第19講　原電池及其應(yīng)用-2025年高考化學(xué)全國(guó)一輪

第19講原電池及其應(yīng)用備考導(dǎo)航復(fù)習(xí)目標(biāo)1．能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識(shí)原電池的工作原理，能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例。2．了解常見化學(xué)電源的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。3．了解燃料電池的應(yīng)用。體會(huì)研制新型電池的重要性。4．掌握離子交換膜的三個(gè)作用：平衡電荷、避免兩極產(chǎn)物反應(yīng)、形成濃差電池。5．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。復(fù)習(xí)策略從近幾年高考來(lái)看，電化學(xué)知識(shí)屬于高考必考內(nèi)容。1．由于能源問題是社會(huì)熱點(diǎn)，要關(guān)注新型電池。2．著重原電池電極的判斷及電極反應(yīng)方程式的書寫(要注意溶液的酸、堿性關(guān)系)；掌握電子、電流的和離子流動(dòng)方向，以及電極反應(yīng)對(duì)電解質(zhì)溶液濃度的影響。3．要關(guān)注各種新型燃料電池的電極反應(yīng)。4．注意離子交換膜的作用及應(yīng)用。尤其要注意濃差電池的原理。熟記網(wǎng)絡(luò)課前思考問題1原電池正、負(fù)極判斷方法有哪些？【答案】(1)由原電池的電極材料判斷：如果兩極是由活動(dòng)性不同的金屬作電極，一般情況下相對(duì)活潑的金屬是負(fù)極，活動(dòng)性較弱的金屬是正極(要注意特殊條件，如Mgeq\a\vs4\al(－)Aleq\a\vs4\al(－)NaOH電池，Al是負(fù)極；Aleq\a\vs4\al(－)Cueq\a\vs4\al(－)濃硝酸電池，Cu是負(fù)極)；如果兩個(gè)電極是由金屬和非金屬導(dǎo)體(或金屬氧化物導(dǎo)體)作電極，金屬是負(fù)極，非金屬導(dǎo)體(或金屬氧化物導(dǎo)體)是正極。(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極。(3)根據(jù)電子或電流的流向判斷：電子流出或電流流入的電極為負(fù)極，反之為正極。(4)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的流動(dòng)方向判斷：陽(yáng)離子移向的電極為正極，陰離子移向的電極為負(fù)極。(5)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷：一般溶解或質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極，有氣體生成或金屬析出的電極為正極。問題2分別寫出酸性和堿性氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式：氫氧燃料電池電池總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O電極負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性電池H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O堿性電池H2＋2OH－－2e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－1.判斷正誤(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)(2018·江蘇卷)氫氧燃料電池放電時(shí)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能(×)(2)圖1所示裝置中石墨電極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(×)圖1圖2(3)(2019·江蘇卷)氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(×)(4)(2019·江蘇卷)常溫常壓下，氫氧燃料電池放電過程中消耗11.2LH2，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02×1023(×)(5)(2020·海南卷)圖2中a電極的反應(yīng)式為O2＋4e－－4H＋=2H2O(×)(6)(2021·浙江卷6月)將生鐵進(jìn)一步煉制，減少含碳量，能得到耐腐蝕的鋼(√)(7)(2023·武漢武昌5月)鉛酸蓄電池的正極質(zhì)量增加3.2g時(shí)，電路中通過的電子數(shù)目為0.1NA(√)(8)(2023·湛江二模)銅和銀在任何條件下都不能形成原電池(×)(9)(2023·深圳二調(diào))將鐵釘浸沒在NaCl溶液中可驗(yàn)證鐵的析氫腐蝕(×)(10)(2023·武漢4月模擬)青銅中的錫會(huì)加快銅腐蝕(×)(11)(2022·江蘇卷)鉛蓄電池放電時(shí)的正極反應(yīng)：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4(×)(12)(2023·安徽師大附中)電熱水器用鎂棒防止內(nèi)膽腐蝕是犧牲陽(yáng)極法(√)(13)鉛蓄電池放電時(shí)Pb是負(fù)極，PbO2是正極；充電時(shí)外電源的正極與PbO2相連接(√)2.(2023·福建漳州一模)甲烷燃料電池以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，該電池工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.電池工作時(shí)，COeq\o\al(2－,3)向通入a的一極遷移B.通入a的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)C.正極上的電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗22.4LCH4轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為8NA【解析】該電池為原電池，甲烷為燃料，通入a的一極為原電池的負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤。3．(2023·安徽合肥一模)某科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的NO－空氣燃料電池的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(C)A.a電極為電池負(fù)極B.電池工作時(shí)H＋透過質(zhì)子交換膜從右向左移動(dòng)C.b電極的電極反應(yīng)式：NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NOeq\o\al(－,3)D.當(dāng)外電路中通過0.2mol電子時(shí)，a電極處消耗O2【解析】燃料電池燃料作負(fù)極，則b極為負(fù)極，a極為正極，A錯(cuò)誤；陽(yáng)離子移向正極，因此電池工作時(shí)H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng)，B錯(cuò)誤；a電極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，當(dāng)外電路中通過0.2mol電子時(shí)，a電極處消耗O20.05mol，未說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)狀況，無(wú)法計(jì)算消耗氧氣的體積，D錯(cuò)誤。4.(2023·廣東卷)負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是(B)A.Ag作原電池正極B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向PtC.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D.每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl－【解析】由圖可知這是原電池原理，Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，O2在Pt得電子發(fā)生還原反應(yīng)，Pt為正極，A錯(cuò)誤；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C錯(cuò)誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L(0.5mol)的O2，轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)Ag－e－＋Cl－=AgCl↓，故最多去除2molCl－，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)1原電池的工作原理知識(shí)梳理原電池(以鋅銅原電池為例)原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。裝置圖反應(yīng)原理負(fù)極：(氧化反應(yīng))Zn－2e－=Zn2＋正極：(還原反應(yīng))2H＋＋2e－=H2↑負(fù)極：(氧化反應(yīng))Zn－2e－=Zn2＋正極：(還原反應(yīng))Cu2＋＋2e－=Cu電池總反應(yīng)：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑電池總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋三個(gè)流向①電子流向：電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極(電勢(shì)高低：正極高于負(fù)極)②電流流向：電流從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極③離子流向：在電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子向正極遷移；陰離子向負(fù)極遷移鹽橋的作用①連接內(nèi)電路形成閉合回路②維持兩電極電勢(shì)差(平衡電荷)，在鹽橋中K＋向正極移動(dòng)③能減少能量轉(zhuǎn)化的損耗原電池形成的條件1.兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極(一般為活動(dòng)性不同的兩種金屬或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體，濃差電池兩極材料相同)。2.電極材料插在電解質(zhì)溶液中。3.兩極相連，形成閉合回路。4.能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。[注意]銅、銀在稀硫酸中不能形成原電池，但是銅、銀在硝酸銀溶液可以形成原電池。離子交換膜的類型與作用1.離子交換膜的類型：陽(yáng)離子交換膜(含質(zhì)子交換膜)、陰離子交換膜。(1)陽(yáng)離子能穿過陽(yáng)離子交換膜，陰離子能穿過陰離子交換膜。(2)離子穿過離子交換膜的方向是從濃溶液向稀溶液。2.離子交換膜的作用(1)平衡兩邊電極區(qū)的電荷。(2)避免交換膜兩邊的電極或電極區(qū)產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)。(3)形成濃差電池：電極材料相同，離子交換膜兩邊電解質(zhì)溶液的濃度不同而形成的原電池。解疑釋惑33原電池正、負(fù)極的判斷1.根據(jù)電極材料判定：一般情況下相對(duì)活潑的金屬是負(fù)極，活動(dòng)性較弱的金屬電極或石墨電極是正極(此規(guī)則對(duì)一些非常規(guī)電池不適用，如Al-Cu-濃硝酸電池與Mg-Al-NaOH電池)；如果是由金屬和金屬氧化物導(dǎo)體作電極，金屬是負(fù)極，金屬氧化物導(dǎo)體是正極。考場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)：負(fù)極的電勢(shì)低，正極的電勢(shì)高。2.根據(jù)電極反應(yīng)物質(zhì)及氧化還原反應(yīng)判定：發(fā)生氧化反應(yīng)的極(或在該極處失電子)為負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的極(或在該極處得電子)為正極?？紙?chǎng)經(jīng)驗(yàn)：(1)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極也是陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極也是陰極。所以原電池的負(fù)極也是陽(yáng)極，正極也是陰極，只是一般原電池我們常說(shuō)負(fù)極和正極。(2)在燃料電池中，燃料(還原性物質(zhì))發(fā)生反應(yīng)的電極為負(fù)極；O2(氧化性物質(zhì))發(fā)生反應(yīng)的電極為正極。3.根據(jù)原電池電子或電流的流向判定：電子流出或電流流入的電極為負(fù)極，電子流入或電流流出的電極為正極。4.根據(jù)原電池中電解質(zhì)溶液離子的移動(dòng)方向判斷：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。考場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)：鹽橋中的陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng)；H＋穿過質(zhì)子交換膜向正極移動(dòng)。5.根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷：一般情況下，質(zhì)量減輕(電極消耗)的電極為負(fù)極，有金屬析出或氣體產(chǎn)生的電極為正極(此規(guī)則具有相當(dāng)?shù)木窒扌裕鼘?duì)于一些常規(guī)的原電池的電極判定較為準(zhǔn)確，如Al-Cu-稀硫酸)。[小結(jié)][及時(shí)鞏固](2021·廣東卷)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)(D)A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極D.CO2在正極上得電子【解析】放電時(shí)為原電池，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；放電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤；陽(yáng)離子由負(fù)極向正極遷移，C錯(cuò)誤；CO2在正極上得電子，D正確。鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是(C)A.電流從鋅極經(jīng)過導(dǎo)線移向銅極B.銅電極上發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋C.電池工作一段時(shí)間后，乙池的c(Cu2＋)減小D.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(Zn2＋)增加【解析】鋅電極為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從鋅極經(jīng)過導(dǎo)線移向銅極，電流從銅極經(jīng)過導(dǎo)線移向鋅極，A錯(cuò)誤；銅電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu，B錯(cuò)誤；乙池的c(Cu2＋)減小，C正確；陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過，甲池電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，產(chǎn)生的鋅離子通過陽(yáng)離子交換膜移向乙池，根據(jù)電荷守恒，c(Zn2＋)不變，D錯(cuò)誤。鎂海水溶解氧電池具有能量密度高、安全性好、貯備時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低和環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)A.a電極為電池正極B.電池工作時(shí)，海水中的Cl－向b電極移動(dòng)C.每消耗24gMg的同時(shí)消耗11.2LO2D.電池工作時(shí)，b電極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－【解析】根據(jù)原電池裝置可判斷，活潑金屬M(fèi)g作負(fù)極，發(fā)生失電子氧化反應(yīng)，石墨作正極，發(fā)生得電子還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即海水中的Cl－向a電極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；未指明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積計(jì)算，C錯(cuò)誤。(2023·安徽淮北一模)一種新型電池裝置如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A.鎳鈷電極反應(yīng)式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OB.Ⅱ區(qū)的Na＋通過a交換膜向Ⅰ區(qū)遷移，Cl－通過b交換膜向Ⅲ區(qū)遷移C.該裝置工作時(shí)總反應(yīng)：N2H4＋4OH－＋4H＋=N2↑＋4H2OD.該裝置工作時(shí)還利用了中和能【解析】該裝置為原電池，鎳鈷電極應(yīng)為原電池的負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O；鉑電極不活潑應(yīng)為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為4H＋＋4e－=2H2↑，A正確；原電池中陽(yáng)離子向正極遷移，陰離子向負(fù)極遷移，B正確；正、負(fù)極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)：N2H4=N2↑＋2H2↑，C錯(cuò)誤；根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)式可知，該裝置工作時(shí)還利用了中和能，D正確。(2023·廣東六校第三次聯(lián)考)下圖裝置工作時(shí)，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，兩極區(qū)Cu(NO3)2溶液的濃度趨于一致。下列說(shuō)法正確的是(D)A.放電時(shí)Cu(1)電極質(zhì)量增大，發(fā)生電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=CuB.電流表兩端電勢(shì)：a>bC.當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，陰極區(qū)溶液質(zhì)量減少64gD.隨c(Cu2＋)增大，Cu2＋的氧化性增強(qiáng)，Cu的還原性減弱【解析】該裝置為濃差電池，Cu(1)為負(fù)極，Cu(2)為正極，濃硝酸銅溶液中NOeq\o\al(－,3)通過陰離子交換膜向稀溶液(負(fù)極)移動(dòng)，最終兩極區(qū)Cu(NO3)2溶液的濃度趨于一致。放電時(shí)銅離子得電子生成銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，則Cu(2)電極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；正極的電勢(shì)大于負(fù)極，則電勢(shì)：b>a，B錯(cuò)誤；陰極區(qū)即負(fù)極區(qū)，銅失電子生成銅離子，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，生成1mol銅離子，同時(shí)有2mol硝酸根離子進(jìn)入，溶液質(zhì)量增加(64＋144)g，C錯(cuò)誤；銅離子濃度大的一極作正極，Cu2＋表現(xiàn)氧化性，銅離子濃度小的一極做負(fù)極，Cu表現(xiàn)還原性，因此c(Cu2＋)增大而Cu2＋的氧化性隨之增強(qiáng)，Cu的還原性減弱，D正確。深度指津濃差電池1.如圖正負(fù)電極均為Ag單質(zhì)，左右兩池AgNO3溶液的濃度不同。只有兩邊AgNO3溶液濃度不同，才能形成濃差電池。離子交換膜的作用是平衡電荷，形成濃差電池。2.根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向，可推出左側(cè)為負(fù)極，右側(cè)為正極。負(fù)極反應(yīng)式：Ag－e－=Ag＋；正極反應(yīng)式：Ag＋＋e－=Ag。負(fù)極Ag失電子變成Ag＋，為了平衡電荷，離子是從(原溶液)濃度高的一方遷移到濃度低的一方。由此判斷是NOeq\o\al(－,3)穿過離子交換膜，離子交換膜必然是陰離子交換膜。3.隨著反應(yīng)進(jìn)行，左右兩池濃度的差值逐漸減小，外電路中電流將減小，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度逐步變小。當(dāng)左右兩側(cè)離子濃度相等時(shí)，電池將停止工作、不再有電流產(chǎn)生，此時(shí)溶液中左、右邊硝酸銀溶液的物質(zhì)的量濃度相等。考點(diǎn)2燃料電池知識(shí)梳理燃料電池燃料電池是一種持續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一類化學(xué)電源。電池的負(fù)極一般是氫氣、天然氣、甲醇、乙醇等燃料，正極一般是氧氣或空氣。燃料電池總反應(yīng)和該燃料在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式相同。氫氧燃料電池根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同分為酸性電池和堿性電池。工作原理如圖所示：1.酸性氫氧燃料電池，電極反應(yīng)式由H＋平衡電荷：負(fù)極反應(yīng)式：H2－2e－=2H＋正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O2.堿性氫氧燃料電池，電極反應(yīng)式由OH－平衡電荷：負(fù)極反應(yīng)式：H2＋2OH－－2e－=2H2O正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O有機(jī)物燃料電池(以堿性乙醇燃料電池為例)1.首先寫出C2H5OH的燃燒化學(xué)方程式，確定反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)(也可直接由C2H5OH→CO2中碳元素的化合價(jià)變化，確定反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目)。C2H5OH＋3O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2＋3H2O(由O2可推出轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為12e－)2.在書寫電極反應(yīng)式之前，要明確電解質(zhì)溶液是酸性還是堿性。若是酸性電池，氧化產(chǎn)物為CO2；若是堿性電池，氧化產(chǎn)物則為COeq\o\al(2－,3)。以堿性乙醇電池為例說(shuō)明電極反應(yīng)式的書寫步驟：Ⅰ.在負(fù)極，C2H5OH失電子：Ⅱ.在正極，O2得電子：負(fù)極反應(yīng)式：C2H5OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)：C2H5OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋5H2O[及時(shí)訓(xùn)練]1．甲烷－O2燃料電池(1)電解質(zhì)為硫酸溶液負(fù)極反應(yīng)式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋4H＋=2H2O總反應(yīng)：CH4＋2O2=CO2＋2H2O(2)電解質(zhì)為KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O2.苯－O2燃料電池(1)電解質(zhì)為硫酸溶液負(fù)極反應(yīng)式：C6H6－30e－＋12H2O=6CO2↑＋30H＋正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋4H＋=2H2O總反應(yīng)：C6H6＋42OH－－30e－=6COeq\o\al(2－,3)＋24H2O(2)電解質(zhì)為KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－正極反應(yīng)式：2C6H6＋15O2=12CO2＋6H2O總反應(yīng)：2C6H6＋15O2＋24KOH=12K2CO3＋18H2O熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池的電極反應(yīng)用COeq\o\al(2－,3)平衡電荷。以甲烷為例，寫出電極反應(yīng)式：負(fù)極：CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O正極：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)固態(tài)氧化物燃料電池固態(tài)氧化物燃料電池的電板反應(yīng)用O2－平衡電荷。以甲烷為例，寫出電極反應(yīng)式：負(fù)極：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O正極：O2＋4e－=2O2－解疑釋惑34微生物燃料電池微生物(或酶)電池是指在微生物的作用下(類似催化作用)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示：1.微生物(或酶)有利于有機(jī)物的氧化反應(yīng)，促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移。2.有機(jī)物在負(fù)極失去電子，負(fù)極反應(yīng)中有CO2生成，同時(shí)產(chǎn)生了H＋(如葡萄糖在負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋)，H＋通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)。[及時(shí)鞏固]氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)A.電池工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.負(fù)極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C.電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極aD.2mol氫氣和1mol氧氣的總能量高于2mol水的總能量【解析】氫氧燃料電池為原電池，工作時(shí)，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；氫氣失去電子，作負(fù)極，電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2O，B錯(cuò)誤；電極a為負(fù)極，b為正極，電子由電極a通過導(dǎo)線流向電極b，C錯(cuò)誤；氫氣、氧氣燃燒生成水的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即2mol氫氣和1mol氧氣的總能量高于2mol水的總能量，D正確。(1)圖1為“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。a、b均為多孔性Pt電極。圖1①b電極是________(填“正”或“負(fù)”)極。②a電極上的電極反應(yīng)式為____________________________________________________________________________________________。(2)環(huán)氧乙烷經(jīng)水解可得到乙二醇。寫出乙二醇－氧氣堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式：_______________________________________________________。(3)(2020·江蘇卷)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖2所示，兩電極區(qū)之間用允許K＋、H＋通過的半透膜隔開。圖2①電池負(fù)極反應(yīng)式為______________________________；放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)A為________(填化學(xué)式)。②圖2所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為____________________________?！敬鸢浮?1)①正②CH3OCH3—12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋(2)HOCH2CH2OH－10e－＋14OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋10H2O(3)①HCOO－＋2OH－－2e－=HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2SO4②2HCOOH＋2OH－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3)＋2H2O或2HCOO－＋O2=2HCOeq\o\al(－,3)(2023·韶關(guān)一模)用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨－液氧燃料電池示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.電極1發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí)，Na＋向電極2移動(dòng)C.電池工作時(shí)，電極1附近溶液的pH增大D.電極2的電極反應(yīng)式為O2＋H2O＋4e－=4OH－【解析】液氧是氧化劑，電極2為正極，液氨是還原劑，在負(fù)極上失去電子被氧化為氮?dú)?，電極1是負(fù)極。電極1的反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，反應(yīng)消耗氫氧根離子，pH減小，C錯(cuò)誤。(2022·揚(yáng)州二模)一種熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(B)A.電極B是該電池的負(fù)極B.電池工作時(shí)，COeq\o\al(2－,3)向電極A移動(dòng)C.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2－4e－=O2－D.H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2O【解析】電極B上氧氣得電子，作正極，A錯(cuò)誤；電極A上，CO和H2失電子，作負(fù)極，原電池工作時(shí)，陰離子向電極A移動(dòng)，B正確；電極B的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)，C錯(cuò)誤；電極A的電極反應(yīng)式為H2＋COeq\o\al(2－,3)－2e－=H2O＋CO2，D錯(cuò)誤。(2023·蘇錫常鎮(zhèn)一模)如圖為某微生物燃料電池凈化水的原理。下列說(shuō)法正確的是(C)A.N極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí)，N極附近溶液pH減小C.M極發(fā)生的電極反應(yīng)為(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O=6nCO2↑＋24nH＋D.處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時(shí)，有1.4molH＋從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移【解析】由圖可知，有機(jī)物失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，則M為負(fù)極；重鉻酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則N為正極，A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，重鉻酸根離子得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成Cr3＋：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O，M極發(fā)生反應(yīng)：(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O=6nCO2↑＋24nH＋，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移6mole－時(shí)，M極產(chǎn)生6molH＋，n極消耗14H＋，則N極附近溶液pH變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)得失電子守恒可知，4nCr2Oeq\o\al(2－,7)～24ne－～(C6H10O5)n～24nH＋，則處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時(shí)，有0.6molH＋從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)3常見的化學(xué)電源知識(shí)梳理常見的化學(xué)電源1.一次電池——干電池(1)普通鋅錳干電池(圖1)負(fù)極(Zn)：Zn－2e－＋2NH3=[Zn(NH3)2]2＋正極(MnO2、NH4Cl)：MnO2＋NHeq\o\al(＋,4)＋e－=MnO(OH)＋NH3電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)圖1圖2(2)堿性鋅錳干電池(圖2)負(fù)極(Zn)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極(MnO2)：MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2(3)鋅銀電池(圖3)負(fù)極(Zn)：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O正極(Ag2O)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－電池總反應(yīng)：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag圖32.二次電池(可充電電池)負(fù)極材料：Pb；正極材料：PbO2；電解質(zhì)：H2SO4溶液。(1)放電過程負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=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＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(放電))2PbSO4＋2H2O。(2)充電過程(是放電反應(yīng)的逆過程)陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，(接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng))；陽(yáng)極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，(接電源的正極，發(fā)生氧化反應(yīng))；總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(充電))Pb＋PbO2＋2H2SO4。[及時(shí)鞏固]如圖為鉛蓄電池示意圖，鉛蓄電池工作時(shí)的反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O。某狀態(tài)下測(cè)得兩電極的質(zhì)量都增加。在該狀態(tài)下，下列說(shuō)法正確的是(D)A.a極為鉛蓄電池的正極B.鉛蓄電池正在充電C.一段時(shí)間后，溶液的pH減小D.b極的電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O【解析】鉛蓄電池的電極材料分別為Pb和PbO2，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4，正極反應(yīng)式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，由題給信息知，兩電極質(zhì)量都增加，故該狀態(tài)下鉛蓄電池正在放電，A、B錯(cuò)誤，D正確；放電時(shí)，由電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O可知，氫離子濃度減小，pH增大，C錯(cuò)誤。(2023·武漢4月模擬)我國(guó)某科研團(tuán)隊(duì)借助氧化還原介質(zhì)RM，將Li－CO2電池的放電電壓提高至3V以上，該電池的工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是(B)A.LiFePO4電極的電勢(shì)比多孔碳電極的高B.負(fù)極反應(yīng)式：LiFePO4－xe－=xLi＋＋Li1－xFePO4C.RM和RM′－COeq\o\al(－,2)均為該電池反應(yīng)的催化劑D.LiFePO4電極每減重7g，就有22gCO2被固定【解析】該電池為原電池，由Li＋向正極移動(dòng)可推出左側(cè)電極為負(fù)極、右側(cè)電極為正極，故LiFePO4電極的電勢(shì)比多孔碳電極的低，A錯(cuò)誤；左側(cè)電極為負(fù)極，LiFePO4失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：LiFePO4－xe－=Li1－xFePO4＋xLi＋，B正確；RM為該電池反應(yīng)的催化劑，而RM′－COeq\o\al(－,2)為該電池反應(yīng)的中間產(chǎn)物，C錯(cuò)誤；由負(fù)極電極反應(yīng)可知，LiFePO4電極每減重7g則轉(zhuǎn)移1mol電子，反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由＋4變?yōu)椋?，則根據(jù)電子守恒可知，有1mol即44gCO2被固定，D錯(cuò)誤。深度指津新型鋰電池類型鋰電池裝置圖說(shuō)明Li－CO2電池電池反應(yīng)：4Li＋3CO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Li2CO3＋C(隔膜只允許鋰離子通過，向正極移動(dòng))放電時(shí)：鋰為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：Li－e－=Li＋銥基電極為正極，正極反應(yīng)式：3CO2＋4Li＋＋4e－=2Li2CO3＋CLiFePO4－C電池電池反應(yīng)：Li1－xFePO4＋LixC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4＋6C(隔膜只允許鋰離子通過，向正極移動(dòng))放電時(shí)：M為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：LixC6－xe－=6C＋xLi＋N為正極，正極反應(yīng)式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4全固態(tài)鋰－硫電池電池反應(yīng)：16Li＋xS8eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))8Li2Sx(2≤x≤8)(Li＋移向電極a)電極a摻有石墨烯是為了增強(qiáng)電極導(dǎo)電性放電時(shí)：電極b為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：Li－e－=Li＋電極a為正極，正極反應(yīng)式：S8＋2e－＋2Li＋=Li2S82Li＋＋3Li2S8＋2e－=4Li2S62Li＋＋2Li2S6＋2e－=3Li2S42Li＋＋Li2S4＋2e－=2Li2S2鋰－空氣電池電池反應(yīng)：4Li＋O2＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))4LiOH(Li＋由負(fù)極A向正極B移動(dòng))放電時(shí)：A為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：Li－e－=Li＋B為正極，正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O=4OH－(電解液不能是水溶液，因?yàn)榻饘黉嚳膳c水反應(yīng))考點(diǎn)4金屬的腐蝕知識(shí)梳理金屬的腐蝕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)腐蝕發(fā)生條件金屬與反應(yīng)物直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程相互關(guān)系兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以Fe為例)類型條件及電極反應(yīng)式示意圖析氫腐蝕條件：電解質(zhì)溶液呈酸性負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋正極：2H＋＋2e－=H2↑總反應(yīng)：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑吸氧腐蝕條件：電解質(zhì)溶液呈中性或弱酸性負(fù)極：Fe－2e－=Fe2＋正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O注意：①鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕②吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別在于正極反應(yīng)③吸氧腐蝕發(fā)生的條件是中性或弱酸性水膜；析氫腐蝕發(fā)生的條件是酸性較強(qiáng)的水膜金屬的保護(hù)方法1.內(nèi)因：改變金屬內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。如鐵與鉻、鎳形成不銹鋼。2.外因：防止形成原電池。(1)在金屬表層涂上油漆、礦物性油脂等。(2)在金屬表層鍍上一層純金屬。如表層鍍鋅的鍍鋅鐵破損后，鐵為正極，不腐蝕，鋅為負(fù)極，被腐蝕，可繼續(xù)起到保護(hù)鐵制品的作用。而表層鍍錫的鍍錫鐵，價(jià)格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后，錫為正極，鐵為負(fù)極，加快了鋼鐵的腐蝕。(3)此外，還可將鐵鈍化，使其表面形成一層致密的氧化物膜。3.犧牲陽(yáng)極法利用原電池的原理保護(hù)金屬的一種方法，如海輪可以用鋅塊與船體(鐵)相連接，形成原電池保護(hù)船體。犧牲鋅(負(fù)極)保護(hù)鐵(正極)，叫作犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。4.外加電流法(詳見第20講電解池及其應(yīng)用)[及時(shí)鞏固]判斷正誤(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)粗鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣比純鋅快，是因?yàn)榇咒\形成微小原電池(√)(2)鍍層受損的白鐵皮(鍍鋅板)比馬口鐵(鍍錫)腐蝕的慢(√)(3)鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2(×)(4)純銀器表面在空氣中因電化學(xué)腐蝕漸漸變暗(×)(5)銅板上的鐵釘在潮濕空氣中容易生銹(√)(2023·茂名二模)將裹有鋅片的鐵釘放入含有酚酞－飽和NaCl瓊脂溶液中，滴加少量酚酞溶液。下列說(shuō)法不正確的是(C)A.a處溶液會(huì)變紅B.b處c(Zn2＋)增大C.c處產(chǎn)生較多無(wú)色氣泡D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明Fe受到保護(hù)【解析】裹有鋅片的鐵釘放入含有酚酞－飽和NaCl瓊脂溶液中，發(fā)生原電池腐蝕，a為鐵釘，為原電池正極，發(fā)生反應(yīng)O2＋4e－＋2H2O=4OH－，產(chǎn)生OH－，酚酞溶液變紅，A正確；b處為鋅片，鋅片為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋，c(Zn2＋)增大，B正確；c處為鐵釘，發(fā)生反應(yīng)O2＋4e－＋2H2O=4OH－，不會(huì)產(chǎn)生氣泡，C錯(cuò)誤；鐵為正極，不發(fā)生反應(yīng)，被保護(hù)，D正確。1．一種鋅－空氣電池工作原理如圖所示，放電時(shí)Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。下列說(shuō)法正確的是(B)A.空氣中的氧氣在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OC.該電池放電時(shí)溶液中的OH－向石墨電極移動(dòng)D.該電池工作一段時(shí)間后，溶液pH明顯增大【解析】鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，石墨電極為正極，A錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)溶液中的OH－向負(fù)極Zn電極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；電池總反應(yīng)為2Zn＋O2=2ZnO，該電池工作一段時(shí)間后，溶液的c(OH－)變化不大，D錯(cuò)誤。2.(2023·湖北聯(lián)考)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgClB.放電時(shí)，H＋從左向右通過陽(yáng)離子交換膜C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)不會(huì)改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，陽(yáng)離子交換膜左側(cè)溶液中約減少0.01mol離子【解析】負(fù)極是Ag，失去電子，化合價(jià)升高，電極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgCl，A正確；放電時(shí)，溶液中的陽(yáng)極子流向正極，所以溶液中的H＋從左向右通過陽(yáng)離子交換膜，B正確；根據(jù)電池總反應(yīng)可知，溶液中的鈉離子和氫離子并未參與電極反應(yīng)，所以用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)不會(huì)改變，C正確；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式可推知左側(cè)溶液減少0.01molCl－，同時(shí)會(huì)有0.01molH＋從左向右通過陽(yáng)離子交換膜，所以陽(yáng)離子交換膜左側(cè)的溶液共約減少0.02mol離子，D錯(cuò)誤。3．(2023·安徽黃山二模)一種水性電解液Zn－MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示{KOH溶液中，Zn2＋以[Zn(OH)4]2－存在}。電池放電時(shí)，下列敘述正確的是(D)A.Ⅱ區(qū)的SOeq\o\al(2－,4)通過交換膜向Ⅰ區(qū)遷移B.Ⅲ區(qū)的K＋通過交換膜最終向Ⅰ區(qū)遷移C.Zn電極反應(yīng)：Zn＋2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－D.電池總反應(yīng)：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=[Zn(OH)4]2－＋Mn2＋＋2H2O【解析】Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，電池在工作過程中，陽(yáng)離子向正極遷移、陰離子向負(fù)極遷移，因此Ⅰ區(qū)的SOeq\o\al(2－,4)向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，Ⅲ區(qū)的K＋向Ⅱ區(qū)移動(dòng)。Ⅱ區(qū)的SOeq\o\al(2－,4)向Ⅲ區(qū)移動(dòng)，但是不能通過陽(yáng)離子交換膜，A錯(cuò)誤；Ⅲ區(qū)的K＋通過交換膜Ⅱ區(qū)移動(dòng)，不能通過陰離子交換膜向Ⅰ區(qū)遷移，B錯(cuò)誤；Zn電極反應(yīng)：Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，C錯(cuò)誤。4.(2023·廣東六校第三次聯(lián)考)利用原電池原理可以避免金屬腐蝕，某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)探究鐵片的腐蝕情況。下列說(shuō)法正確的是(C)A.甲中的鐵片附近會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色B.甲中形成了原電池，鋅片作正極C.乙中銅片附近會(huì)出現(xiàn)紅色D.乙中的銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)【解析】甲中鋅為負(fù)極，其失去電子變?yōu)殇\離子，而鐵片是正極，其被保護(hù)而不會(huì)被腐蝕，沒有亞鐵離子生成，因此鐵片附近不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色，A、B錯(cuò)誤；乙中鐵作負(fù)極，銅作正極，銅附近氧氣得到電子變?yōu)镺H－而使溶液呈堿性，則酚酞變?yōu)榧t色，故銅片附近出現(xiàn)紅色，C正確；乙中鐵作為負(fù)極，其失去電子變?yōu)閬嗚F離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅片作為正極，其表面上氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。第19講原電池及其應(yīng)用1.(2023·廣州期初)近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展。下列設(shè)備工作時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是(D)A.微波爐 B.硅太陽(yáng)能電池C.電動(dòng)車電池充電 D.鋰離子電池【解析】微波爐工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，A不選；硅太陽(yáng)能電池工作時(shí)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，B不選；電動(dòng)車電池充電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C不選；鋰離子電池工作時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D選。2.電化學(xué)原理在日常生活和科技領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。下列說(shuō)法正確的是(C)A.甲：H＋向Zn電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液pH增大B.乙：電池充電時(shí)，二氧化鉛與電源的負(fù)極連接C.丙：被保護(hù)的金屬鐵應(yīng)該與電源的負(fù)極連接D.丁：負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O【解析】甲為原電池，Zn失電子作負(fù)極，Cu為正極，H＋向Cu電極方向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；乙為鉛蓄電池，電池充電時(shí)，電池的負(fù)極和電源的負(fù)極相連接，即鉛與電源的負(fù)極連接，B錯(cuò)誤；被保護(hù)的金屬鐵作為陰極與電源負(fù)極相連，C正確；燃料電池通燃料的一極為負(fù)極，酸性環(huán)境下電極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，D錯(cuò)誤。3.(2023·廣州模擬)鋁－空氣電池因成本低廉、安全性高，有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。一種鋁－空氣電池放電過程示意如圖，下列說(shuō)法正確的是(D)A.a為正極，放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時(shí)OH－向b極遷移C.外電路中，電流從a流向bD.該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O【解析】a電極為鋁－空氣電池的負(fù)極，堿性條件下，鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，b電極為正極，空氣中的氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH—，A錯(cuò)誤，D正確；放電時(shí)陰離子向負(fù)極(a電極)遷移，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，外電路中電流從正極b流向負(fù)極a，C錯(cuò)誤。4.(2023·廣州模擬)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A.a電極為電池正極B.電池工作時(shí)，海水中的Na＋向b電極移動(dòng)C.電池工作時(shí)，緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性D.每消耗1kgAl，電池最多向外提供37mol電子的電量【解析】活潑金屬Al失去電子，則a電極為原電池的負(fù)極，A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，海水中的Na＋向正極b電極方向移動(dòng)，B正確；電池工作時(shí)，a電極上Al失去電子變?yōu)锳l3＋進(jìn)入溶液，Al3＋會(huì)發(fā)生水解，使附近溶液顯弱酸性，故緊鄰a電極區(qū)域的海水呈弱酸性，C錯(cuò)誤；1molAl失去3mol電子，1kgAl的物質(zhì)的量n(Al)＝eq\f(1000g,27g/mol)＝eq\f(1000,27)mol，則該電池工作時(shí)不計(jì)能量損耗，電池最多向外提供電子的物質(zhì)的量＝eq\f(1000,27)mol×3≈111mol，故該電池最多向外提供111mol電子的電量，D錯(cuò)誤。5.(2023·廣州期末)Li－O2電池比能量高，可用于汽車、航天等領(lǐng)域。電池總反應(yīng)為2Li＋O2eq\o(==,\s\up6(放電),\s\do4(充電))Li2O2。放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.Li在負(fù)極失去電子B.O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)C.陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極D.化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能【解析】放電時(shí)，鋰失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，A正確；O2得到電子，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D正確。6.鉛蓄電池是一種典型的可充電電池，其放電時(shí)的電池總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(A)A.電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Pb－2e－=Pb2＋B.鉛蓄電池是二次電池，充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.電池工作時(shí)，電子由Pb板通過導(dǎo)線流向PbO2板D.電池工作時(shí)，溶液中H＋移向PbO2板【解析】電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4，A錯(cuò)誤。7.(2024·湖北聯(lián)考)將NH3、NO2設(shè)計(jì)成熔融固態(tài)氧化物燃料電池，總反應(yīng)為6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O，該裝置如圖所示。下列關(guān)于該裝置工作時(shí)的敘述正確的是(C)A.電極Y為正極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電池工作時(shí)，氧離子從Y極向X極移動(dòng)C.X極的電極反應(yīng)式：2NO2＋8e－=N2＋4O2－D.若22.4LNO2參與反應(yīng)，則通過外電路電子的物質(zhì)的量是4mol【解析】由總反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O可知，電極X上二氧化氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，N元素化合價(jià)降低，則X為正極，電極反應(yīng)式為2NO2＋8e－=N2＋4O2－；電極Y上氨氣轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，N元素化合價(jià)升高，Y為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2NH3＋3O2－－6e－=3H2O＋N2。電極Y為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；氧離子從X極向Y極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；未指明氣體所處狀態(tài)，無(wú)法計(jì)算氣體的物質(zhì)的量，因而無(wú)法計(jì)算通過外電路電子的物質(zhì)的量，D錯(cuò)誤。8.(2023·深圳模擬)科學(xué)家研發(fā)了一種綠色環(huán)保“全氧電池”，有望減少?gòu)U舊電池產(chǎn)生的污染。其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(D)A.K＋向電極a移動(dòng)B.電極b的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－C.理論上，當(dāng)電極a釋放出22.4LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，KOH溶液質(zhì)量減少32gD.“全氧電池”工作時(shí)將酸堿反應(yīng)的中和能轉(zhuǎn)化為電能【解析】由圖可知，O2在電極b得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極b為正極，電極a為負(fù)極，陽(yáng)離子流向正極，K＋向電極b移動(dòng)，A錯(cuò)誤；電極b上O2得電子，溶液是酸性環(huán)境，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B錯(cuò)誤；電極a電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，理論上，當(dāng)電極a釋放出22.4LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)即1molO2時(shí)，同時(shí)有4molK＋移向右側(cè)的K2SO4溶液中，所以KOH溶液減少質(zhì)量為1mol×32g/mol＋4mol×39g/mol＝188g，C錯(cuò)誤；“全氧電池”工作時(shí)總反應(yīng)為H＋＋OH－=H2O，即將酸堿反應(yīng)的中和能轉(zhuǎn)化為電能，D正確。9.(2023·安徽馬鞍山三模)某新型電池，可將CO2氣體轉(zhuǎn)化為CO和H2，其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A.電極A為原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電過程中，H＋由A極區(qū)向B極區(qū)遷移C.若電路中轉(zhuǎn)移0.6mol電子，生成的CO和H2共0.3molD.B極區(qū)液體為純甘油【解析】A電極中CO2轉(zhuǎn)化為CO，碳元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，A錯(cuò)誤；在電極A發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋4H＋＋4e－=CO＋H2＋H2O，H＋由B區(qū)向A區(qū)遷移，B錯(cuò)誤；根據(jù)電極A的反應(yīng)可知，轉(zhuǎn)移4mole－時(shí)生成CO和H2共2mol，則轉(zhuǎn)移0.6mol電子時(shí)生成CO和H2共0.3mol，C正確；B極區(qū)不僅含有甘油，還有產(chǎn)物，是混合物，D錯(cuò)誤。10.(2023·廣州統(tǒng)考二模)Zn－CO2電池實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO2的高效利用，其原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.多孔Pd納米片為正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.Zn電極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－C.a為H＋，b為OH－D.當(dāng)外電路通過1mole－時(shí)，雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為1mol【解析】該電池為原電池，鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則多孔Pd納米片為正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；鋅失去電子生成[Zn(OH)4]2－，電極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－，B正確；原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)、陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故b為H＋，a為OH－，C錯(cuò)誤；當(dāng)外電路通過1mole－時(shí)，由電荷守恒可知，雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為1mol，產(chǎn)生1molH＋、1molOH－，D正確。11.(2023·韶關(guān)二模)近日，某科研團(tuán)隊(duì)研制設(shè)計(jì)了一種高性能堿性陰離子交換膜直接氨燃料電池，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.電極A為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.若交換膜中通過0.3molOH－，A電極區(qū)消耗2.24LNH3C.電極B的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－D.電