zn的質(zhì)量是m(Zn)＝1.554×10-3mol2×65g/mol＝0.05g，D錯誤；故選D?！究键c四】金屬的腐蝕與電化學(xué)防護1．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象eq\a\vs4\al(無)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍2．析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3．金屬腐蝕快慢程度的判斷方法4．金屬的防護(1)金屬電化學(xué)保護的兩種方法(2)改變金屬材料的組成，如制成合金、不銹鋼等。(3)在金屬表面覆蓋保護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。題組訓(xùn)練：1．利用如圖裝置探究鐵在海水中的電化學(xué)防護，下列說法錯誤的是A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，海水降低C．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，碳棒上發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】B【詳解】若開關(guān)K置于M處時，形成原電池；若開關(guān)K置于N處時，形成電解池。A．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，鐵得電子做正極被保護，A正確；B．若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，形成原電池，總方程式為2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2↓，海水pH幾乎不變，B錯誤；C．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，鐵作陰極，被保護，可減緩鐵的腐蝕，C正確；D．若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，形成電解池，碳棒做陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，D正確；故答案為：B。2．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是A．在酸性環(huán)境下，鋼鐵只能發(fā)生析氫腐蝕B．金屬腐蝕的實質(zhì)是金屬失去電子被還原C．輪船的船殼吃水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽極法D．銅鐵交接處，在潮濕的空氣中直接發(fā)生反應(yīng)：，繼而形成鐵銹【答案】C【詳解】A．在酸性環(huán)境下，鋼鐵也可能直接發(fā)生化學(xué)腐蝕，故A錯誤；B．金屬腐蝕的實質(zhì)是金屬失去電子被氧化的過程，故B錯誤；C．鋅的金屬性強于鐵，與鐵構(gòu)成原電池時，鋅是負(fù)極，鐵是正極被保護，因此輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陽極的陰極保護法，故C正確；D．在原電池中鐵只能失去2個電子，轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，故D錯誤；故答案選C。3．某航天發(fā)生器的點火接頭金屬由合金鋼加工成型。該金屬接頭端面發(fā)生銹蝕的原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．合金鋼中Fe作負(fù)極，長條狀硫化物作正極B．合金鋼腐蝕速度與空氣相對濕度無關(guān)C．正極的電極反應(yīng)有D．可使用酒精棉球擦拭清洗并均勻涂抹潤滑脂防銹【答案】B【詳解】A．Fe失電子，被氧化，為負(fù)極，所以長條狀硫化物作正極，A正確；B．正極為氧氣和水得電子的反應(yīng)，說明濕度越大，參加反應(yīng)的物質(zhì)的量越大，得電子越多，腐蝕速度越快，B錯誤；C．通入空氣的一端為正極，氧氣得電子，與水反應(yīng)生成氫氧根離子，故C正確；D．使用酒精棉球擦拭清洗并均勻涂抹潤滑脂，通過防止金屬與氧氣和水接觸，從而防銹，D正確；故答案為：B。4．用如圖1所示裝置及試劑進行鐵的電化學(xué)腐蝕實驗探究，測定具支錐形瓶中壓強(p)隨時間變化關(guān)系的曲線如圖2所示，下列說法錯誤的是A．pH=2.0時，壓強增大是因為生成H2B．pH=4.0時，不發(fā)生析氫腐蝕，只發(fā)生吸氧腐蝕C．pH=6.0時，正極主要發(fā)生電極反應(yīng)式為D．整個過程中，負(fù)極電極反應(yīng)式為【答案】B【詳解】A．鐵的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕和析氫腐蝕，pH=2.0時，壓強增大說明氣體量增多，是因為發(fā)生析氫腐蝕生成H2，A項正確；B．pH=4.0時，壓強變化不大，說明既發(fā)生析氫腐蝕，又發(fā)生吸氧腐蝕，使得氣體的量變化不大，B項錯誤；C．pH=6.0時，壓強變小，主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極主要發(fā)生O2的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，C項正確；D．整個過程中，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極電極反應(yīng)式為，D項正確；故選B。5．青銅器文物腐蝕物以粉末狀有害銹最為嚴(yán)重，某種堿式氯化銅粉狀銹的形成過程分下面三個階段：階段一：銅在電解質(zhì)溶液中發(fā)生一般腐蝕；(灰白色)；階段二：階段三：CuCl和具有很強穿透力，可深入銅體內(nèi)部，產(chǎn)生粉狀銹：下列說法正確的是A．該粉狀銹生成的條件中需要有：潮濕環(huán)境、可溶性的氯化物、氧化性的物質(zhì)B．上述過程涉及的化學(xué)反應(yīng)有：電解反應(yīng)、水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)C．依據(jù)反應(yīng)，可以判斷氧化亞銅不能溶于鹽酸D．利用外加電源保護法保護銅制文物時，青銅器應(yīng)連接電源的正極【答案】A【詳解】A．由反應(yīng)可知，堿式氯化銅粉狀銹產(chǎn)生的基本條件是：氧化性氣體、潮濕環(huán)境和水溶性氯化物，故A正確；B．沒有涉及到電解反應(yīng)，這里是原電池原理，沒有形成電解池，故B錯誤；C．該反應(yīng)是水解反應(yīng)，是非常微弱的過程，逆反應(yīng)過程是容易發(fā)生的，氧化亞銅是能溶于鹽酸的，故C錯誤；D．保護銅制文物時，就是防止銅失去電子被氧化，則應(yīng)該是接電源負(fù)極，若是接電源正極，則作陽極，會加速失去電子，不能起到保護作用，故D錯誤；故選A。【考點五】含膜電池應(yīng)用原理近幾年的高考試題中，涉及離子交換膜的試題較多，且?？汲Ｐ?。離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中離子具有選擇性透過的高分子膜。根據(jù)透過的微粒類型，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中，主要出現(xiàn)的是陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種，其功能是在于選擇性通過某些離子和阻斷某些離子或隔離某些物質(zhì)，從而制備、分離或提純某些物質(zhì)。1．離子交換膜的作用及意義2．解答含膜電池題的思維模板題組訓(xùn)練：1．一種穩(wěn)定的堿性混合聚硫化物-空氣雙膜二次電池充電時的工作原理如圖所示，下列說法正確的是A．充電時，a極為電源正極 B．Y離子交換膜是陰離子交換膜C．放電時，Na+向M極移動 D．放電時，M極的電極反應(yīng)式為S+2e?=2S【答案】B【詳解】據(jù)圖可知充電時S轉(zhuǎn)化為S，S元素的化合價降低被還原，所以M電極為陰極，N電極為陽極，則放電時M電極為負(fù)極，N電極為正極。A．根據(jù)分析可知M電極為陰極，則a為負(fù)極，A錯誤；B．NaOH溶液進入X和Y膜中間位置后，為平衡電荷，氫氧根需穿過Y膜進入陽極(N)，所以Y離子交換膜是陰離子交換膜，B正確；C．放電時M極為負(fù)極，原電池應(yīng)向正極，即N極移動，C錯誤；D．放電時，M極發(fā)生氧化反應(yīng)，S失電子轉(zhuǎn)化為S，電極反應(yīng)式為2S-2e?=S，D錯誤；綜上所述答案為B。2．2022年7月，中科院在鋅碘液流可充電電池領(lǐng)域研究中取得重要進展。該研究引入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其單體為NVP，NVP可結(jié)合I2，經(jīng)一系列變化生成可溶性聚碘配合物NVP－2I，有效提高鋅碘液流電池碘正極容量，避免了電池改進前I2+I-=I導(dǎo)致I-利用率降低，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A．充電時，a極為陰極B．將該電池用于鐵制品的腐蝕防護，應(yīng)將電極b與鐵制品相連C．電池改進前，放電時1molI，轉(zhuǎn)化為I-，轉(zhuǎn)移2mol電子D．放電時，b極反應(yīng)：2I2+NVP－I2+2e-=NVP－2I【答案】B【詳解】A．放電時a極由變?yōu)?，發(fā)生氧化反應(yīng)，做負(fù)極，充電時，發(fā)生還原反應(yīng)做陰極，故A正確；B．外加電流法防腐，應(yīng)將被保護的金屬與外接電源的負(fù)極相連，故B錯誤；C．，放電時1轉(zhuǎn)化為，轉(zhuǎn)移2電子，故C正確；D．b極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，，故D正確；故本題選B。3．全固體薄膜鋰離子可充電電池的工作原理是：，下圖分別表示全固體薄膜鋰離子電池的充放電工作原理。下列說法不正確的是A．鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲存和輸出能量大等優(yōu)點B．圖II為電池放電時的原理圖，b處可連接燈泡C．充電時從材料中脫嵌，經(jīng)由電解質(zhì)嵌入到負(fù)極中D．放電時的正極反應(yīng)式：【答案】B【詳解】由題干圖示信息結(jié)合電池反應(yīng)，并根據(jù)鋰離子的移動方向可知，圖I是鋰離子電池的放電過程，圖II是鋰離子電池的充電過程，據(jù)此分析解題：A.單位質(zhì)量的鋰放出的電子最多即鋰的比能量高，決定了鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲存和輸出能量大等優(yōu)點，A正確；B.由分析可知，圖II為電池充電時的原理圖，b處應(yīng)該接直流電源，不可連接燈泡，B錯誤；C.由電池反應(yīng)可知，充電時即圖II所示從材料中脫嵌，經(jīng)由電解質(zhì)嵌入到負(fù)極中，C正確；D.由電池反應(yīng)可知，放電時的正極發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)式：，D正確；故答案為：B。4．利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，下列說法錯誤的是A．電池工作時，電子從左側(cè)電極經(jīng)過導(dǎo)線移動至右側(cè)電極B．負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋C．當(dāng)外電路通過1mol電子時，有1mol質(zhì)子通過交換膜D．將該電池置于工業(yè)合成氨(400℃~500℃)的環(huán)境中，則可大幅提高合成氨的效率【答案】D【詳解】由圖可知，左側(cè)電極為生物燃料電池的負(fù)極，MV＋在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2＋，MV2＋在氫化酶作用下與氫氣反應(yīng)生成氫離子和MV＋，反應(yīng)方程式為H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋，右側(cè)電極為正極，MV2＋在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV＋，MV＋在固氮酶作用下與氮氣反應(yīng)生成氨氣和MV2＋，反應(yīng)方程式為N2＋6MV＋＋6H+=2NH3＋6MV2＋，電池工作時，氫離子通過質(zhì)子交換膜向正極區(qū)移動。A．由分析可知，左側(cè)電極為生物燃料電池的負(fù)極，右側(cè)電極為正極，則電池工作時，電子從左側(cè)電極經(jīng)過導(dǎo)線移動至右側(cè)電極，故A正確；B．由分析可知，負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為MV2＋在氫化酶作用下與氫氣反應(yīng)生成氫離子和MV＋，反應(yīng)方程式為H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋，故B正確；C．由分析可知，電池工作時，氫離子通過質(zhì)子交換膜向正極區(qū)移動，則當(dāng)外電路通過1mol電子時，有1mol質(zhì)子通過交換膜，故C正確；D．400℃~500℃條件下，氫化酶和固氮酶的催化活性降低，合成氨的效率的效率降低，故D錯誤；故選D。5．磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池因特別適于作動力方面的應(yīng)用，故稱作磷酸鐵鋰動力電池。磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，充電時總反應(yīng)是C6+LiFePO4=Li1-xFePO4+LixC6，下列說法中錯誤的是A．LiFePO4作為電池的正極，與鋁箔相連B．聚合物隔膜將正、負(fù)極隔開，可使電子通過C．放電時，正極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4D．放電時，Li+從負(fù)極移向正極【答案】B【詳解】充電時總反應(yīng)是C6+LiFePO4=Li1-xFePO4+LixC6，放電時總反應(yīng)是Li1-xFePO4+LixC6=C6+LiFePO4，負(fù)極反應(yīng)式為：LixC6-xe-=C6+xLi+，正極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，據(jù)此分析作答；A．由圖及電極反應(yīng)式分析可知，LiFePO4作為電池的正極，與鋁箔相連，故A正確；B．電池放電時為原電池，負(fù)極中的Li+通過聚合物隔膜向正極遷移,電子不能通過聚合物隔膜，故B錯誤；C．由電池總反應(yīng)可知，正極上Li1-xFePO4得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以正極電極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4,故C正確；D．磷酸鐵鋰電池不含重金屬和稀有金屬,是一種安全無毒無污染的綠色環(huán)保電池,故D正確；故答案選B。6．[2021·河北1月選考模擬，18(1)(2)(3)(4)(5)]我國科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn－PbO2電池，電解質(zhì)為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如下：回答下列問題：(1)電池中，Zn為________極，B區(qū)域的電解質(zhì)為______(填“