第25講化學(xué)電源（教師版）高二化學(xué)講義（人教2019選擇性必修1）

第25講第25講化學(xué)電源知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)精講知識(shí)精講一、化學(xué)電源的分類與優(yōu)劣判斷1.分類：化學(xué)電源可以分為一次電池、二次電池和燃料電池等。2.優(yōu)劣判斷（1）比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(W·h)/kg或(W·h)/L。（2）比功率：?jiǎn)挝毁|(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(zhǎng)短。二、一次電池（干電池）一次電池，也叫做干電池，放電后不可再充電。常見(jiàn)的一次電池有普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、紐扣式銀鋅電池等。1.普通鋅錳干電池常見(jiàn)的鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。其中，石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質(zhì)溶液，鋅筒作負(fù)極。這種電池放電之后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行），屬于一次電池。總反應(yīng)Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++2MnO(OH)+2NH負(fù)極Zn﹣2e=Zn2+正極2MnO2+2NH4++2e=2MnO(OH)+2NH2.堿性鋅錳干電池用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl做電解質(zhì)時(shí)，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。總反應(yīng)Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2負(fù)極Zn+2OH﹣2eZn(OH)2正極2MnO2+2H2O+2e2MnO(OH)+2OH3.紐扣式鋅銀電池鋅銀扣式電池，以鋅為負(fù)極,銀的氧化物為正極,氫氧化鉀（或鈉）溶液為電解液的紐扣狀微型原電池總反應(yīng)Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag負(fù)極Zn+2OH2e=Zn(OH)2正極Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH三、二次電池有些電池放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使活性物質(zhì)獲得再生，從而實(shí)現(xiàn)放電（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）與充電（電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池，也叫充電電池或蓄電池。常見(jiàn)的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的大多是鉛蓄電池。1.鉛蓄電池工作原理Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放電總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O負(fù)極正極充電總反應(yīng)2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+4H++2SO陰極PbSO4＋2e－Pb＋SO陽(yáng)極PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋SO【答案】Pb+SO42-﹣2e=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e=PbSO2.鋰離子電池鋰離子電池正極材料多采用磷酸鐵鋰（LiFePO4，也稱磷酸亞鐵鋰）或鉆酸鋰（LiCoO2）等，一般是具有可供鋰離子嵌入或脫嵌（即可逆嵌脫）結(jié)構(gòu)的化合物。負(fù)極材料大多數(shù)是碳素材料，如人工石墨、碳纖維、天然石墨等。電解質(zhì)溶液是鋰離子的載體，是將鋰鹽溶解在一定的非水、非質(zhì)子性的有機(jī)溶劑中制成的，其作用是在電池內(nèi)部正、負(fù)極之間形成良好的離子導(dǎo)電通道。在放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極脫出，嵌入到正極。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極材料晶格間脫離出來(lái)，嵌入到負(fù)極材料里。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極間不斷地進(jìn)行可逆嵌脫。以鉆酸鋰石墨鋰電池為例：工作原理Li1xCoO2+LixC6LiCoO2+6C放電總反應(yīng)Li1xCoO2+LixC6LiCoO2+6C負(fù)極正極充電總反應(yīng)LiCoO2+6CLi1xCoO2+LixC6陰極陽(yáng)極【答案】LiC6﹣xe6C+xLi+Li1xCoO2+xLi++xeLiCoO26C+xLi++xeLiC6LiCoO2xeLi1xCoO2+xLi+三、燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上。1．氫氧燃料電池電解質(zhì)H2SO4溶液KOH溶液總反應(yīng)2H2+O2=2H2O負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式【答案】2H24e=4H+2H2+4OH4e=4H2OO2+4H++4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH2．甲烷燃料電池甲烷電池電解質(zhì)溶液為H2SO4電解質(zhì)溶液為KOH負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)式【答案】CH4+2H2O8e=CO2+8H+CH4+10OH8e=CO32-+7H2O2+8H++8e=4H2O2O2+8e+4H2O=8OHCH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2+2OH=CO32-+3H對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題型一：一次電池的工作原理【例1】日常所用鋅錳干電池的電極分別為鋅筒和石墨棒，以糊狀NH4Cl作電解質(zhì)，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有關(guān)鋅錳干電池的敘述中，正確的是A．干電池中鋅筒為正極，石墨棒為負(fù)極B．干電池可實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化C．干電池長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作后，糊狀物可能流出，腐蝕用電器D．干電池工作時(shí)，電流方向是由鋅筒經(jīng)外電路流向石墨棒【答案】C【詳解】A．干電池中較活潑的金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的導(dǎo)電的非金屬石墨棒作正極，故A錯(cuò)誤；B．干電池是一次電池，所以不能實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故B錯(cuò)誤；C．NH4Cl是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性，所以干電池長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用時(shí)內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕電器，故C正確；D．干電池工作時(shí)，電流由正極石墨棒經(jīng)外電路流向負(fù)極鋅，故D錯(cuò)誤；故選C?！咀?2】堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性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)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，鋅失去電子B．電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極C．電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)D．外電路中每通過(guò)0.4mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小13.0g【答案】B【分析】根據(jù)電池總反應(yīng)式Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)可知，電池工作時(shí)，負(fù)極材料是Zn，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)2，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，正極材料為MnO2，MnO2發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2MnO2(s)+H2O(l)+2e=Mn2O3(s)+2OH，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極。【詳解】A．電池工作時(shí)，負(fù)極材料是Zn，Zn失去電子，故A正確；B．電池工作時(shí)，電子由負(fù)極流出流向正極，，故B錯(cuò)誤；C．原電池工作時(shí)，負(fù)極Zn失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故C正確；D．由電池總反應(yīng)式可知，65gZn反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為2mol，則外電離通過(guò)0.4mol電子，理論上消耗鋅13.0g，故D正確；本題答案B。題型二：二次電池的工作原理【變21】某種鈉離子的二次電池，其放電工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．放電時(shí)，石墨上的電勢(shì)比MnPO4上的高B．充電時(shí)，石墨接直流電源的正極C．充電時(shí)，Na+由右側(cè)經(jīng)過(guò)離子交換膜遷移到左側(cè)D．放電時(shí)，正極反應(yīng)為NaMnPO4+e=MnPO4+Na+【答案】C【分析】該裝置為鈉離子的二次電池，根據(jù)放電工作原理的裝置以及原電池工作原理，左端電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Na－e－=Na＋，右端電極為正極，電極反應(yīng)式為MnPO4＋Na＋＋e－=NaMnPO4，據(jù)此分析；【詳解】A．根據(jù)上述分析，石墨為負(fù)極，MnPO4為正極，正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，即MnPO4電勢(shì)高于石墨，故A錯(cuò)誤；B．二次電池充電時(shí)，電池正極接電源的正極，電池負(fù)極接電源的負(fù)極，石墨為負(fù)極，充電時(shí)，應(yīng)接電源的負(fù)極，故B錯(cuò)誤；C．充電時(shí)，石墨電極反應(yīng)式為Na＋＋e－=Na，MnPO4電極反應(yīng)式為NaMnPO4－e－=Na＋＋MnPO4，Na＋從右側(cè)經(jīng)過(guò)離子交換膜遷移到左側(cè)，故C正確；D．根據(jù)上述分析，放電時(shí)正極反應(yīng)式為MnPO4＋Na＋＋e－=NaMnPO4，故D錯(cuò)誤；答案為C。題型三：鋰離子電池的工作原理【例3】鋰電池是新一代高能電池，目前已研發(fā)出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式為L(zhǎng)i+MnO2=LiMnO2，下列說(shuō)法中正確的是A．Li是正極，MnO2是負(fù)極B．放電時(shí)負(fù)極的反應(yīng)：Lie=Li+C．放電時(shí)正極發(fā)生氧化反應(yīng)D．電池放電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%【答案】B【詳解】A．從電池的總反應(yīng)方程式看,鋰失去電子,做負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B．鋰做負(fù)極,放電時(shí)電極反應(yīng)為L(zhǎng)ie=Li+，故B正確；C．放電時(shí)正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．電池放電時(shí)，常會(huì)伴隨熱量變化，則能量轉(zhuǎn)化率小于100%，故D錯(cuò)誤；本題答案B?！咀?】磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極材料的一種鋰離子二次電池，電池總反應(yīng)為M1xFexPO4+LiC6LiM1xFexPO4+6C，其原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．放電時(shí)，石墨電極的電勢(shì)更高B．充電時(shí)，Li+移向磷酸鐵鋰電極C．充電時(shí)，磷酸鐵鋰電極應(yīng)與電源正極相連D．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為M1xFexPO4+e+Li+=LiFexPO4+(1x)M【答案】C【分析】從電池總反應(yīng)式可以分析出，放電時(shí)LiC6變?yōu)長(zhǎng)i+和6C，Li元素化合價(jià)升高被氧化，所以石墨電極是負(fù)極，另一側(cè)磷酸鐵鋰電極為正極，放電過(guò)程電解質(zhì)中Li+向磷酸鐵鋰電極方向移動(dòng)；【詳解】A．根據(jù)分析，石墨電極為負(fù)極，故電勢(shì)更低，描述錯(cuò)誤，不符題意；B．根據(jù)分析，放電時(shí)Li+移向磷酸鐵鋰電極，而充電時(shí)離子移動(dòng)方向相反，向石墨電極移動(dòng)，描述錯(cuò)誤，不符題意；C．放電時(shí)，磷酸鐵鋰電極是正極，電子流入，充電時(shí)，該極需輸出電子，故要和電源正極相連，描述正確，符合題意；D．根據(jù)電池模型，可以看到，放電時(shí)正極電極反應(yīng)式應(yīng)是M1xFexPO4+e+Li+=LiM1xFexPO4，描述錯(cuò)誤，不符題意；綜上，本題選C。題型四：燃料電池的工作原理【變51】燃料電池裝置如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極b上的電極反應(yīng)式為C．燃料電池能量之間的轉(zhuǎn)化是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．電池工作時(shí)，溶液中的向電極a遷移【答案】C【詳解】A．由分析可知，電池工作時(shí)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B．電極b上氨氣中氮元素失去電子，生成氮?dú)猓娊庖簽镹aOH溶液，電極反應(yīng)為，故B正確；C．燃料電池是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子移向正極，故Na+向電極a移動(dòng)，故D正確；故答案選C。題型五：化學(xué)電源的工作原理【例6】下列四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述錯(cuò)誤的是

A．圖I所示電池中，電子從鋅片流出B．圖II所示干電池中石墨作負(fù)極C．圖III所示電池為二次電池D．圖IV所示電池中正極反應(yīng)為：【答案】B【詳解】A．原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流出，圖I所示電池中，鋅為負(fù)極，則電子從鋅片流出，A正確；B．圖II所示干電池中石墨作正極、鋅作負(fù)極，B錯(cuò)誤；C．鉛蓄電池對(duì)外供電時(shí)，鉛作負(fù)極、二氧化鉛作正極，當(dāng)充電時(shí)，鉛作陰極，二氧化鉛作陽(yáng)極，可反復(fù)使用，故圖III所示電池為二次電池，C正確；D．圖IV所示電池為氫氧燃料電池，其中，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為：，D正確；答案選B?！纠?】回答下列問(wèn)題：（1）已知可逆反應(yīng)AsO+2I—+2H+=AsO+I2+H2O，某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)探究原電池原理并應(yīng)用原電池原理制作多種電池：電池工作時(shí)，鹽橋中的陰離子向_______極移動(dòng)(填C1或C2)；若向B池里滴加NaOH溶液，平衡向_______方向移動(dòng)，此時(shí)C2極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。（2）乙同學(xué)結(jié)合課本氫氧燃料電池知識(shí)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池，裝置如圖所示(a、b為多孔碳棒)其中_______(填A(yù)或B)處電極入口通甲烷。當(dāng)消耗標(biāo)況下甲烷33.6L時(shí)，假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率為90%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量_______mol。若將該燃料電池內(nèi)部KOH溶液改為熔融的摻雜著氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在其內(nèi)部可以傳導(dǎo)O2，電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：_______。（3）丙同學(xué)查資料發(fā)現(xiàn)生物電池具有工作時(shí)不發(fā)熱、不損壞電極等優(yōu)點(diǎn)，不但可以節(jié)約大量金屬，而且壽命比化學(xué)電源長(zhǎng)得多，因此越來(lái)越受到人們的青睞。某生物電池用葡萄糖(C6H12O6)作原料，在酶的作用下被氧化為葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如下圖所示。a的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。當(dāng)有2molH+通過(guò)質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上電極a消耗葡萄糖的質(zhì)量為_(kāi)______g；該電池_______(填“能”或“不能”)在高溫條件下使用。【答案】（1）C1逆反應(yīng)AsO—2e—+H2O=AsO+2H+（2）A10.8CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O（3）C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+180不能【解析】（1）由題給可逆反應(yīng)可知，酸性條件下，C1極為原電池的負(fù)極，碘離子在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成單質(zhì)碘，電極反應(yīng)式為2I——2e—=I2，C2極為正極，酸性條件下，砷酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成亞砷酸根離子，電極反應(yīng)式為AsO+2e—+2H+=AsO+H2O，則電池工作時(shí)，鹽橋中的陰離子向負(fù)極C1極移動(dòng)；若向B池里滴加氫氧化鈉溶液，氫離子與氫氧根離子反應(yīng)，氫離子濃度減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，此時(shí)C2極為原電池的負(fù)極，亞砷酸根離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成砷酸根離子，電極反應(yīng)式為AsO—2e—+H2O=AsO+2H+，故答案為：C1；逆反應(yīng)；AsO—2e—+H2O=AsO+2H+；（2）由電子移動(dòng)方向可知，a極為燃料電池的負(fù)極，則甲烷由A處電極入口通入，堿性條件下甲烷在負(fù)極失去發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為CH4—8e—+10OH—=CO+7H2O，由電極反應(yīng)式可知，當(dāng)消耗標(biāo)況下甲烷33.6L時(shí)，假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率為90%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量×8×90%=10.8mol；若將該燃料電池內(nèi)部KOH溶液改為熔融的摻雜著氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，甲烷在氧離子作用下在負(fù)極失去電子生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O，故答案為：A；10.8；CH4—8e—+4O2—=CO2+2H2O；（3）由題給示意圖可知，電極a為生物電池的負(fù)極，葡萄糖在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成葡萄糖酸和氫離子，電極反應(yīng)式為C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+；當(dāng)有2mol氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上電極a消耗葡萄糖的質(zhì)量為2mol××180g/mol=180g；酶在高溫條件下會(huì)因蛋白質(zhì)發(fā)生變性而失去催化活性，因此該電池不能在高溫下使用，故答案為：C6H12O6—2e—+H2O=C6H12O7+2H+；180；不能。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】堿性鋅錳干電池的總反應(yīng)為：。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法中正確的是A．Zn為負(fù)極，為正極 B．工作時(shí)電子由經(jīng)由外電路流向ZnC．工作時(shí)OH移向正極 D．電池放電過(guò)程中，溶液的酸堿性一定不變【答案】A【詳解】A．由堿性鋅錳電池的總反應(yīng)可知，正極MnO2得電子被還原，負(fù)極是金屬鋅失電子被氧化，故A正確；B．工作時(shí)外電路電子由負(fù)極流向正極，即電子由Zn經(jīng)由外電路流向MnO2，故B錯(cuò)誤；C．電池工作時(shí)陰離子OH向負(fù)極鋅電極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．堿性鋅錳電池中的電解質(zhì)為KOH，由堿性鋅錳電池的總反應(yīng)可知，電池放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量不變，但反應(yīng)消耗水，溶液OH濃度增大，則堿性增強(qiáng)，故D錯(cuò)誤；答案為A?！绢}2】化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說(shuō)法不正確的是A．甲：Zn2+向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液的pH增大B．乙：負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2+C．丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄D．?。菏褂靡欢螘r(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降【答案】B【詳解】A．甲為銅鋅原電池，鋅失去電子，鋅電極是負(fù)極，銅電極是正極，正極上氫離子放電形成氫氣，因此Zn2+向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液的pH增大，故A正確；B．鋅是負(fù)極，電解質(zhì)溶液顯堿性，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，故B錯(cuò)誤；C．Zn為較活潑電極，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2+，反應(yīng)中鋅溶解，因而鋅筒會(huì)變薄，故C正確；D．鉛蓄電池總反應(yīng)式為PbO2+Pb+H2SO42PbSO4+2H2O，使用一段時(shí)間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，故D正確；故選B?！绢}4】三元電池是電動(dòng)汽車的新能源，其正極材料可表示為L(zhǎng)iNixCoyMnzO2。充電時(shí)電池總反應(yīng)為L(zhǎng)iNixCoyMnzO2+6C(石墨)=Li1aNixCoyMnzO2+LiaC6，其電池工作原理如圖所示，兩極之間有一個(gè)允許特定的離子X(jué)通過(guò)的隔膜。下列說(shuō)法正確的是A．允許離子X(jué)通過(guò)的隔膜屬于陰離子交換膜B．放電時(shí)，電流由A經(jīng)負(fù)載回到BC．充電時(shí)，B為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)D．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：LiaC6ae=6C(石墨)+aLi+【答案】D【分析】根據(jù)題目正極材料可表示為L(zhǎng)iNixCoyMnzO2，判斷LiaC6為負(fù)極材料，故A為負(fù)極，B為正極，根據(jù)充電時(shí)電池總反應(yīng)是陰極和陽(yáng)極的總反應(yīng)，該反應(yīng)逆過(guò)程即是原電池的反應(yīng)，也是正極和負(fù)極的總反應(yīng)?！驹斀狻緼．根據(jù)分析得B為正極，原電池中離子移動(dòng)的方向是陽(yáng)離子移向正極，故離子X(jué)通過(guò)的隔膜屬于陽(yáng)離子交換膜，故A不正確；B．放電時(shí)是原電池，電流從正極流向負(fù)極，故從B經(jīng)負(fù)載回到A，故B不正確；C．充電時(shí)，根據(jù)正極接電源的正極判斷，B為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C不正確；D．放電時(shí)，是原電池反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)與電解池中的陰極反應(yīng)剛好相反，根據(jù)題目中的充電時(shí)電池反應(yīng)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)：LiaC6ae=6C(石墨)+aLi+，故D正確；故選答案D。【點(diǎn)睛】本題考查二次電池的原理，注意二次電池充電時(shí)，正極做的是陽(yáng)極，負(fù)極做的是陰極，根據(jù)總反應(yīng)方程式進(jìn)行改寫(xiě)可以得到電極反應(yīng)?！绢}5】風(fēng)力發(fā)電輸出功率的波動(dòng)性導(dǎo)致其直接并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)不良影響，需要連接儲(chǔ)能電池裝置，通過(guò)儲(chǔ)能電池對(duì)電能的存儲(chǔ)、匯集，再集中供電來(lái)提高并網(wǎng)性能，下圖是水系鋁離子儲(chǔ)能電池工作機(jī)理，下列有關(guān)其說(shuō)法不正確的是A．單位質(zhì)量的鋁放出的電量高，并且價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富B．鋁儲(chǔ)能電池是二次電池C．放電時(shí)，從正極材料的空隙中脫出進(jìn)入電解液，再以單質(zhì)鋁的形式沉積負(fù)極材料表面D．該電池中金屬鋁電極易形成致密的氧化鋁鈍化膜，阻斷鋁離子的傳輸從而降低電池效能【答案】D【詳解】A．鋁在地殼中的含量豐富，且單位質(zhì)量的鋁放出的電量高，可以用于制造水系鋁離子儲(chǔ)能電池，故A正確；B．根據(jù)題意，儲(chǔ)能電池通過(guò)對(duì)電能的存儲(chǔ)、匯集，再集中供電，說(shuō)明鋁儲(chǔ)能電池是二次電池，故B正確；C．放電時(shí)，鋁失去電子變成，鋁為負(fù)極，石墨為正極，從正極材料的空隙中脫出進(jìn)入電解液，再以單質(zhì)鋁的形式沉積負(fù)極材料表面，故C正確；D．該電池中沒(méi)有氧氣產(chǎn)生，金屬鋁電極表面不會(huì)形成致密的氧化鋁鈍化膜，故D錯(cuò)誤；故選D?！绢}6】鉛蓄電池、鎳鎘堿性充電電池都是重要的二次電池。已知：①鉛蓄電池總的化學(xué)方程式為：，使用(放電)段時(shí)間后，其內(nèi)阻明顯增大，電壓卻幾乎不變，此時(shí)只有充電才能繼續(xù)使用；②鎳鎘堿性充電電池放電時(shí)，正極反應(yīng)為：，負(fù)極反應(yīng)式：，使用(放電)到后期，當(dāng)電壓明顯下降時(shí)，其內(nèi)阻卻幾乎不變，此時(shí)充電后也能繼續(xù)使用；回答下列問(wèn)題：(1)鉛蓄電池負(fù)極板上覆蓋的物質(zhì)是_______(填名稱)，充電時(shí)，PbSO4在_______(填“陽(yáng)極”、“陰極”或“兩個(gè)電極”)上_______(填“生成或除去”)。(2)鎳鎘堿性充電電池在充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______。(3)鉛蓄電池和鎳鎘堿性充電電池使用一段時(shí)間后，一個(gè)內(nèi)阻明顯增大，而另一個(gè)內(nèi)阻卻幾乎不變的主要原因可能是_______。【答案】鉛兩個(gè)電極除去Cd(OH)2+2Ni(OH)2＝Cd+2NiOOH+2H2O放電時(shí)，鉛蓄電池中硫酸溶液濃度減小，故內(nèi)阻明顯增大，而鎳鎘堿性電池的電解質(zhì)溶液濃度幾乎不變，故內(nèi)阻幾乎不變【詳解】(1)反應(yīng)中Pb失去電子，作負(fù)極，因此鉛蓄電池負(fù)極板上覆蓋的物質(zhì)是鉛，由于放電時(shí)兩個(gè)電極上均生成硫酸鉛，所以充電時(shí)，PbSO4在兩個(gè)電極除去；所以本問(wèn)第一空應(yīng)填“Pb”，第二空應(yīng)填“兩個(gè)電極”，第三空應(yīng)填“除去”；(2)鎳鎘堿性充電電池放電時(shí)，正極反應(yīng)為：，負(fù)極反應(yīng)式：，因此鎳鎘堿性充電電池放電時(shí)的總反應(yīng)式為Cd+2NiOOH+2H2O＝Cd(OH)2+2Ni(OH)2，所以本問(wèn)應(yīng)填“”；(3)鉛酸蓄電池放電，電解質(zhì)溶液硫酸濃度明顯變小，而鎳鎘電池放電，溶液堿性基本不變，所以本問(wèn)應(yīng)填“由于放電時(shí)，鉛蓄電池中硫酸溶液濃度減小，故內(nèi)阻明顯增大，而鎳鎘堿性電池的電解質(zhì)溶液濃度幾乎不變，故內(nèi)阻幾乎不變”?！绢}8】酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH，回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關(guān)數(shù)據(jù)表所示：溶解度/(g/100g水)溫度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614回答下列問(wèn)題：(1)該電池的正極反應(yīng)式為_(kāi)__________。(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作五分鐘，理論上消耗Zn___________g．(已知Q=It，F(xiàn)=96500C/mol)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過(guò)濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過(guò)___________分離回收。(4)濾渣的主要成分是MnO2、___________和___________，欲從中得到較純的MnO2，最簡(jiǎn)便的方法是___________，其原理是___________?！敬鸢浮縈nO2＋e＋H+=MnOOH0.05g加熱濃縮、冷卻結(jié)晶碳粉MnOOH在空氣中加熱碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH氧化為MnO2【詳解】(1)該電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，MnO2被還原生成MnOOH，電極方程式為MnO2+H++e=MnOOH，負(fù)極鋅被氧化生成Zn2+，電池總反應(yīng)式為2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+，故答案為MnO2+H++e=MnOOH；(2)電池工作5分鐘，通過(guò)的電量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通過(guò)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)＝1.554×103mol/2×65g/mol＝0.05g，故答案為0.05。(3)由于ZnCl2的溶解度受溫度影響較大，而NH4Cl的溶解度受溫度影響較小，所以可采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法分離氯化鋅和氯化銨混合物；故答案為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；(4)根據(jù)廢電池糊狀填充物中碳粉和MnO2及正極放電產(chǎn)生的MnOOH都不溶于水，可確定濾渣的主要成分；碳粉在足量氧氣中燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH在足量氧氣中燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2，因此得到較純的二氧化錳最簡(jiǎn)便的方法是在足量空氣或氧氣中燃燒濾渣，故答案為：碳粉；MnOOH；在空氣中加熱；碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH氧化為MnO2。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列電池不屬于化學(xué)電池的是A．堿性干電池 B．鉛蓄電池 C．燃料電池 D．太陽(yáng)能電池【答案】D【詳解】常見(jiàn)的電源：堿性干電池、蓄電池、燃料電池，可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不是化學(xué)電池，故選：D?！揪?】新冠肺炎最明顯的癥狀就是出現(xiàn)發(fā)熱，體溫槍能快速檢測(cè)人體體溫。該體溫槍所用的電池為一種銀鋅電池(如下圖所示)，該電池的總反應(yīng)式為：。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是A．Ag2O電極作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．該電池放電時(shí)溶液中的K+向Zn電極移動(dòng)C．電池工作時(shí)，電流從Ag2O電極經(jīng)過(guò)隔板流向Zn電極D．該電池的負(fù)極反應(yīng)為：【答案】D【詳解】A．根據(jù)總反應(yīng)方程式分析Ag2O化合價(jià)降低，得到電子，作原電池正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．Zn化合價(jià)升高，是原電池負(fù)極，Ag2O化合價(jià)降低，得到電子，作原電池正極，根據(jù)原電池“同性相吸”，得到該電池放電時(shí)溶液中的K+向Ag2O電極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．電池工作時(shí)，電流從Ag2O電極經(jīng)過(guò)外電路流向Zn電極，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)B分析得到Zn為負(fù)極，根據(jù)總反應(yīng)式得到該電池的負(fù)極反應(yīng)為：，故D正確。綜上所述，答案為D?！揪?】甲醇燃料電池在堿性條件下的電池反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4OH=2CO＋6H2O。則下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是A．O2在正極參與反應(yīng)B．該電池使用一段時(shí)間后溶液pH變小C．負(fù)極反應(yīng)為：CH3OH6e＋8OH=CO＋6H2OD．每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，則消耗氧氣的體積為3.36L【答案】D【詳解】A．根據(jù)2CH3OH＋3O2＋4OH=2CO＋6H2O總反應(yīng)可知，O元素的化合價(jià)降低，通入氧氣的電極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B.根據(jù)2CH3OH＋3O2＋4OH=2CO＋6H2O總反應(yīng)可知，該電池使用一段時(shí)間后溶液pH變小，故B正確；C．根據(jù)2CH3OH＋3O2＋4OH=2CO＋6H2O總反應(yīng)可知，碳元素的化合價(jià)升高，甲醇為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境