2022屆新高考一輪復(fù)習(xí)-第6章-第2講-原電池-化學(xué)電源-教案

第六章化學(xué)反響與能量變化第二課第二課原電池化學(xué)電源體積知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)考點(diǎn)考點(diǎn)1：原電池的工作原理知識(shí)全梳理知識(shí)全梳理一、概念和反響本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反響本質(zhì)是氧化復(fù)原反響。二、構(gòu)成條件1.能自發(fā)進(jìn)行的氧化復(fù)原反響，一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反響。2.電極，一般是活潑性不同的兩電極。3.電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。4.形成閉合回路。三、工作原理(以銅鋅原電池為例)1.兩種裝置2.反響原理電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反響Zn﹣2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反響類(lèi)型氧化反響復(fù)原反響鹽橋組成和作用①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。Ⅰ、Ⅱ兩種裝置的比擬裝置Ⅰ中Zn與Cu2＋直接接觸，會(huì)有局部Zn與Cu2＋直接反響，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量損耗；裝置Ⅱ中，Zn在負(fù)極區(qū)，Cu2＋在正極區(qū)，不存在Zn與Cu2＋的直接反響而造成能量損耗，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。3.帶電粒子移動(dòng)方向及閉合回路的形成四、原電池原理的應(yīng)用1.比擬金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。2.加快化學(xué)反響速率：氧化復(fù)原反響形成原電池時(shí)，反響速率加快。3.用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道不被腐蝕，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，鋅塊為原電池的負(fù)極。

4.設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源①首先將氧化復(fù)原反響分成兩個(gè)半反響。②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個(gè)半反響，選擇正、負(fù)電極材料以及電解質(zhì)溶液。1.判斷原電池正、負(fù)極的5種方法歸納與整合2.原電池電極反響書(shū)寫(xiě)時(shí)的考前須知(1)負(fù)失氧、正得還。(2)注意溶液的酸堿性，視情況在電極反響方程式兩邊添加H+、OH-、H2O等，使其符合電荷守恒和質(zhì)量守恒。(3)注意電極反響產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反響。(4)活潑金屬不一定為負(fù)極，如鎂、鋁和氫氧化鈉溶液組成的電池中，鋁為負(fù)極。診斷辨析診斷辨析例1.判斷以下說(shuō)法是否正確，正確的打“√〞，錯(cuò)誤的打“×〞。(1)放熱的反響都可設(shè)計(jì)成原電池(×)(2)在原電池中，發(fā)生氧化反響的一極是負(fù)極(√)(3)用Mg、Al分別作電極，用NaOH溶液作電解液構(gòu)成的原電池，Mg為正極(√)(4)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負(fù)極(×)(5)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生(×)(6)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(×)(7)一般來(lái)說(shuō)，帶有“鹽橋〞的原電池比不帶“鹽橋〞的原電池效率高(√)(8)某原電池反響為Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含KCl飽和溶液的瓊脂。(×)例2.如下圖裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是()MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HClCAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液【答案】C【解析】在裝置中電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明該裝置構(gòu)成了原電池，根據(jù)正負(fù)極的判斷方法，溶解的一極為負(fù)極，增重的一極為正極，所以M棒為正極，N棒為負(fù)極，且電解質(zhì)溶液能析出固體，那么只有C項(xiàng)符合題意。例3.控制適宜的條件，將反響2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如以下圖所示的原電池。以下判斷不正確的選項(xiàng)是()A．反響開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．反響開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被復(fù)原C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反響到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中參加FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極【答案】D【解析】由圖示結(jié)合原電池原理可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被復(fù)原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反響到達(dá)平衡狀態(tài)，C正確；在甲中參加FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被復(fù)原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。例4.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及局部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置局部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無(wú)變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是()A．a(chǎn)>b>c>dB．d>a>b>cC．b>c>d>aD．a(chǎn)>b>d>c【答案】B【解析】把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①、②、③、④，那么由實(shí)驗(yàn)①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動(dòng)性：a>b；由實(shí)驗(yàn)②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無(wú)變化，那么活動(dòng)性：b>c；由實(shí)驗(yàn)③可知，d極溶解，那么d作原電池負(fù)極，c作正極，活動(dòng)性：d>c；由實(shí)驗(yàn)④可知，電流從a極流向d極，那么d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動(dòng)性：d>a。綜上所述可知活動(dòng)性：d>a>b>c?？键c(diǎn)考點(diǎn)2：化學(xué)電源知識(shí)全梳理知識(shí)全梳理一、一次電池1.堿性鋅錳干電池總反響：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。負(fù)極材料：Zn

電極反響：Zn＋2OH－﹣2e－=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反響：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－2.紐扣式鋅銀電池總反響：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。負(fù)極材料：Zn

電極反響：Zn＋2OH－﹣2e－=Zn(OH)2正極材料：Ag2O電極反響：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－3.鋰電池Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反響為8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)負(fù)極材料為鋰，電極反響式為8Li﹣8e－=8Li＋。(2)正極的電極反響式為3SOCl2＋8e－=2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－。二、二次電池鉛酸蓄電池是一種常見(jiàn)的二次電池，總反響為Pb+PbO2+2H2SO4eq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))2PbSO4+2H2O三、燃料電池1.氫氧燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。種類(lèi)酸性堿性負(fù)極反響式2H2﹣4e－=4H＋2H2＋4OH－﹣4e－=4H2O正極反響式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反響式2H2＋O2=2H2O備注燃料電池的電極不參與反響，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用2.甲烷燃料電池種類(lèi)酸性〔(如H2SO4)〕堿性(如KOH)負(fù)極反響式CH4﹣8e－＋2H2O=CO2＋8H＋CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O正極反響式2O2＋8e－＋8H＋=4H2OCH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O電池總反響式CH4＋2O2=CO2＋2H2OCH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O3.鋁-空氣-海水電池。負(fù)極材料為鋁片，正極材料為鉑片，電解質(zhì)溶液為海水。負(fù)極反響：4Al﹣12e-=4Al3+。

正極反響：3O2+12e-+6H2O=12OH-。

總反響：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。

診斷辨診斷辨析例1.判斷正誤，正確的打“√〞，錯(cuò)誤的打“×〞。(1)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。(×)(2)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池。(×)(3)假設(shè)使反響Fe+2Fe3+=3Fe2+以原電池方式進(jìn)行，可用鋅、鐵為電極材料。(×)(4)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。(×)(5)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)甲醇燃料電池負(fù)極反響為2CH3OH-12e-+6O2-=2CO2↑+4H2O。(√)〔6〕堿性氫氧燃料電池中負(fù)極反響為2H2﹣4e-=4H+。(×)(7)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。(×)(8)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，負(fù)極增重4.8g。(√)例2.如將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即構(gòu)成甲烷燃料電池。通入甲烷的一極，其電極反響式為：CH4＋10OH－﹣8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔〕A．通入甲烷的一極為正極B．通入氧氣的一極發(fā)生氧化反響C．該電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向正極移動(dòng)D．該電池總反響為CH4＋2O2＋2OH－COeq\o\al(2－,3)＋3H2O【答案】D【解析】根據(jù)通入甲烷的電極的電極反響式CH4＋10OH－﹣8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O可知，通入甲烷的電極為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反響，故A錯(cuò)誤；通入氧氣的電極為正極，正極發(fā)生復(fù)原反響，故B錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；該電池正極發(fā)生的反響是：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，那么總反響為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正確。例3.鎳鎘(Ni－Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．充電時(shí)陽(yáng)極反響：Ni(OH)2＋OH－﹣e－=NiOOH＋H2OB．充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程C．放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變D．放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng)【答案】A【解析】放電時(shí)Cd的化合價(jià)升高，Cd作負(fù)極，Ni的化合價(jià)降低，NiOOH作正極，那么充電時(shí)Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽(yáng)極，電極反響式為Ni(OH)2＋OH－﹣e－NiOOH＋H2O，A項(xiàng)正確；充電過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極電極反響式為Cd＋2OH－﹣2e－=Cd(OH)2，Cd電極周?chē)鶲H－的濃度減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)OH－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)考點(diǎn)3：高考新情景電池電極反響式的書(shū)寫(xiě)知識(shí)全梳理知識(shí)全梳理四步法1.“四步法〞書(shū)寫(xiě)電極反響式的步驟如下：第一步：書(shū)寫(xiě)負(fù)極(陽(yáng)極)，復(fù)原性微粒﹣ne－→氧化性產(chǎn)物；正極(陰極)：氧化性微粒＋ne－→復(fù)原性產(chǎn)物。第二步：標(biāo)變價(jià)算n值，n＝(高價(jià)－低價(jià))×變價(jià)原子個(gè)數(shù)。第三步：根據(jù)電池情景用H＋、OH－、O2－、COeq\o\al(2－,3)等陰、陽(yáng)離子配平電荷。第四步：用H2O等小分子配平原子。2.以CH3OH燃料電池的負(fù)極為例第一步，復(fù)原劑﹣ne－→氧化產(chǎn)物：CH3OH﹣ne－→CO2↑(注意電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：CH3OH﹣ne－→COeq\o\al(2－,3))。第二步，標(biāo)變價(jià)算n值：n＝[4﹣(﹣2)]×1＝6。第三步，根據(jù)電池情景用H＋、OH－、O2－、COeq\o\al(2－,3)等陰、陽(yáng)離子配平電荷；即在第二步的根底上觀察方程式：CH3OH﹣6e－→CO2↑左邊有6個(gè)單位的正電荷。(1)酸性電解質(zhì)時(shí)，右邊加6個(gè)單位的H＋使電荷守恒：得CH3OH﹣6e－→CO2↑＋6H＋；(2)熔融氧化物為電解質(zhì)時(shí)，左邊加3個(gè)單位的O2－使電荷守恒：得CH3OH﹣6e－＋3O2－→CO2↑；(3)熔融碳酸鹽為電解質(zhì)時(shí)，左邊加3個(gè)單位的COeq\o\al(2－,3)使電荷守恒：得CH3OH﹣6e－＋3COeq\o\al(2－,3)→4CO2↑；(4)堿性電解質(zhì)時(shí)，左邊加8個(gè)單位的OH－使電荷守恒，可得CH3OH﹣6e－＋8OH－→COeq\o\al(2－,3)。第四步，用H2O等小分子配平原子。(1)酸性電解質(zhì)時(shí)，左邊加1個(gè)單位的H2O分子使原子守恒：得CH3OH﹣6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋；(2)熔融氧化物為電解質(zhì)時(shí)，右邊加2個(gè)單位的H2O使原子守恒，可得CH3OH﹣6e－＋3O2－=CO2↑＋2H2O；(3)熔融碳酸鹽為電解質(zhì)時(shí)，右邊加2個(gè)單位的H2O使原子守恒，可得CH3OH﹣6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2↑＋2H2O；(4)堿性電解質(zhì)時(shí)右邊加6個(gè)單位的H2O使原子守恒，可得CH3OH﹣6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。診斷辨診斷辨析例1.Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．負(fù)極反響式為Mg﹣2e－Mg2＋B．正極反響式為Ag＋＋e－AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反響Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑【答案】B【解析】根據(jù)題意，Mg﹣海水﹣AgCl電池總反響式為Mg＋2AgCl=MgCl2＋2Ag。A項(xiàng)，負(fù)極反響式為Mg﹣2e－=Mg2＋，正確；B項(xiàng)，正極反響式為2AgCl＋2e－2Cl－＋2Ag，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，對(duì)原電池來(lái)說(shuō)，陰離子由正極移向負(fù)極，正確；D項(xiàng)，由于鎂是活潑金屬，那么負(fù)極會(huì)發(fā)生副反響Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，正確。例2.二氧化硫－空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，降低了本錢(qián)提高了效益，其原理如下圖。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．Pt1電極附近發(fā)生的反響為：SO2＋2H2O﹣2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．該電池放電時(shí)電子從Pt1電極經(jīng)過(guò)外電路流到Pt2電極C．Pt2電極附近發(fā)生的反響為O2＋4e－=2O2－D．相同條件下，放電過(guò)程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1【答案】C【解析】Pt1電極為負(fù)極，附近發(fā)生的反響為：SO2＋2H2O﹣2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故A正確；電子由負(fù)極Pt1流出經(jīng)外電路流向正極Pt2，故B正確；Pt2電極為正極，附近發(fā)生的反響為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故C錯(cuò)誤；根據(jù)得失電子守恒可知，SO2和O2按物質(zhì)的量2∶1反響，那么相同條件下，放電過(guò)程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1，故D正確。例3.如圖是我國(guó)科學(xué)家研制的一種新型化學(xué)電池，成功實(shí)現(xiàn)了廢氣的處理和能源的利用(H2R和R都是有機(jī)物)。以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．電池工作時(shí)，電子從電極b流出B．負(fù)極區(qū)，發(fā)生反響2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋C．電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)要保持呈酸性D．電路中每通過(guò)2mol電子，理論上可處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下H2S22.4L【答案】A【解析】根據(jù)圖示，a電極生成Fe3＋，F(xiàn)e3＋和H2S反響生成S和Fe2＋，b電極O2和H2R反響生成H2O2和R，R在電極b處得到電子和H＋生成H2R，可知，電極a為負(fù)極，電極b為正極。電池工作時(shí)，電子從負(fù)極流出，即從電極a流出，A錯(cuò)誤，符合題意；根據(jù)圖示，負(fù)極區(qū)Fe3＋和H2S反響生成Fe2＋和S，離子方程式為2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，B正確；電池工作時(shí)，F(xiàn)e3＋與H2S反響，存在Fe3＋的溶液為酸性，因此負(fù)極區(qū)需要保持酸性，防止Fe3＋水解而沉淀，C正確；每通過(guò)2mol電子，能夠生成2molFe3＋，2molFe3＋能夠氧化1molH2S，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下H2S的體積為22.4L，D正確。課后作業(yè)課后作業(yè)[A組根底題組]1．電池是人類(lèi)生產(chǎn)和生活中的重要能量來(lái)源，各式各樣的電池的創(chuàng)造是化學(xué)對(duì)人類(lèi)的一項(xiàng)重大奉獻(xiàn)，以下有關(guān)電池的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸．氫氧燃料電池工作時(shí)氧氣在正極被復(fù)原D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅【答案】C2．某原電池總反響為Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，以下能實(shí)現(xiàn)該反響的原電池是()ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3【答案】D【解析】由題意知，Cu為負(fù)極材料，正極材料的金屬活動(dòng)性必須弱于Cu，其中B、D項(xiàng)符合該條件；由Fe3＋得電子生成Fe2＋知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3＋，同時(shí)符合上述兩條件的只有D項(xiàng)。3．鋅銅原電池裝置如下圖，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，以下有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加C．電池工作一段時(shí)間后，甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))減小D．陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡【答案】B【解析】A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅可知，銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生復(fù)原反響生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在乙池中發(fā)生反響Cu2＋＋2e－Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；C項(xiàng)，由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，故甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，電解過(guò)程中Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的，錯(cuò)誤。4．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別參加過(guò)量的稀H2SO4中，同時(shí)向a中滴入少量的CuSO4溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時(shí)間(t)的關(guān)系，其中正確的選項(xiàng)是()【答案】D【解析】a中Zn與CuSO4溶液反響置換出Cu，Zn的量減少，產(chǎn)生H2的量減少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原電池，加快反響速率，D項(xiàng)圖示符合要求。5．由我國(guó)科學(xué)家研發(fā)成功的鋁錳電池是一種比能量很高的新型干電池，以氯化鈉和稀氨水混合溶液為電解質(zhì)，鋁和二氧化錳－石墨為兩極，其電池反響為Al＋3MnO2＋3H2O=3MnOOH＋Al(OH)3。以下有關(guān)該電池放電時(shí)的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是A．OH－不斷由負(fù)極向正極移動(dòng)B．二氧化錳－石墨為電池正極C．負(fù)極反響式為Al﹣3e－＋3NH3·H2O=Al(OH)3＋3NHeq\o\al(＋,4)D．每生成1molMnOOH轉(zhuǎn)移1mol電子【答案】A【解析】由電池反響方程式知，鋁為電池負(fù)極，鋁失去電子轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，B、C正確；陰離子移向負(fù)極，A錯(cuò)誤；由反響中錳元素價(jià)態(tài)變化知D正確。6.用a、b、c、d四種金屬按表中所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()選項(xiàng)甲乙丙實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)象a不斷溶解c的質(zhì)量增加a上有氣泡產(chǎn)生A．裝置甲中的b金屬是原電池的負(fù)極B．裝置乙中的c金屬是原電池的陰極C．裝置丙中的d金屬是原電池的正極D．四種金屬的活動(dòng)性順序：d>a>b>c【答案】D【解析】甲中a不斷溶解說(shuō)明a是負(fù)極，活動(dòng)性：a>b，A錯(cuò)誤；原電池用正極或負(fù)極命名電極，B錯(cuò)誤；由乙中現(xiàn)象知活動(dòng)性：b>c；丙中d是負(fù)極，活動(dòng)性：d>a，C錯(cuò)誤；由以上分析知，D正確。7.“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)〞，就意味著對(duì)污染防治提出更高要求。實(shí)驗(yàn)室中嘗試對(duì)垃圾滲透液再利用，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體，當(dāng)該裝置工作時(shí)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A．該裝置實(shí)現(xiàn)了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．鹽橋中Cl－向A極移動(dòng)C．工作時(shí)，B極區(qū)溶液pH增大D．電路中流過(guò)7.5mol電子時(shí)，共產(chǎn)生44.8LN2【答案】D【解析】－向負(fù)極即A極移動(dòng)，故B正確；C.工作時(shí)，B極區(qū)發(fā)生2NOeq\o\al(－,3)＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－3﹣6e－＋6OH－=N2＋6H2O，正極反響為2NOeq\o\al(－,3)＋6H2O＋10e－N2↑＋12OH－，電路中流過(guò)7.5mol電子時(shí)，產(chǎn)生N2物質(zhì)的量為2mol，由于N2所處溫度和壓強(qiáng)未知，無(wú)法計(jì)算N2的體積，故D錯(cuò)誤。8.沉積物微生物燃料電池可處理含硫廢水，其工作原理如下圖。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．碳棒b的電極反響式為O2＋4e－＋4H＋=2H2OB．外電路的電流方向：碳棒a→碳棒bC．光照強(qiáng)度對(duì)電池的輸出功率有影響D．酸性增強(qiáng)不利于菌落存活，故工作一段時(shí)間后，電池效率降低【答案】B【解析】由題圖可知，碳棒a為負(fù)極，碳棒b為正極。A項(xiàng)，正極O2得電子生成水，電極反響式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故A正確；B項(xiàng)，外電路電流由正極流向負(fù)極，即由碳棒b→碳棒a，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，CO2在光照和光合菌的作用下反響生成氧氣，光照強(qiáng)度對(duì)電池的輸出功率有影響，故C正確；D項(xiàng)，酸性增強(qiáng)會(huì)使菌落失活，工作一段時(shí)間后，電池效率降低，故D正確。9.一種電催化合成氨的裝置如下圖。該裝置工作時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化方式共有3種B．兩極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1C．b極上發(fā)生的主要電極反響式為N2＋6H＋＋6e－2NH3D．電路中每通過(guò)1mol電子，有1molH＋遷移至a極【答案】C【解析】圖中涉及的能量轉(zhuǎn)化有太陽(yáng)能→電能，風(fēng)能→機(jī)械能→電能，電能→化學(xué)能等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；假設(shè)不考慮H2，O2和NH3的物質(zhì)的量之比為3∶4，B項(xiàng)錯(cuò)誤；b極上發(fā)生：N2＋6H＋＋6e－=2NH3(主要)、2H＋＋2e－=H2↑(次要)，C項(xiàng)正確；H＋應(yīng)向b極遷移，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[B組提升題組]10.一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)理念的鎂－銻液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池工作原理如下圖，該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，工作時(shí)中間層熔融鹽的組成及濃度不變。該電池工作一段時(shí)間后，可由太陽(yáng)能電池充電。以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．放電時(shí)，Mg(液)層的質(zhì)量減小B．放電時(shí)正極反響為Mg2＋＋2e－=MgC．該電池充電時(shí)，Mg﹣Sb(液)層發(fā)生復(fù)原反響D．該電池充電時(shí)，Cl－向中層和下層分界面處移動(dòng)【答案】C【解析】A項(xiàng)，放電時(shí)，負(fù)極Mg失電子生成鎂離子，那么Mg(液)層的質(zhì)量減小，正確；B項(xiàng)，正極鎂離子得電子生成Mg，那么放電時(shí)正極反響為Mg2＋＋2e－=Mg，正確；C項(xiàng)，該電池充電時(shí)，Mg﹣Sb(液)層為陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反響，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該電池充電時(shí)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，即Cl－向中層和下層分界面處移動(dòng)，正確。11．鋰離子電池充放電電池總反響：LixC6＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up12(放電),\s\do4(充電))LiCoO2＋C6，該電池充、放電的工作示意圖如圖。以下有關(guān)說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．該電池具有很高的比能量B．負(fù)極的反響式：LixC6﹣xe－=xLi＋＋C6C．放電時(shí)，Li＋從石墨晶體中脫出回到正極氧化物晶格中D．充電時(shí)，假設(shè)轉(zhuǎn)移1mole－，石墨電極將增重7xg【答案】D【解析】鋰是摩爾質(zhì)量最小的金屬元素，因此制成的電池具有很高的比能量，A正確；根據(jù)總反響可判斷，負(fù)極反響式為L(zhǎng)ixC6﹣xe－xLi＋＋C6，B正確；從圖示可知，放電時(shí)鋰離子從石墨晶格中脫出，通過(guò)電解質(zhì)遷移到層狀正極外表后嵌入正極氧化物晶格中，C正確；充電時(shí)，石墨(C6)電極嵌入Li＋變成LixC6，電極反響式為xLi＋＋C6＋xe－LixC6，那么石墨電極增重的質(zhì)量就是Li＋的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式：xLi＋～xe－1mol1mol可知假設(shè)轉(zhuǎn)移1mole－，石墨電極將增多1molLi＋，即增重7g，D錯(cuò)誤。12．(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如以下圖所示：①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)的電極反響式是__________。②假設(shè)維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，那么電池可以持續(xù)供電，原因是__________。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。根本結(jié)構(gòu)如下圖，其中作為電解質(zhì)的無(wú)水LiCl﹣KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反響為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放電過(guò)程中，Li＋向________(填“負(fù)極〞或“正極〞)移動(dòng)。②負(fù)極反響式為_(kāi)_________。③電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成________gPb。(3)氨氧燃料電池具有很大的開(kāi)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如以下圖所示。①a電極的電極反響式是__________；②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請(qǐng)依據(jù)反響原理解釋原因是__________?！敬鸢浮?1)①HS－＋4H2O－8e－SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋②HS－、SOeq\o\al(2－,4)濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子(2)①正極②Ca＋2Cl－﹣2e－CaCl2(3)①2NH3﹣6e－＋6OH－N2＋6H2O②發(fā)生反響4NH3＋3O22N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補(bǔ)充KOH【解析】(1)①酸性環(huán)境中反響物為HS－，產(chǎn)物為SOeq\o\al(2－,4)，利用質(zhì)量守恒和電荷守恒進(jìn)行配平，電極反響式：HS－＋4H2O﹣8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋；②從質(zhì)量守恒角度來(lái)說(shuō)，HS－、SOeq\o\al(2－,4)濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子。(2)③根據(jù)方程式，電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，生成0.1molPb，即20.7g。(3)①a電極是通入NH3的電極，失去電子，發(fā)生氧化反響，所以該電極作負(fù)極，電極反響式是2NH3﹣6e－＋6OH－=N2＋6H2O；②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，原因是發(fā)生反響4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液逐漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補(bǔ)充KOH。13．(1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中，如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：①該電池放電時(shí)正極的電極反響式為_(kāi)_________；假設(shè)維持電流強(qiáng)度為1A，電池工作10min，理論上消耗Zng(F＝96500C·mol－1)。②鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向移動(dòng)(填“左〞或“右〞)；假設(shè)用陽(yáng)離子交換膜代替鹽橋，那么鉀離子向移動(dòng)(填“左〞或“右〞)。③圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有__________。(2)有人設(shè)想以N2和H2為反響物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如以下圖所示，電池正極的電極反響式是_____