人教版高中化學(xué)選修4導(dǎo)學(xué)案：4.2化學(xué)電源-含答案

人教版高中化學(xué)選修4導(dǎo)學(xué)案：4.2化學(xué)電源--含答案.第二節(jié)化學(xué)電源1.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。2.熟練書(shū)寫(xiě)常見(jiàn)化學(xué)電源的電極反應(yīng)式和總方程式。3．知道廢棄電池對(duì)環(huán)境的危害，設(shè)想處理廢舊電池的辦法。化學(xué)電源一、化學(xué)電池1．定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．分類(lèi)3．優(yōu)點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化效率較高，供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池及電池組，使用方便，易于維護(hù)，并可在各種環(huán)境下正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。(2)鋅銀電池①構(gòu)造②組成正極：Ag2O；負(fù)極：Zn；電解質(zhì)：KOH。③工作原理負(fù)極反應(yīng)：Zn－2e－＋2OH－=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)(1)構(gòu)造(2)組成正極：PbO2；負(fù)極：Pb；電解質(zhì)：H2SO4。(3)工作原理鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個(gè)過(guò)程。①放電過(guò)程負(fù)極：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4(氧化反應(yīng))；正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O(還原反應(yīng))；總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。②充電過(guò)程電化學(xué)上常把發(fā)生氧化反應(yīng)的電極叫做陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極叫做陰極。陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)(還原反應(yīng))；陽(yáng)極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(氧化反應(yīng))；總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋2H2SO4。③鉛蓄電池的充、放電過(guò)程Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)化學(xué)電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。()(2)化學(xué)電池的種類(lèi)包括一次電池、二次電池和燃料電池等。()(3)化學(xué)電池供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小的電池，使用方便，易于維護(hù)。()(4)廢舊電池可以隨意丟棄。()(5)Zn具有還原性和導(dǎo)電性，可用作鋅錳干電池的負(fù)極材料。()(6)鉛蓄電池在放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加。()(7)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)。()(8)鋰碘電池的電池反應(yīng)為2Li(s)＋I(xiàn)2(s)=2LiI(s)，則碘電極作該電池的負(fù)極。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×2．人造衛(wèi)星用到的一種高能電池——鋅銀電池，其電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。根據(jù)反應(yīng)式判斷氧化銀是()A．負(fù)極被氧化 B．正極被還原C．負(fù)極被還原 D．正極被氧化解析：選B。鋅銀電池放電時(shí)，Ag2O得到電子被還原為Ag，故Ag2O作電池的正極?；瘜W(xué)電源電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1．一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)2．復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)eq\x(復(fù)雜電極反應(yīng)式)＝eq\x(總反應(yīng)式)－eq\x(較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式)3．給出電極反應(yīng)式，書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)式根據(jù)給出的兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫(xiě)出總反應(yīng)式時(shí)，首先要使兩個(gè)電極反應(yīng)式的得失電子相等，然后將兩式相加，消去反應(yīng)物和生成物中相同的物質(zhì)即可。若原電池正、負(fù)兩極產(chǎn)生的陰、陽(yáng)離子能與電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)時(shí)，要把后續(xù)反應(yīng)一并寫(xiě)入電極反應(yīng)式中。若反應(yīng)式同側(cè)出現(xiàn)不能共存的離子，如H＋和OH－、Pb2＋和SOeq\o\al(2－,4)，要寫(xiě)成反應(yīng)后的物質(zhì)，如H2O、PbSO4。鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)：Fe＋Ni2O3＋3H2O=Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是()A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2C．電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液pH降低D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O[解析]因?yàn)榉烹姇r(shí)的反應(yīng)中有氫氧化物生成，故電解質(zhì)溶液是堿性溶液，因?yàn)殍F的化合價(jià)升高，鎳的化合價(jià)降低，故鐵是負(fù)極，氧化鎳是正極，故A和B均正確；充電時(shí)的陰極反應(yīng)為Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，故此時(shí)陰極附近的pH增大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)所給的放電時(shí)的電池反應(yīng)可推知D正確。[答案]C以上述例題分析，怎樣判斷電極附近溶液pH的變化？答案：判斷電極附近溶液pH的變化，主要應(yīng)看電極反應(yīng)式，如該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)2，OH－被消耗，故負(fù)極附近pH減小，正極反應(yīng)為Ni2O3＋2e－＋3H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，生成OH－，故正極附近pH變大；充電時(shí)同理分析，陽(yáng)極反應(yīng)：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2O，陽(yáng)極附近pH減小，陰極附近pH增大。eq\a\vs4\al()電極反應(yīng)式和總方程式書(shū)寫(xiě)時(shí)的注意事項(xiàng)(1)正、負(fù)兩極的電極反應(yīng)式在得失電子相等時(shí)相加，即得總反應(yīng)式。(2)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意電解質(zhì)是什么，其中陰、陽(yáng)離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對(duì)應(yīng)。在堿性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H＋；在酸性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－?；瘜W(xué)電源的綜合考查1．Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如圖所示。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．石墨電極附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動(dòng)解析：選C。在原電池中活潑金屬作負(fù)極，即Mg為負(fù)極，A錯(cuò)誤；通入H2O2的一極為正極，在反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；石墨電極的電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－＋2H＋=2H2O，溶液pH增大，C正確；原電池中，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。2．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時(shí)的電池反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，下列結(jié)論正確的是()A．Pb為正極被氧化B．電解質(zhì)溶液的pH不斷減小C．SOeq\o\al(2－,4)向PbO2處移動(dòng)D．電解質(zhì)溶液的pH不斷增大解析：選D。由題給電池反應(yīng)式可以看出H2SO4不斷被消耗，故pH不斷增大，所以B不正確，D正確；由Pb元素化合價(jià)的變化，可以看出Pb是負(fù)極，所以A不正確；原電池工作時(shí)，整個(gè)電路中負(fù)電荷的流向是一致的，外電路中，電子由Pb極流向PbO2極；內(nèi)電路中，陰離子(SOeq\o\al(2－,4))移向Pb極，所以C不正確。3．在堿性鋅錳干電池中，已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì)，發(fā)生的電池總反應(yīng)為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。下列有關(guān)該電池的電極反應(yīng)，正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋B．負(fù)極反應(yīng)為Zn＋2H2O－2e－=Zn(OH)2＋2H＋C．正極反應(yīng)為2MnO2＋2H＋＋2e－=2MnO(OH)D．正極反應(yīng)為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－解析：選D。在書(shū)寫(xiě)堿性電池的電極反應(yīng)式時(shí)，方程式中不得出現(xiàn)H＋。在堿性電池中，負(fù)極的Zn失去電子形成的Zn2＋應(yīng)該與OH－結(jié)合為Zn(OH)2。燃料電池1．基本構(gòu)造(以氫氧燃料電池為例)2．工作原理酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)負(fù)極反應(yīng)2H2－4e－=4H＋2H2－4e－＋4OH－=4H2O正極反應(yīng)O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)2H2＋O2=2H2O3.燃料電池的特點(diǎn)(1)連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。(2)電極材料本身不參與氧化還原反應(yīng)。(3)工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。4．燃料電池的優(yōu)點(diǎn)(1)能量轉(zhuǎn)換率高(超過(guò)80%)。(2)排放廢棄物少，運(yùn)行時(shí)噪音低。1．燃料電池的正、負(fù)兩極必須是兩種活潑性不同的金屬或一種金屬與一種能導(dǎo)電的非金屬嗎？答案：不一定，如氫氧燃料電池的正、負(fù)極均為Pt。2．除氫氧燃料電池外，其他燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物通常還有哪些？正極放電的是什么物質(zhì)？答案：負(fù)極還可以是烴(如甲烷、乙烷等)、醇(如甲醇、乙醇等)、氨、煤氣等可燃性氣體或液體。正極放電的是氧氣。3．燃料電池是一種新型電池，它利用燃料在氧化過(guò)程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池的基本反應(yīng)如下：X極：eq\f(1,2)O2(g)＋H2O(l)＋2e－=2OH－；Y極：H2(g)＋2OH－－2e－=2H2O(l)。下列判斷中，正確的是()A．X是負(fù)極 B．Y是正極C．Y極發(fā)生還原反應(yīng) D．Y極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：選D。從電極反應(yīng)式中可以看出，X極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，作正極；Y極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極。常見(jiàn)燃料電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)1．乙醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)負(fù)極：C2H5OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O；正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－；總反應(yīng)式：C2H5OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋5H2O。2．甲烷燃料電池(固體電解質(zhì))一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入甲烷，電池的電解質(zhì)為摻雜了Y2O3(三氧化二釔)的ZrO2(二氧化鋯)晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。該電池的電極反應(yīng)式為負(fù)極：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；正極：2O2＋8e－=4O2－；總反應(yīng)式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。3．甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液)負(fù)極：2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋；正極：3O2＋12H＋＋12e－=6H2O；總反應(yīng)式：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。(2017·錦州高二檢測(cè))燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣發(fā)生反應(yīng)，將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電解質(zhì)溶液通常是KOH溶液。下列關(guān)于甲烷燃料電池的說(shuō)法中不正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OB．正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－C．隨著不斷放電，電解質(zhì)溶液堿性不變D．甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率高[解析]甲烷燃料電池中，CH4作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，A正確；O2作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，B正確；總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，隨反應(yīng)的進(jìn)行，不斷消耗OH－，故c(OH－)減小，pH減小，C錯(cuò)誤；燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率高，D正確。[答案]C若將KOH溶液改為稀硫酸，寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式：______________________________________________________________________。答案：CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋水溶液中的燃料電池1．將兩個(gè)鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CO和O2，即可產(chǎn)生電流，稱(chēng)為燃料電池，下列敘述正確的是()①通入CO的電極為正極；②正極的電極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；③通入CO的電極反應(yīng)式是2CO＋O2＋4e－=2CO2；④負(fù)極的電極反應(yīng)式是CO＋4OH－－2e－=COeq\o\al(2－,3)＋2H2O；⑤放電時(shí)溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)；⑥放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)。A．①③⑤ B．②④⑥C．④⑤⑥ D．①②③解析：選B。據(jù)題意知，發(fā)生的反應(yīng)為2CO＋O2=2CO2，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2處于KOH溶液中，又會(huì)轉(zhuǎn)化為COeq\o\al(2－,3)，④正確，③錯(cuò)誤。O2得e－被還原，作正極，①錯(cuò)誤，②正確。溶液中離子移動(dòng)情況受溶液(原電池內(nèi)電路)中電流方向影響，內(nèi)電路電流方向是由負(fù)極流向正極，陽(yáng)離子的移動(dòng)方向與電流方向相同，故在溶液(原電池內(nèi)電路)中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，⑤錯(cuò)誤，⑥正確。2．一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是()A．CH3OH(g)＋O2(g)=H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－=2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－=CO2(g)＋6H＋(aq)D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－=4OH－解析：選C。燃料電池中，負(fù)極燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即負(fù)極反應(yīng)中不可能有氧氣參與。以熔融態(tài)固體為電解質(zhì)的燃料電池3．一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率?，F(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應(yīng)為2CO＋O2=2CO2。則下列說(shuō)法中正確的是()A．通CO的一極是電池的正極B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)C．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是CO＋COeq\o\al(2－,3)－2e－=2CO2D．正極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：選C。由電池反應(yīng)2CO＋O2=2CO2可知，通CO的一極為電池負(fù)極，通O2的一極為電池正極，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極的電極反應(yīng)為2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，正極的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。4．固體氧化物燃料電池是由美國(guó)西屋公司研制開(kāi)發(fā)的。它以固體氧化鋯-氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過(guò)。該電池的工作原理如圖所示。其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是()A．有O2放電的a極為電池的負(fù)極B．有H2放電的b極為電池的正極C．a(chǎn)極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．該電池的總反應(yīng)：2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2H2O解析：選D。根據(jù)該電池的工作原理圖可知，被氧化的是H2，2H2－4e－＋2O2－=2H2O，b極為原電池的負(fù)極；被還原的是O2，O2＋4e－=2O2－，a極為原電池的正極；該電池的總反應(yīng)為2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2H2O。重難易錯(cuò)提煉1.二次電池的充電過(guò)程就是下一節(jié)要學(xué)習(xí)的電解過(guò)程，要記住充電時(shí)“正接正、負(fù)接負(fù)”。二次電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)與充電時(shí)陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)；正極反應(yīng)與充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。2.燃料電池的電極材料為鉑等惰性電極，正極反應(yīng)一般是氧氣發(fā)生的還原反應(yīng)。3.原電池的正極材料本身一般不參與反應(yīng)，但鉛蓄電池正極材料二氧化鉛參與了正極反應(yīng)。4.原電池的電解質(zhì)溶液不一定是水溶液，如Li-I2電池的電解質(zhì)溶液是惰性非水有機(jī)溶劑(Li可與H2O發(fā)生反應(yīng))。5.書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí)，要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性。在堿性溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H＋；在酸性溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－。課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)[基礎(chǔ)鞏固]1．對(duì)化學(xué)電源的敘述正確的是()A．化學(xué)電源比火力發(fā)電對(duì)化學(xué)能的利用率高B．化學(xué)電源所提供的電能居于人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)階段總耗電量的首位C．化學(xué)電源均是安全、無(wú)污染的D．化學(xué)電源即為充電電池解析：選A。化學(xué)電源比火力發(fā)電對(duì)化學(xué)能的利用率高，故A正確；火力發(fā)電居于人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)階段總耗電量的首位，故B錯(cuò)誤；部分廢舊化學(xué)電源會(huì)引起重金屬污染，故C錯(cuò)誤；化學(xué)電源包括一次電池、充電電池、燃料電池等，故D錯(cuò)誤。2．下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池解析：選B。氫燃料電池負(fù)極H2發(fā)生氧化反應(yīng)，正極O2發(fā)生還原反應(yīng)。3．廢電池必須進(jìn)行集中處理的首要原因是()A．為了利用電池外殼的金屬材料B．防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染C．不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D．回收其中的石墨電極解析：選B。廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對(duì)土壤和水源造成污染，必須進(jìn)行集中處理。4．下列關(guān)于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的四種裝置的說(shuō)法正確的是()A．電池Ⅰ中鋅是正極B．電池Ⅱ是一次電池C．電池Ⅲ工作時(shí)，氫氣發(fā)生還原反應(yīng)D．電池Ⅳ工作時(shí)，電子由鋅通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)流向碳棒解析：選D。電池Ⅰ中鋅是負(fù)極，銅是正極，A錯(cuò)誤；電池Ⅱ?yàn)殂U蓄電池，屬于二次電池，B錯(cuò)誤；電池Ⅲ為氫氧燃料電池，H2在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯(cuò)誤；電池Ⅳ為鋅錳干電池，鋅為負(fù)極，碳棒為正極，電子由負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極，D正確。5．燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)溶液、燃料和氧化劑。此種電池的能量轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%，產(chǎn)物污染小。下列有關(guān)燃料電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過(guò)處理之后可供宇航員使用C．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH，該電池的負(fù)極反應(yīng)為C2H5OH－12e－＋12OH－=2CO2↑＋9H2OD．堿性甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：選C。C項(xiàng)，電解質(zhì)為KOH，因此不可能生成二氧化碳，應(yīng)該生成COeq\o\al(2－,3)，即負(fù)極反應(yīng)為C2H5OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。6．鋅錳干電池在放電時(shí)，總反應(yīng)方程式可以表示為Zn(s)＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此電池放電時(shí)正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()A．Zn B．碳C．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) D．Zn2＋和NH3解析：選C。Zn在負(fù)極上被氧化，剩余的物質(zhì)將在正極上反應(yīng)得到Mn2O3、NH3和H2O。要注意題中問(wèn)的是正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，不要考慮成被還原的物質(zhì)。7．如圖是一種新型鋰電池原理圖，有關(guān)敘述正確的是()A．a(chǎn)為電池正極B．外電路中電流從a流向bC．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜D．b電極處，O2失電子生成OH－解析：選C。Li失電子，為電源負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電流方向與電子流動(dòng)方向相反，故外電路中電流從b流向a，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖示可知，Li＋可穿過(guò)離子交換膜，故為陽(yáng)離子交換膜，C項(xiàng)正確；由圖示可知，O2得電子生成OH－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2=2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．電子通過(guò)外電路從b極流向a極B．b極上的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．H＋由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析：選D。a極通H2，H2失電子應(yīng)在負(fù)極反應(yīng)，所以a為負(fù)極，電子通過(guò)外電路由a極流向b極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)殡娊赓|(zhì)顯酸性，所以b極上的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)沒(méi)有告知是標(biāo)準(zhǔn)狀況，轉(zhuǎn)移0.1mol電子消耗H2的物質(zhì)的量是0.05mol，但體積不一定是1.12L，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以H＋由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極，D項(xiàng)正確。9．(2017·湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)流動(dòng)電池是一種新型電池，其主要特點(diǎn)是可以通過(guò)電解質(zhì)溶液的循環(huán)流動(dòng)，在電池外部調(diào)節(jié)電解質(zhì)溶液，以保持電池內(nèi)部電極周?chē)芤簼舛鹊姆€(wěn)定。北京化工大學(xué)新開(kāi)發(fā)的一種流動(dòng)電池如圖所示，電池總反應(yīng)為Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列說(shuō)法不正確的是()A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極B．該電池工作時(shí)，PbO2電極附近溶液的pH增大C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋D．調(diào)節(jié)電解質(zhì)溶液的方法是補(bǔ)充CuSO4解析：選D。A項(xiàng)，根據(jù)電池總反應(yīng)可得銅為負(fù)極，PbO2為正極，正確；B項(xiàng)，該電池工作時(shí)，PbO2電極上發(fā)生的反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，消耗了溶液中的H＋，故溶液的pH增大，正確；C項(xiàng)，銅電極的電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)生成了CuSO4，消耗了H2SO4，故應(yīng)補(bǔ)充H2SO4，錯(cuò)誤。10．(2017·秦皇島高二測(cè)試)根據(jù)氧化還原反應(yīng)2H2＋O2=2H2O，設(shè)計(jì)成燃料電池。(1)負(fù)極通的氣體應(yīng)是____，正極通的氣體應(yīng)是____。(2)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同，填寫(xiě)下表：電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式溶液的pH變化(3)若把H2改為CH4，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，則正極反應(yīng)式為_(kāi)___________________。解析：(1)氫氧燃料電池中通可燃性氣體(H2)的一極為負(fù)極，通O2的一極為正極。(2)若以H2SO4作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為負(fù)極：2H2－4e－=4H＋；正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。反應(yīng)過(guò)程中生成水，溶液中c(H＋)減小，pH增大。若以KOH溶液作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O；正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。反應(yīng)過(guò)程中生成水，溶液中c(OH－)減小，pH減小。(3)若把H2改為CH4，KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)其正極反應(yīng)式不變。答案：(1)H2O2(2)電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－溶液的pH變化變大變小(3)2H2O＋O2＋4e－=4OH－11．鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的充、放電反應(yīng)如下：Cd＋2NiO(OH)＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上述反應(yīng)式中左邊物質(zhì)的總能量_____(填“大于”“小于”或“等于”)右邊物質(zhì)的總能量。(2)放電時(shí)負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是____，放電時(shí)正極的反應(yīng)式為_(kāi)___________________。解析：(1)原電池放電過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，即反應(yīng)物總能量大于生成物總能量。(2)根據(jù)總反應(yīng)式可知放電時(shí)：負(fù)極(Cd)反應(yīng)式：Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2，正極[NiO(OH)]反應(yīng)式：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－。答案：(1)大于(2)CdNiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－[能力提升]12．新型NaBH4/H2O2燃料電池(DBFC)的結(jié)構(gòu)如圖所示，該電池總反應(yīng)方程式：NaBH4＋4H2O2=NaBO2＋6H2O，有關(guān)的說(shuō)法不正確的是()A．電極B為正極，納米MnO2層的作用是提高原電池的工作效率B．放電過(guò)程中，Na＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移C．電池負(fù)極的電極反應(yīng)為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2OD．在電池反應(yīng)中，每消耗1L6mol/LH2O2溶液，理論上流過(guò)電路中的電子為12mol解析：選B。A.根據(jù)圖知，B電極上H2O2得電子生成OH－，所以B電極是正極，MnO2是催化劑，可以提高原電池的工作效率，故A正確；B.放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)、陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以Na＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移，故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)元素化合價(jià)變化知，負(fù)極上BHeq\o\al(－,4)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，故C正確；D.在電池反應(yīng)中，每消耗1L6mol/LH2O2溶液，即物質(zhì)的量為6mol，根據(jù)H2O2＋2e－=2OH－知，理論上流過(guò)電路中的電子為6mol×2＝12mol，故D正確。13．Harbermann等設(shè)計(jì)出利用Desulfovibriodesulfurcan菌種生成的硫化物作為微生物燃料電池的電解質(zhì)，電池內(nèi)部有質(zhì)子通過(guò)，該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護(hù)可持續(xù)運(yùn)行5年，該電池的負(fù)極反應(yīng)式為S2－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋。有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中正確的是()A．若有1.12L氧氣參與反應(yīng)，則一定有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移B．質(zhì)子由正極移向負(fù)極C．該電池的總反應(yīng)式為S2－＋2O2=SOeq\o\al(2－,4)D．正極的電極反應(yīng)式為2O2＋8e－＋4H2O=8OH－解析：選C。未標(biāo)明1.12L氧氣所處的壓強(qiáng)和溫度，不能確定氧氣的物質(zhì)的量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)子由負(fù)極移向正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極的電極反應(yīng)式為2O2＋8H＋＋8e－=4H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。14．(2017·衡水高二調(diào)研)近年來(lái)AIST正在研制一種“高容量、低成本”鋰-銅空氣燃料電池。該電