2022屆新高考一輪復習-第6章-第2講-原電池-化學電源-教案

第六章化學反響與能量變化第二課第二課原電池化學電源體積知識結(jié)構(gòu)知識結(jié)構(gòu)考點考點1：原電池的工作原理知識全梳理知識全梳理一、概念和反響本質(zhì)原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反響本質(zhì)是氧化復原反響。二、構(gòu)成條件1.能自發(fā)進行的氧化復原反響，一般是活潑性強的金屬與電解質(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.反響原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反響Zn﹣2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反響類型氧化反響復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，會有局部Zn與Cu2＋直接反響，化學能轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量損耗；裝置Ⅱ中，Zn在負極區(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)時間長。3.帶電粒子移動方向及閉合回路的形成四、原電池原理的應用1.比擬金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性較強的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或非金屬)。2.加快化學反響速率：氧化復原反響形成原電池時，反響速率加快。3.用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道不被腐蝕，可用導線將其與一塊鋅塊相連，鋅塊為原電池的負極。

4.設(shè)計制作化學電源①首先將氧化復原反響分成兩個半反響。②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反響，選擇正、負電極材料以及電解質(zhì)溶液。1.判斷原電池正、負極的5種方法歸納與整合2.原電池電極反響書寫時的考前須知(1)負失氧、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極，如鎂、鋁和氫氧化鈉溶液組成的電池中，鋁為負極。診斷辨析診斷辨析例1.判斷以下說法是否正確，正確的打“√〞，錯誤的打“×〞。(1)放熱的反響都可設(shè)計成原電池(×)(2)在原電池中，發(fā)生氧化反響的一極是負極(√)(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，活潑金屬一定為負極(×)(5)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生(×)(6)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動(×)(7)一般來說，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，觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細，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】在裝置中電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該裝置構(gòu)成了原電池，根據(jù)正負極的判斷方法，溶解的一極為負極，增重的一極為正極，所以M棒為正極，N棒為負極，且電解質(zhì)溶液能析出固體，那么只有C項符合題意。例3.控制適宜的條件，將反響2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設(shè)計成如以下圖所示的原電池。以下判斷不正確的選項是()A．反響開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．反響開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被復原C．電流表讀數(shù)為零時，反響到達化學平衡狀態(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，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反響到達平衡狀態(tài)，C正確；在甲中參加FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移動，I2被復原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。例4.有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及局部實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置局部實驗現(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】把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，那么由實驗①可知，a作原電池負極，b作原電池正極，金屬活動性：a>b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，那么活動性：b>c；由實驗③可知，d極溶解，那么d作原電池負極，c作正極，活動性：d>c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，那么d極為原電池負極，a極為原電池正極，活動性：d>a。綜上所述可知活動性：d>a>b>c?？键c考點2：化學電源知識全梳理知識全梳理一、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。種類酸性堿性負極反響式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，有很強的催化活性，起導電作用2.甲烷燃料電池種類酸性〔(如H2SO4)〕堿性(如KOH)負極反響式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。負極材料為鋁片，正極材料為鉑片，電解質(zhì)溶液為海水。負極反響：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、可儲存時間長。(×)(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+以原電池方式進行，可用鋅、鐵為電極材料。(×)(4)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。(×)(5)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導O2-)甲醇燃料電池負極反響為2CH3OH-12e-+6O2-=2CO2↑+4H2O。(√)〔6〕堿性氫氧燃料電池中負極反響為2H2﹣4e-=4H+。(×)(7)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移。(×)(8)鉛蓄電池工作時，當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，負極增重4.8g。(√)例2.如將兩個鉑電極插入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，以下表達正確的選項是〔〕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，溶液中的陰離子向正極移動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極，負極發(fā)生氧化反響，故A錯誤；通入氧氣的電極為正極，正極發(fā)生復原反響，故B錯誤；電池工作時，溶液中的陰離子向負極移動，故C錯誤；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)該電池的說法正確的選項是()A．充電時陽極反響：Ni(OH)2＋OH－﹣e－=NiOOH＋H2OB．充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程C．放電時負極附近溶液的堿性不變D．放電時電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動【答案】A【解析】放電時Cd的化合價升高，Cd作負極，Ni的化合價降低，NiOOH作正極，那么充電時Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，電極反響式為Ni(OH)2＋OH－﹣e－NiOOH＋H2O，A項正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程，B項錯誤；放電時負極電極反響式為Cd＋2OH－﹣2e－=Cd(OH)2，Cd電極周圍OH－的濃度減小，C項錯誤；放電時OH－向負極移動，D項錯誤?？键c考點3：高考新情景電池電極反響式的書寫知識全梳理知識全梳理四步法1.“四步法〞書寫電極反響式的步驟如下：第一步：書寫負極(陽極)，復原性微粒﹣ne－→氧化性產(chǎn)物；正極(陰極)：氧化性微粒＋ne－→復原性產(chǎn)物。第二步：標變價算n值，n＝(高價－低價)×變價原子個數(shù)。第三步：根據(jù)電池情景用H＋、OH－、O2－、COeq\o\al(2－,3)等陰、陽離子配平電荷。第四步：用H2O等小分子配平原子。2.以CH3OH燃料電池的負極為例第一步，復原劑﹣ne－→氧化產(chǎn)物：CH3OH﹣ne－→CO2↑(注意電解質(zhì)溶液呈堿性時：CH3OH﹣ne－→COeq\o\al(2－,3))。第二步，標變價算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個單位的正電荷。(1)酸性電解質(zhì)時，右邊加6個單位的H＋使電荷守恒：得CH3OH﹣6e－→CO2↑＋6H＋；(2)熔融氧化物為電解質(zhì)時，左邊加3個單位的O2－使電荷守恒：得CH3OH﹣6e－＋3O2－→CO2↑；(3)熔融碳酸鹽為電解質(zhì)時，左邊加3個單位的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，左邊加8個單位的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，左邊加1個單位的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，右邊加2個單位的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，右邊加2個單位的H2O使原子守恒，可得CH3OH﹣6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2↑＋2H2O；(4)堿性電解質(zhì)時右邊加6個單位的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。以下表達錯誤的選項是()A．負極反響式為Mg﹣2e－Mg2＋B．正極反響式為Ag＋＋e－AgC．電池放電時Cl－由正極向負極遷移D．負極會發(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，負極反響式為Mg﹣2e－=Mg2＋，正確；B項，正極反響式為2AgCl＋2e－2Cl－＋2Ag，錯誤；C項，對原電池來說，陰離子由正極移向負極，正確；D項，由于鎂是活潑金屬，那么負極會發(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能轉(zhuǎn)變成電能的同時，實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，降低了本錢提高了效益，其原理如下圖。以下說法錯誤的選項是〔〕A．Pt1電極附近發(fā)生的反響為：SO2＋2H2O﹣2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．該電池放電時電子從Pt1電極經(jīng)過外電路流到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.如圖是我國科學家研制的一種新型化學電池，成功實現(xiàn)了廢氣的處理和能源的利用(H2R和R都是有機物)。以下說法不正確的選項是()A．電池工作時，電子從電極b流出B．負極區(qū)，發(fā)生反響2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋C．電池工作時，負極區(qū)要保持呈酸性D．電路中每通過2mol電子，理論上可處理標準狀況下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為負極，電極b為正極。電池工作時，電子從負極流出，即從電極a流出，A錯誤，符合題意；根據(jù)圖示，負極區(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，F(xiàn)e3＋與H2S反響，存在Fe3＋的溶液為酸性，因此負極區(qū)需要保持酸性，防止Fe3＋水解而沉淀，C正確；每通過2mol電子，能夠生成2molFe3＋，2molFe3＋能夠氧化1molH2S，在標準狀況下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．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣的電池的創(chuàng)造是化學對人類的一項重大奉獻，以下有關(guān)電池的表達正確的選項是()A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細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氧氣在正極被復原D．太陽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為負極材料，正極材料的金屬活動性必須弱于Cu，其中B、D項符合該條件；由Fe3＋得電子生成Fe2＋知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3＋，同時符合上述兩條件的只有D項。3．鋅銅原電池裝置如下圖，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，以下有關(guān)表達正確的選項是()A．銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加C．電池工作一段時間后，甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))減小D．陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【答案】B【解析】A項，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)生復原反響生成Cu，錯誤；B項，在乙池中發(fā)生反響Cu2＋＋2e－Cu，同時甲池中的Zn2＋通過陽離子交換膜進入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；C項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))不變，錯誤；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過陽離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過陽離子交換膜的，錯誤。4．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別參加過量的稀H2SO4中，同時向a中滴入少量的CuSO4溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時間(t)的關(guān)系，其中正確的選項是()【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項圖示符合要求。5．由我國科學家研發(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)該電池放電時的說法不正確的選項是A．OH－不斷由負極向正極移動B．二氧化錳－石墨為電池正極C．負極反響式為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，鋁為電池負極，鋁失去電子轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，B、C正確；陰離子移向負極，A錯誤；由反響中錳元素價態(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行實驗，以下表達正確的選項是()選項甲乙丙實驗裝置現(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．四種金屬的活動性順序：d>a>b>c【答案】D【解析】甲中a不斷溶解說明a是負極，活動性：a>b，A錯誤；原電池用正極或負極命名電極，B錯誤；由乙中現(xiàn)象知活動性：b>c；丙中d是負極，活動性：d>a，C錯誤；由以上分析知，D正確。7.“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)〞，就意味著對污染防治提出更高要求。實驗室中嘗試對垃圾滲透液再利用，實現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體，當該裝置工作時，以下說法錯誤的選項是A．該裝置實現(xiàn)了將化學能轉(zhuǎn)化為電能B．鹽橋中Cl－向A極移動C．工作時，B極區(qū)溶液pH增大D．電路中流過7.5mol電子時，共產(chǎn)生44.8LN2【答案】D【解析】－向負極即A極移動，故B正確；C.工作時，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7.5mol電子時，產(chǎn)生N2物質(zhì)的量為2mol，由于N2所處溫度和壓強未知，無法計算N2的體積，故D錯誤。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。以下說法錯誤的選項是〔〕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．光照強度對電池的輸出功率有影響D．酸性增強不利于菌落存活，故工作一段時間后，電池效率降低【答案】B【解析】由題圖可知，碳棒a為負極，碳棒b為正極。A項，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，外電路電流由正極流向負極，即由碳棒b→碳棒a，故B錯誤；C項，CO2在光照和光合菌的作用下反響生成氧氣，光照強度對電池的輸出功率有影響，故C正確；D項，酸性增強會使菌落失活，工作一段時間后，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，以下說法正確的選項是()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)化有太陽能→電能，風能→機械能→電能，電能→化學能等，A項錯誤；假設(shè)不考慮H2，O2和NH3的物質(zhì)的量之比為3∶4，B項錯誤；b極上發(fā)生：N2＋6H＋＋6e－=2NH3(主要)、2H＋＋2e－=H2↑(次要)，C項正確；H＋應向b極遷移，D項錯誤。[B組提升題組]10.一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計理念的鎂－銻液態(tài)金屬儲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，工作時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。該電池工作一段時間后，可由太陽能電池充電。以下說法不正確的選項是()A．放電時，Mg(液)層的質(zhì)量減小B．放電時正極反響為Mg2＋＋2e－=MgC．該電池充電時，Mg﹣Sb(液)層發(fā)生復原反響D．該電池充電時，Cl－向中層和下層分界面處移動【答案】C【解析】A項，放電時，負極Mg失電子生成鎂離子，那么Mg(液)層的質(zhì)量減小，正確；B項，正極鎂離子得電子生成Mg，那么放電時正極反響為Mg2＋＋2e－=Mg，正確；C項，該電池充電時，Mg﹣Sb(液)層為陽極，陽極發(fā)生失電子的氧化反響，錯誤；D項，該電池充電時，陰離子向陽極移動，即Cl－向中層和下層分界面處移動，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)說法不正確的選項是()A．該電池具有很高的比能量B．負極的反響式：LixC6﹣xe－=xLi＋＋C6C．放電時，Li＋從石墨晶體中脫出回到正極氧化物晶格中D．充電時，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，負極反響式為LixC6﹣xe－xLi＋＋C6，B正確；從圖示可知，放電時鋰離子從石墨晶格中脫出，通過電解質(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，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錯誤。12．(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(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放電過程中，Li＋向________(填“負極〞或“正極〞)移動。②負極反響式為__________。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__________；②一段時間后，需向裝置中補充KOH，請依據(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)濃度不會發(fā)生變化，只要有兩種細菌存在，就會循環(huán)把有機物氧化成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)量守恒角度來說，HS－、SOeq\o\al(2－,4)濃度不會發(fā)生變化，只要有兩種細菌存在，就會循環(huán)把有機物氧化成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，所以該電極作負極，電極反響式是2NH3﹣6e－＋6OH－=N2＋6H2O；②一段時間后，需向裝置中補充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行中，如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：①該電池放電時正極的電極反響式為__________；假設(shè)維持電流強度為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(填“左〞或“右〞)；假設(shè)用陽離子交換膜代替鹽橋，那么鉀離子向移動(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_____