第14講-化學(xué)電源(人教版2019必修第二冊)-(解析版)

第14第14講化學(xué)電源必備知識必備知識1．一次電池只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用。(1)普通鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋。正極：2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2=2MnOOH(2)堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)：MnO2＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－；負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；總反應(yīng)：Zn＋MnO2＋H2O=Mn(OH)2＋ZnO。(3)鋅銀電池負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。2．二次電池(以鉛蓄電池為例)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用。鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是eq\a\vs4\al(Pb)，正極材料是PbO2。(1)放電時的反應(yīng)：(原電池)①負(fù)極：Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))。②正極：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)(還原反應(yīng))。③總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)。(2)充電時的反應(yīng)：(電解池)①陰極：PbSO4(s)＋2e－=Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)(還原反應(yīng))。②陽極：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－=PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)(氧化反應(yīng))。③總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)=Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。放電時原電池的負(fù)極作充電時電解池的陰極。易錯提醒：(1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導(dǎo)電作用。(3)可充電電池在充電時，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。3．燃料電池(1)氫氧燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導(dǎo)電作用(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給。對于燃料電池要注意燃料在負(fù)極反應(yīng)，O2在正極反應(yīng)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿性條件下，CO2以COeq\o\al(2－,3)形式存在。特別提醒：(1)熔融的金屬氧化物作介質(zhì)傳導(dǎo)O2－負(fù)極：H2－2e－＋O2－=H2O；正極：O2＋4e－=2O2－。(2)碳酸鹽作介質(zhì)負(fù)極：H2－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2；正極：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)。(3)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫總體思路：eq\x(\a\al(復(fù)雜電極,反應(yīng)式))＝eq\x(總反應(yīng)式)－eq\x(\a\al(較簡單一極,電極反應(yīng)式))遵循原理，信息優(yōu)先，用守恒直接書寫。4．燃料電池的解題模板5．書寫燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟①先寫出燃料電池總反應(yīng)式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應(yīng)方程式。但由于燃燒產(chǎn)物還可能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式與其相加得總反應(yīng)方程式。②再寫出燃料電池正極的電極反應(yīng)式由于燃料電池正極一般都是O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，基礎(chǔ)反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－。A．電解質(zhì)為固體時，O2－可自由通過，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－。B．電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽時，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。C．當(dāng)電解質(zhì)為中性或堿性環(huán)境時，正極的電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。D．當(dāng)電解質(zhì)為酸性環(huán)境時，正極的電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。③最后寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式＝燃料電池總反應(yīng)式－燃料電池正極的電極反應(yīng)式。在利用此法時一要注意消去反應(yīng)中的O2，二要注意兩極反應(yīng)式和總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移相同。易混易錯點易混易錯點一、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫時的易錯點：第一步：寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為CH4＋2O2=CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－=2O2－。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出負(fù)極反應(yīng)式電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。因為O2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個反應(yīng)式相減時要徹底消除O2。二、可充電電池中的易錯點(1)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。(2)放電時的負(fù)極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)過程，放電時的正極反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)過程。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。(3)二次電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(4)充、放電時電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。①首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。②再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極。放電：陽離子→正極，陰離子→負(fù)極；充電：陽離子→陰極，陰離子→陽極；總之：陽離子→發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子→發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。③充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連以獲得電子，可簡記為負(fù)接負(fù)后做陰極，正接正后做陽極。三、離子交換膜電池中的易錯點離子交換膜是一種含離子基團的，對溶液里的離子具有選擇性透過能力的高分子膜。(1)膜的功能：使陰、陽離子選擇性定向移動，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒。(2)類型：①陽離子交換膜：只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過。②陰離子交換膜：只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過。③質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H＋)通過。(3)作用：隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純。四、圖示為可充電電池的原理細(xì)剖精析細(xì)剖精析·易混不混·易錯不錯1．可充電電池充電時電極與外接電源的正、負(fù)極如何連接？【細(xì)剖精析】2．(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時，工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將(填“減小”、“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH。【細(xì)剖精析】負(fù)極反應(yīng)：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式：2H2＋O2=2H2O從上述反應(yīng)可以看出，雖然OH－反應(yīng)前后的量不變，但有水生成，介質(zhì)溶液的堿性減弱。(1)減小減小(2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時，工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將(填“減小”、“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH。【細(xì)剖精析】負(fù)極反應(yīng)：H2－2e－=2H＋正極反應(yīng)：eq\f(1,2)O2＋2H＋＋2e－=H2O總反應(yīng)式：2H2＋O2=2H2O從上述反應(yīng)可以看出，雖然H＋反應(yīng)前后的量不變，但有水生成，介質(zhì)溶液的酸性減弱。(2)減小增大對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練一、一次電池1．鋅錳干電池是生活中常見的化學(xué)電源，其電池反應(yīng)為，圖a為鋅錳干電池構(gòu)造示意圖，圖b為電池反應(yīng)前后能量變化。下列說法錯誤的是A．鋅錳干電池中，鋅筒作電池的負(fù)極 B．電流從鋅筒經(jīng)外電路流到石墨棒上C．該電池放電時發(fā)生反應(yīng)為放熱反應(yīng) D．該原電池裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【解析】A．失去電子，作電池負(fù)極，故A正確；B．電池中電子流向從負(fù)極沿外電路流向正極，電流從正極流向負(fù)極，電流從石墨棒經(jīng)外電路流到上鋅筒，故B錯誤；C．由圖可知，反應(yīng)物總能量大于生成物，該原電池放電過程為放熱反應(yīng)，故C正確；D．該原電池裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D正確；故答案為B。2．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Li+MnO2=LiMnO2，下列說法中正確的是A．Li是正極，MnO2是負(fù)極B．放電時負(fù)極的反應(yīng)：Li-e-=Li+C．放電時正極發(fā)生氧化反應(yīng)D．電池放電時，能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%【答案】B【解析】A．從電池的總反應(yīng)方程式看,鋰失去電子,做負(fù)極，故A錯誤；B．鋰做負(fù)極,放電時電極反應(yīng)為Li-e-=Li+，故B正確；C．放電時正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯誤；D．電池放電時，常會伴隨熱量變化，則能量轉(zhuǎn)化率小于100%，故D錯誤；本題答案B。3．以鋁-空氣-海水為能源的電池為我國首創(chuàng)，該電池用于航海標(biāo)志燈，只要把燈放入海水中數(shù)秒鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。電極材料為Al與石墨。該電池工作時，下列說法正確的是A．鋁電極是該電池的正極 B．海水中Cl-向石墨電極移動C．石墨電極的反應(yīng):O2+2H2O+4e-=4OH- D．該新型電池屬于二次電池【答案】C【解析】以鋁-空氣-海水為能源的電池，電極材料為Al與石墨，Al作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Al-3e-=Al3+；石墨為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，電池總反應(yīng)為4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，據(jù)此分析解答。A．根據(jù)分析，鋁電極是該電池的負(fù)極，故A錯誤；B．原電池中，陰離子向負(fù)極移動，鋁電極是該電池的負(fù)極，海水中Cl-向鋁電極移動，故B錯誤；C．根據(jù)分析，石墨電極的反應(yīng):O2+2H2O+4e-=4OH-，故C正確；D．該新型電池又叫做海洋電池，放電時，把電池放入海水中，便可供電，其能量比干電池高20-50倍。電池設(shè)計使用周期可長達(dá)一年以上，避免經(jīng)常更換電池的麻煩，不能放電時，需要更換鋁電極，因此屬于一次電池，故D錯誤；答案選C。4．紐扣電池的兩極材料分別為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為溶液，電池總反應(yīng)為：。下列說法錯誤的是A．發(fā)生氧化反應(yīng) B．是負(fù)極反應(yīng)物C．外電路中電子由鋅電極向氧化銀電極移動 D．負(fù)極反應(yīng)為【答案】A【解析】由電池總反應(yīng)可知Ag元素化合價降低，Ag2O在正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，Zn元素化合價升高，Zn作負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。A．Ag2O在正極得電子，被還原為Ag，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；B．Zn化合價升高，被氧化，則Zn是負(fù)極反應(yīng)物，B正確；C．外電路中電子由負(fù)極(鋅)電極向正極(氧化銀)電極移動，C正確；D．Zn作負(fù)極，失電子變?yōu)閆n2+，Zn2+與電解質(zhì)溶液中OH-結(jié)合為Zn(OH)2，則負(fù)極反應(yīng)式為，D正確；選A。5．太陽能光電池由于具有充電快、壽命長等特點，適于很多特殊環(huán)境和場合，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。氮化鎵(GaN)光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法中正確的是A．該裝置系統(tǒng)中只存在兩種能量轉(zhuǎn)化B．Cu電極上的電極反應(yīng)為：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2OC．離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H+從右池移向左池D．常溫下，當(dāng)裝置中有l(wèi)molCH4生成時，GaN電極有44.8LO2生成（不考慮O2的溶解性〕【答案】B【解析】A．該裝置系統(tǒng)中至少存在光能與電能、化學(xué)能、熱能之間的轉(zhuǎn)移，故A錯誤；B．Cu電極是光電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，由裝置圖可知，正極上的電極反應(yīng)為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正確；C．離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H+向正極移動，即從左池移向右池，故C錯誤；D．常溫下氣體的摩爾體積不是22.4L/mol，當(dāng)裝置中有l(wèi)molCH4生成時，生成O2的物質(zhì)的量為2mol，其體積略大于44.8LO2，故D錯誤；答案為B。二、二次電池6．汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，放電時的電池反應(yīng)如下：。根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述中正確的是A．是電池的負(fù)極 B．是負(fù)極C．得電子，被氧化 D．電池放電時，溶液酸性增強【答案】B【解析】A．原電池中負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池放電時的反應(yīng)：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，負(fù)極Pb失去電子，即Pb為負(fù)極，PbO2為正極，故A錯誤；B．根據(jù)A項分析，Pb失去電子，是負(fù)極，故B正確；C．PbO2在放電過程中化合價降低，得到電子被還原，故C錯誤；D．由于原電池放電的過程中消耗硫酸，電解質(zhì)溶液中氫離子濃度逐漸減小，所以溶液的酸性減弱，故D錯誤。故選B。7．某充電寶鋰離子電池的總反應(yīng)為：xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手機鎳氫電池總反應(yīng)為：NiOOH+MHM+Ni(OH)2（M為儲氫金屬或合金），有關(guān)上述兩種電池的說法不正確的是（）A．鋰離子電池放電時Li+向正極遷移B．鎳氫電池放電時，正極的電極反應(yīng)式：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-C．下圖表示用鋰離子電池給鎳氫電池充電D．鋰離子電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li1-xMn2O4+xLi+-xe-=LiMn2O4【答案】D【解析】A.鋰離子電池放電時陽離子移向正極，所以Li+向正極遷移，A項正確；B.某手機鎳氫電池總反應(yīng)為：NiOOH+MHM+Ni(OH)2（M為儲氫金屬或合金），則放電時正極的電極反應(yīng)式：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，B項正確；C.圖表示用鋰離子電池為放電過程，而鎳氫電池為充電過程，所以鋰離子電池給鎳氫電池充電，C項正確；D.鋰離子電池放電時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，方程式為Li-e-=Li+，D項錯誤；答案選D。8．鐵鎳蓄電池的工作原理為。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是A．電池放電時，正極為，負(fù)極為FeB．電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)為C．電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D．電池充電時，陽極被氧化為【答案】C【解析】根據(jù)電池反應(yīng)可知，放電時，F(xiàn)e失電子作負(fù)極，正極為Ni2O3，負(fù)極反應(yīng)為：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2,正極反應(yīng)為：Ni2O3+3H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-,據(jù)此解答。A．由放電時的反應(yīng)可以得出鐵作還原劑失去電子,Ni2O3作氧化劑得到電子，即正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe，A正確；B．電池放電時，F(xiàn)e在負(fù)極失電子生成Fe2+,由電池反應(yīng)知最終生成Fe(OH)2，說明溶液呈堿性，負(fù)極反應(yīng)為；Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，B正確；C．充電過程中，陰極反應(yīng)為Fe(OH)2=Fe+2OH--2e-，由于生成了OH-，溶液pH變大，C錯誤；D．充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Ni(OH)2+2OH-=Ni2O3+3H2O+2e-，Ni(OH)2被氧化為Ni2O3，D正確；答案選C。9．科學(xué)家預(yù)言，被稱為“黑金”的“新材料之王石墨烯”將“徹底改變21世紀(jì)”。我國關(guān)于石墨烯的專利總數(shù)世界排名第一。如圖是我國研發(fā)的某種石墨烯電池有關(guān)原理示意圖，左邊裝置工作時的電極反應(yīng)為Li1-xC6+xLi++xe-=LiC6，Li[GS/Si]O2-xe-=Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)與d電極上發(fā)生的反應(yīng)類型相同B．左右兩個裝置中的離子交換膜均為陽離子交換膜C．電池放電時，正極反應(yīng)為Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2D．若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個電極質(zhì)量相差0.7g【答案】D【解析】A．由裝置圖可推出a為陰極，b為陽極，c為負(fù)極，d為正極，a與d電極.上均發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B．從裝置圖中可以看出，為保持溶液呈電中性，離子交換膜允許Li+通過，應(yīng)該使用陽離子交換膜，故B錯誤；C．d電極為正極，其電極反應(yīng)相當(dāng)于充電時陽極反應(yīng)的逆過程，根據(jù)題千中信息可知，正極(d電極)反應(yīng)為：Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2，故C錯誤；D．若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則根據(jù)電極反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，c極減少0.1molLi+，質(zhì)量減少0.7g,d極增加0.1molLi+，質(zhì)量增大0.7g，兩個電極質(zhì)量相差1.4g，故D錯誤；故答案為D。三、燃料電池10．甲醇()是重要的化工原料及燃料。某甲醇、氧氣燃料電源的工作原理如圖。下列說法正確的是A．a(chǎn)極為正極B．若外電路有通過，則有被氧化C．b極電極反應(yīng)式為：D．在工作過程中電解質(zhì)溶液中增大【答案】C【解析】A．a(chǎn)極通入甲醇，甲醇失去電子，被氧化，為負(fù)極，A錯誤；B．負(fù)極反應(yīng)式為，若外電路有通過，則有0.5mol甲醇被氧化，即被氧化，B錯誤；C．b極是正極，氧氣得到電子，電極反應(yīng)式為：，C正確；D．反應(yīng)過程中氫氧化鈉參與反應(yīng)，生成碳酸鈉和水，因此在工作過程中電解質(zhì)溶液中減小，D錯誤；答案選C。11．目前科學(xué)家已開發(fā)出一種新型燃料電池——固體氧化物電池，該電池用辛烷(C8H18)作燃料，電池中間部分的固體氧化物陶瓷可傳遞氧離子，下列說法正確的是A．電池工作時，氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池負(fù)極的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電池負(fù)極的電極反應(yīng)：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2OD．若消耗的O2為11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則電池中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移【答案】C【解析】該燃料電池中，辛烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-，再結(jié)合物質(zhì)之間的反應(yīng)來分析解答。A．該電池工作時，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯誤；B．負(fù)極上燃料辛烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故B錯誤；C．負(fù)極上燃料辛烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故C正確；D．標(biāo)況下11.2L氧氣的物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)O2+4e-=2O2-知，當(dāng)消耗0.5mol氧氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為氧氣的4倍，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故D錯誤；答案選C。12．如圖所示的氫氧燃料電池，下列有關(guān)該電池的說法錯誤的A．b電極是正極B．電子由b電極經(jīng)過燈泡流向a電極C．電池總反應(yīng)式為O2+2H2=2H2OD．氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上【答案】B【解析】氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成H+，電極反應(yīng)式為H2-2e-=2H+，通入氧氣的一極為原電池的正極，氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成OH-，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，H+和OH-發(fā)生中和反應(yīng)生成水，電池的總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，據(jù)此分析解答。A．由上述分析可知，b為正極，故A正確；B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極，電子由負(fù)極沿外電路流向正極，故由a電極經(jīng)過燈泡流向b電極，故B錯誤；C．由分析可知總反應(yīng)式為O2+2H2=2H2O，故C正確；D．燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高于燃料直接燃燒，且污染性降低，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上，故D正確。答案選B。提升訓(xùn)練提升訓(xùn)練1．普通鋅錳干電池的簡圖如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作電極兼作容器，中央插一根碳棒，碳棒頂端加一銅帽。在石墨碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維包裹作隔膜，隔膜外是用氯化銨和淀粉等調(diào)成糊狀作電解質(zhì)溶液；該電池工作時的總反應(yīng)為Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O，關(guān)于鋅錳干電池的下列說法中正確的是A．當(dāng)該電池電壓逐漸下降后，能重新充電復(fù)原B．電池工作一段時間后，碳棒會逐漸變細(xì)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0.1mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小3.25g【答案】D【解析】由總反應(yīng)Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O可知Zn失電子，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO2在正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。A．一次電池不能重復(fù)使用，二次電池能重復(fù)使用，普通鋅錳干電池是一次電池，所以當(dāng)該電池電壓逐漸下降后，不能重新充電復(fù)原，A錯誤；B．該原電池放電時，正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，碳棒不參與反應(yīng)，不會變細(xì)，B錯誤；C．原電池工作時，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極沿外電路流向正極，C錯誤；D．Zn作負(fù)極，發(fā)生Zn-2e-=Zn2+，轉(zhuǎn)移電子0.1mol，Zn反應(yīng)0.05mol，故鋅的質(zhì)量理論上減小0.05mol×65g/mol=3.25g，D正確；故選D。2．一種新型的鋰-空氣電池的工作原理如圖所示。關(guān)于該電池的說法中正確的是A．電池總反應(yīng)為4Li+O2+2H2O=4LiOHB．可將有機電解液改為水溶液C．金屬鋰作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)D．當(dāng)有22.4LO2被還原時，溶液中有4molLi+向多孔碳電極移動【答案】A【解析】鋰-空氣電池中，活潑金屬鋰作負(fù)極，多孔碳作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Li-e-=Li+，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，據(jù)此分析解答。A．負(fù)極反應(yīng)式為Li-e-=Li+，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，則電池總反應(yīng)為4Li+O2+2H2O=4LiOH，A正確；B．因為金屬鋰可與水反應(yīng)，則不可將有機電解液改為水溶液，B錯誤；C．金屬鋰作負(fù)極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯誤；D．未指明為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則不能計算22.4LO2的物質(zhì)的量，故不能計算移向多孔碳電極的Li+的物質(zhì)的量，D錯誤；故選A。3．下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，下列說法錯誤的是A．上述化學(xué)電源分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B．鋅錳干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞C．鉛蓄電池可用于手提電腦等電子設(shè)備D．氫氧燃料電池中負(fù)極通入氫氣，發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】C【解析】A．干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；B．鋅錳干電池中，Zn作負(fù)極，使用過程中失去電子變?yōu)閆n2+，則長時間使用后鋅筒被破壞，故B正確；C．鉛蓄電池比能量低、笨重，手提電腦等電子設(shè)備需要小型化、工作壽命長、自放電率低、記憶效應(yīng)低、不需要維護的電池，所以鉛蓄電池不可用于手提電腦等電子設(shè)備，故C錯誤；D．氫氧燃料電池中負(fù)極上通入氫氣，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D正確；故選C。4．有關(guān)下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是I堿性鋅錳電池Ⅱ鉛蓄電池Ⅲ烴燃料電池Ⅳ銀鋅紐扣電池A．圖I所示電池中，MnO2是催化劑B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，負(fù)極反應(yīng)式：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+D．圖Ⅳ所示電池工作過程中，電子由Zn極流向Ag2O極【答案】D【解析】A．堿性鋅錳電池中鋅失電子被氧化為負(fù)極，二氧化錳得到電子被還原為正極，2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，MnO2表現(xiàn)出氧化性，故A錯誤；B．鉛蓄電池放電時的電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，該反應(yīng)中濃硫酸參加反應(yīng)，濃度降低，故B錯誤；C．甲烷燃料電池中甲烷在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO+7H2O，故C錯誤；D．銀鋅紐扣電池工作時Zn極為負(fù)極，Ag2O極為正極，電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，故D正確；故選D。5．汽車的啟動電源常用鉛蓄電池，該電池反應(yīng)如下：。下列敘述中不正確的是A．放電時發(fā)生還原反應(yīng)B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：C．鉛蓄電池是一次電池D．充電能使放電時的氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行【答案】C【解析】A．放電時二氧化鉛得到電子生成硫酸鉛，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B．鉛為負(fù)極，失去電子生成硫酸鉛，電極反應(yīng)為，B正確；C．鉛蓄電池是可充電電池，是二次電池，C錯誤；D．充電和放電是相反的過程，D正確；故選C。6．某蓄電池放電、充電時的反應(yīng)為：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2下列推斷中正確的是②放電時，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負(fù)極②充電時，陰極上的電極反應(yīng)式是：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－③充電時，Ni(OH)2為陽極④該蓄電池的電極必須是浸在某種堿性電解質(zhì)溶液中A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④【答案】B【解析】①放電時，屬于原電池，化合價升高為負(fù)極，化合價降低為正極，鐵的化合價升高，為負(fù)極，Ni2O3為正極，故錯誤；②充電時為電解池，電極反應(yīng)為原電池負(fù)極的逆過程，負(fù)極反應(yīng)式為：Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2，則陰極反應(yīng)：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，故正確；③充電時，電池的正極接電源的正極，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，即Ni(OH)2接電源的正極，為電解池的陽極，故正確；④由電池總反應(yīng)可知，該蓄電池的電極必須浸在某種堿性電解質(zhì)溶液，故正確；答案選B。7．我國科學(xué)家發(fā)明了一種安全可充電的柔性水系鈉離子電池，可用生理鹽水或細(xì)胞培養(yǎng)基為電解質(zhì)，電池放電總反應(yīng)式：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其工作原理如下圖。下列說法正確的是A．放電時，Cl-向Y極移動B．充電時，X極應(yīng)該與電源的正極相連C．充電時，陰極電極反應(yīng)式：NaTi2(PO4)3+xNa++xe-=Na1+xTi2(PO4)3D．該電池可能作為可植入人體的電子醫(yī)療設(shè)備的電源【答案】D【解析】電池放電的總反應(yīng)式為：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，Mn元素化合價升高，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以X為負(fù)極，Y為正極，負(fù)極反應(yīng)式為Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，正極反應(yīng)式為NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+=Na1+xTi2(PO4)3，充電時陰極、陽極發(fā)生的反應(yīng)分別與放電時負(fù)極、正極反應(yīng)式相反，據(jù)此分析判斷。A．電池放電的總反應(yīng)式為：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，根據(jù)電池反應(yīng)式知，Mn元素化合價升高，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極反應(yīng)，所以X為負(fù)極，Y為正極，溶液中陰離子Cl-向負(fù)極X極移動，故A錯誤；B．充電時，X為陰極、Y為陽極，陽極Y應(yīng)該與電源正極相連，故B錯誤；C．充電時，陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C錯誤；D．該電池屬于安全可充電的柔性水系鈉離子電池、且可用生理鹽水或細(xì)胞培養(yǎng)基為電解質(zhì)，電解質(zhì)適合人體環(huán)境，且沒有有毒物質(zhì)，可能用作可植入人體的電子醫(yī)療設(shè)備的電源，故D正確；故選D。8．有“軟電池”之稱的紙質(zhì)電池，總反應(yīng)為：，下列說法錯誤的是A．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化作用B．該電池的負(fù)極為鋅C．電池正極反應(yīng)式為：D．當(dāng)消耗6.5gZn時，通過電路電子的物質(zhì)的量為0.2mol【答案】A【解析】A．該原電池中，錳元素化合價由+4價變?yōu)?3價，所以二氧化錳做正極，A項錯誤；B．該原電池中，Zn做負(fù)極，二氧化錳做正極，B項正確；C．正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，C項正確；D．根據(jù)電池總反應(yīng)式得知1molZn完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗的Zn的物質(zhì)的量為，通過電路電子的物質(zhì)的量為0.2mol，D項正確；答案選A。9．化學(xué)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，造福人類?？臻g站以水為介質(zhì)將不同形式的能量相互轉(zhuǎn)化，原理如圖所示，裝置x電解水，裝置y為燃料電池，下列有關(guān)說法不正確的是A．太陽能電池實現(xiàn)了光能到電能的轉(zhuǎn)化B．該過程中，水可以循環(huán)使用C．y工作時，轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗22.4L氫氣D．y工作時，氫氣充入該裝置的負(fù)極【答案】C【解析】A．由圖可知：太陽能電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能裝置，故A正確；B．由圖可知：裝置x是電解水生成氫氣和氧氣，進(jìn)入到燃料電池裝置y，反應(yīng)后又生成水，回到裝置x，所以水可以循環(huán)使用，故B正確；C．裝置y為燃料電池，工作時發(fā)生2H2+O2=H2O反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗標(biāo)況下22.4L氫氣，故C錯誤；D．裝置y為燃料電池，工作時，氫氣充入該裝置的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故D正確；故答案：C。10．如圖是甲醇(CH3OH燃料電池的化學(xué)原理示意圖，下列判斷不正確的是A．電極A發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B發(fā)生的反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-C．工作一段時間溶液pH保持不變D．燃料電池工作時不會出現(xiàn)火焰【答案】C【解析】燃料電池中，通入燃料甲醇的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+2OH-=CO+3H2O，通入氧氣的電極為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解答。A．通入燃料的電極A為負(fù)極，電極A發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．電解B表面上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正確；C．根據(jù)電池反應(yīng)式知，KOH參加反應(yīng)且生成水，導(dǎo)致溶液中KOH濃度降低，則溶液的pH減小，故C錯誤；D．燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不是燃料燃燒，所以沒有火焰產(chǎn)生，故D正確。故選C。11．一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極，兩電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為，。有關(guān)此電池的推斷正確的是（）A．電池工作過程中，溶液的pH逐漸減小B．正極與負(fù)極上參加反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為2：7C．通入乙烷的電極為正極D．電解質(zhì)溶液中的向正極移動【答案】A【解析】A.電池總反應(yīng)為，故電池工作過程中，消耗氫氧根離子，溶液的pH逐漸減小，故A正確；B.由總反應(yīng)式可知，乙烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，所以正、負(fù)極上參加反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為7：2，故B錯誤；C.由題給極反應(yīng)可知，通入乙烷的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯誤；D.陰離子向負(fù)極移動，解質(zhì)溶液中的向負(fù)極移動，故D錯誤；故選：A。12．熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是A．電池工作時，CO32-向電極B移動B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為：H2+2OH--2e-=2H2OC．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-=2CO32-D．反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子【答案】C【解析】原電池工作時，CO和H2失電子在負(fù)極反應(yīng)，則A為負(fù)極，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，正極B上為氧氣得電子生成CO32-；A．A為負(fù)極，電池工作時，CO32-向電極A移動，故A錯誤；B．負(fù)極上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，電極A反應(yīng)為：H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，故B錯誤；C．B為正極，正極為氧氣得電子生成CO32-，反應(yīng)為O2+2CO2+4e-=2CO32-，故C正確；D．反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移6mol電子，故D錯誤；故選C。13．氫氧燃料電池的構(gòu)造如圖所示。下列說法正確的