2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第5章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池學(xué)案魯科版

PAGE19-第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池考試評價解讀1．能分析、說明原電池的工作原理，能設(shè)計簡潔的原電池。2．能列舉常見的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。3．能綜合考慮化學(xué)改變中的物質(zhì)改變和能量改變來分析、解決實際問題，如新型電池的開發(fā)等。核心素養(yǎng)達成改變觀念與平衡思想相識原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。能多角度、動態(tài)地分析原電池中物質(zhì)的改變及能量的轉(zhuǎn)換。證據(jù)推理與模型認知能利用典型的原電池裝置，分析原電池原理，建立解答原電池問題的思維模型，并利用模型揭示其本質(zhì)及規(guī)律。原電池的工作原理[以練帶憶]1．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加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C解析：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)生還原反應(yīng)生成Cu，A錯誤；由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))不變，B錯誤；在乙池中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(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，C正確；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，陰離子是不能通過交換膜的，D錯誤。2．有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的試驗裝置及部分試驗現(xiàn)象如下：編號①②③④試驗裝置部分試驗現(xiàn)象a極質(zhì)量削減；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無改變d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可推斷這四種金屬的活動性依次是()A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞cC解析：由試驗①可知，a做原電池負極，b做原電池正極，活動性：a＞b；由試驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無改變，則活動性：b＞c；由試驗③可知，d極溶解，則d做原電池負極，c做正極，活動性：d＞c；由試驗④可知，電流從a極流向d極，則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。3．設(shè)計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強。(1)寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：_________。(2)若要將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，電極反應(yīng)式分別是①負極：____________________________________。②正極：____________________________________。(3)在框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋答案：(1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)①Cu－2e－=Cu2＋②2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(3)①不含鹽橋②含鹽橋[練后梳理]1．概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2．構(gòu)成條件(1)一反應(yīng)：能自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。(2)兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。(3)一溶液：電解質(zhì)溶液。(4)一回路：兩電極插入電解質(zhì)溶液中，導(dǎo)線連接或接觸，形成閉合回路。3．工作原理以銅鋅原電池為例：(1)反應(yīng)原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負極(2)鹽橋的作用①連接內(nèi)電路，形成閉合回路。②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。4．原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬的活動性強弱：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(或能導(dǎo)電的非金屬)。(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。(3)用于金屬的防護：將須要愛護的金屬制品做原電池的正極而受到愛護。(4)設(shè)計制作化學(xué)電源①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。②依據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反應(yīng)，選擇正、負電極材料以及電解質(zhì)溶液。在原電池內(nèi)部，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。化學(xué)電源[以練帶憶]1．下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．鋅錳干電池中，鋅電極是負極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極D解析：鋰電池屬于可充電電池，屬于二次電池，故A正確；鋅錳干電池中，鋅是活潑金屬，做負極，故B正確；燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，故C正確；原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，鋅做負極，銅做正極，電子從鋅電極沿外電路流向銅電極，故D錯誤。2．“天宮一號”飛行器白天靠太陽能帆板產(chǎn)生電流向鎳氫電池充電，夜間鎳氫電池向飛行器供電。鎳氫電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。若電池總反應(yīng)為2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑。則下列說法正確的是()A．放電時，NiOOH發(fā)生氧化反應(yīng)B．充電時，a電極的pH增大，K＋移向b電極C．充電時，a電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．放電時，負極反應(yīng)為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－C解析：放電時，NiOOH在正極上放電，發(fā)生還原反應(yīng)生成Ni(OH)2，A錯誤；充電時，a電極做陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a電極，B錯誤，C正確；放電時，負極上H2放電，D錯誤。3．一般鋅錳干電池的簡圖如圖所示。該電池工作時的總反應(yīng)為Zn＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2MnO2=[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列關(guān)于鋅錳干電池的說法中正確的是()A．當(dāng)該電池電壓漸漸下降后，利用電解原理能重新充電復(fù)原B．電池負極反應(yīng)式為2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2OC．原電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極D．外電路中每通過0.1mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5gC解析：一般鋅錳干電池是一次電池，不能充電復(fù)原，A項錯誤；依據(jù)原電池工作原理，負極失電子，B項錯誤；由Zn～[Zn(NH3)2]2＋～2e－可知，每通過0.1mol電子，消耗鋅的質(zhì)量是65g·mol－1×eq\f(0.1mol,2)＝3.25g，D項錯誤。[練后梳理]1．一次電池：只能運用一次，不能充電復(fù)原接著運用。(1)堿性鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋H2O=2MnOOH＋ZnO。負極材料：Zn。電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O。正極材料：碳棒。電極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－。(2)紐扣式銀鋅電池總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。電解質(zhì)：KOH。負極材料：Zn。電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。正極材料：Ag2O。電極反應(yīng)：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。電池的總反應(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。a．負極材料為鋰，電極反應(yīng)為Li－e－=Li＋。b．正極的電極反應(yīng)為3SOCl2＋8e－=2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－。2．二次電池：放電后能充電復(fù)原接著運用。(1)鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O①放電時——原電池負極反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O。②充電時——電解池陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；陽極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)圖解二次電池的充放電3．燃料電池氫氧燃料電池可分為酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－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)電作用二次電池的充放電規(guī)律(1)充電時電極的連接：充電時負極接外接電源負極后做陰極，正極接外接電源正極后做陽極，簡記為“正接正，負接負”。(2)工作時的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極四周的溶液，充電與放電時pH的改變趨勢也恰好相反。考點1原電池的工作原理與應(yīng)用[抓本質(zhì)·悟考法]試驗小組探究鋁片做電極材料時的原電池反應(yīng)，試驗如下：①②③煮沸冷卻后的溶液電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，鎂片、鋁片表面產(chǎn)生無色氣泡電流計指針快速向右偏轉(zhuǎn)，漸漸向零刻度復(fù)原，經(jīng)零刻度后接著向左偏轉(zhuǎn)；鎂片表面起先時無明顯現(xiàn)象，一段時間后有少量氣泡逸出；鋁片表面持續(xù)有氣泡逸出電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。鋁片表面有氣泡逸出，銅片沒有明顯現(xiàn)象；約3分鐘后，銅片表面有少量氣泡產(chǎn)生，鋁片表面氣泡略有削減下列說法不正確的是()A．試驗①中，鎂片做原電池的負極B．試驗②中，初始時的試驗現(xiàn)象對應(yīng)的原電池反應(yīng)為2Mg＋O2＋2H2O=2Mg(OH)2C．試驗②中，一段時間后，鋁片發(fā)生的電極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋D．試驗①～③可推知，鋁片做電極材料時的原電池反應(yīng)與另一個電極的電極材料、溶液的酸堿性、溶液中溶解的O2等因素有關(guān)【解題關(guān)鍵點】(1)依據(jù)圖示和有關(guān)現(xiàn)象推斷原電池的正負極是解題的關(guān)鍵；(2)在書寫電極反應(yīng)式時，肯定要結(jié)合溶液的酸堿性?！疽族e失分點】本題在推斷原電池的正負極時，要依據(jù)電流計指針偏轉(zhuǎn)方向和電極上的現(xiàn)象，而不是依據(jù)金屬的活潑性。[自主解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________C解析：試驗①中，電解質(zhì)溶液為鹽酸，鎂和鋁都可以和鹽酸反應(yīng)，但是金屬鎂更活潑為負極，故A正確；試驗②中，初始時鎂為負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mg＋2OH－－2e－=Mg(OH)2↓，Al為正極，溶解的氧氣在此電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，電池總反應(yīng)2Mg＋O2＋2H2O=2Mg(OH)2↓，故B正確；試驗②中，一段時間后，鋁為負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－=2[Al(OH)4]－，鎂為正極，氫離子在此電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－，故C錯誤；試驗①～③可推知，鋁片做電極材料時的原電池反應(yīng)與另一個電極的電極材料、溶液的酸堿性、溶液中溶解的O2等因素有關(guān)，故D正確。[多角度·突破練]?角度1原電池的組成及其工作原理1．在如圖所示的8個裝置中，屬于原電池的是()A．①④B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦D解析：依據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知：①中只有一個電極，③中兩電極材料相同，⑤中酒精不是電解質(zhì)，⑧中兩電極材料相同且無閉合回路，故①③⑤⑧不能構(gòu)成原電池。2．試驗發(fā)覺，298K時，在FeCl3酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋馬上被還原成Fe2＋。某夏令營愛好小組依據(jù)該試驗事實設(shè)計了如圖所示原電池裝置。下列有關(guān)說法正確的是()A．該原電池的正極反應(yīng)是Zn－2e－=Zn2＋B．左側(cè)燒杯中溶液的紅色漸漸褪去C．該電池的鉑電極上有氣泡出現(xiàn)D．該電池總反應(yīng)為3Zn＋2Fe3＋=2Fe＋3Zn2＋B解析：該電池的總反應(yīng)為Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，所以左燒杯中Pt電極為正極，電極反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋，右燒杯中Zn電極為負極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋。由于左燒杯中的Fe3＋被還原為Fe2＋，所以左燒杯中溶液的紅色漸漸褪去。推斷原電池正、負極的五種方法?角度2原電池電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫3．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池說法正確的是()A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負極移向正極B．電池的總反應(yīng)是2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)式為O2－4e－=2O2－D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)式為C4H10＋13O2－＋26e－=4CO2＋5H2OB解析：原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O；原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，在熔融電解質(zhì)中O2－由正極移向負極。4．(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圖甲所示：甲①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)的反應(yīng)式是_____________________。②若維持該微生物電池中兩種細菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，緣由是________________________________________________。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。基本結(jié)構(gòu)如圖乙所示，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。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。乙①放電過程中，Li＋向________(填“負極”或“正極”)移動。②負極反應(yīng)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發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如圖丙所示。丙①a電極的電極反應(yīng)式是____________________________。②一段時間后，需向裝置中補充KOH，請依據(jù)反應(yīng)原理說明緣由：______________________________________________________。解析：(1)①酸性環(huán)境中反應(yīng)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得：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)生改變，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依據(jù)化學(xué)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)生氧化反應(yīng)，所以該電極做負極，電極反應(yīng)式是2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O；②一段時間后，需向裝置中補充KOH，緣由是發(fā)生反應(yīng)：4NH3＋3O2=N2＋6H2O，有水生成，使得溶液漸漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補充KOH。答案：(1)①HS－＋4H2O－8e－=SOeq\o\al(2－,4)＋9H＋②HS－、SOeq\o\al(2－,4)濃度不會發(fā)生改變，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－=CaCl2③20.7(3)①2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O②發(fā)生反應(yīng)：4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，有水生成，使得溶液漸漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補充KOH“三步”完成原電池電極反應(yīng)式的書寫?角度3原電池原理的應(yīng)用5．M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。這四種金屬的還原性由強到弱的依次是()A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞NA解析：由①知，金屬活動性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M是原電池的正極，故金屬活動性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中，N是負極，故金屬活動性：N＞E。6．等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀硫酸中，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，其中正確的是()D解析：a中Zn與CuSO4溶液反應(yīng)置換出Cu，Zn的量削減，產(chǎn)生H2的量削減，但Zn、Cu和稀硫酸形成原電池，加快反應(yīng)速率，D項符合要求。本題中若把“過量的稀硫酸”改為“等濃度等體積的少量稀硫酸”，則正確的是哪個圖像？應(yīng)留意Zn與稀硫酸反應(yīng)置換出Cu，Cu、Zn在稀硫酸中形成原電池，可加快反應(yīng)速率，但由于兩份鋅粉均過量，因此產(chǎn)生H2的體積相同，則應(yīng)選A?？键c2形形色色的燃料電池[抓本質(zhì)·悟考法]如圖為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。下列關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A．該電池不能在高溫下工作B．電池的負極反應(yīng)為C6H12O6＋24OH－－24e－=6CO2↑＋18H2OC．放電過程中，電子從正極區(qū)向負極區(qū)每轉(zhuǎn)移1mol，便有1molH＋從陽極室進入陰極室D．微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫柔、有生物相容性等優(yōu)點，值得探討與推廣【解題關(guān)鍵點】(1)裝置為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，屬于原電池。(2)裝置圖中顯示了電子移動的方向。(3)裝置圖中注明白陰極、陽極和陰極區(qū)、陽極區(qū)。(4)裝置中顯示了陽極產(chǎn)生CO2，陰極汲取O2。(5)裝置中運用了質(zhì)子交換膜，顯示了H＋移動的方向?！疽族e失分點】(1)易從圖中顯示的陰極、陽極和陰極區(qū)、陽極區(qū)，把圖中裝置當(dāng)成了電解池，導(dǎo)致解答錯誤。(2)不能從溶液中H＋的移動，理解書寫兩極反應(yīng)時，可以生成H＋或H＋參與反應(yīng)。(3)不會推斷有機反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目。[自主解答]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________BC解析：高溫條件下微生物會死亡，電池不能正常工作，A選項正確；電池的負極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，即葡萄糖失電子生成CO2氣體，從題圖中可以看出反應(yīng)生成H＋，電極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋，B選項錯誤；放電過程中，電子從負極區(qū)向正極區(qū)轉(zhuǎn)移，C選項錯誤；結(jié)合題給條件分析，D選項正確。[多角度·突破練]?角度1電解質(zhì)水溶液燃料電池1．一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通入乙烷(C2H6)和氧氣，其中某一電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O。有關(guān)此電池的推斷不正確的是()A．通入氧氣的電極為正極B．參與反應(yīng)的O2與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2C．放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度將下降D．放電一段時間后，正極區(qū)旁邊溶液的pH減小D解析：A項，通入乙烷的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，正確；B項，1mol乙烷參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移14mol電子，則參與反應(yīng)的氧氣的量為eq\f(14mol,4)＝eq\f(7,2)mol，正確；C項，依據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)方程式可知，氫氧化鉀被消耗，正確；D項，放電時正極反應(yīng)2H2O＋O2＋4e－=4OH－，正極產(chǎn)生OH－，則pH增大，錯誤。2．關(guān)于如圖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖的說法：①微生物促進了電子的轉(zhuǎn)移②微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應(yīng)③放電過程中，H＋從正極區(qū)移向負極區(qū)④正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，正確的是()A．②④B．①③C．①④D．②③C解析：①在微生物作用下Cm(H2O)n轉(zhuǎn)化為CO2促進電子的轉(zhuǎn)移，正確；②微生物在右側(cè)，右側(cè)電極為電源的負極，所以微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生氧化反應(yīng)，錯誤；③依據(jù)電流的方向，放電過程中，H＋從負極區(qū)移向正極區(qū)，錯誤；④電池左側(cè)為電池的正極區(qū)，MnO2在H＋條件下發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，所以正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，正確。3．(2024·鄭州模擬)微生物燃料電池(MFC)利用了一種現(xiàn)代化氨氮去除技術(shù)。如圖為MFC碳氮聯(lián)合同時去除的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()A．好氧微生物反應(yīng)器中的反應(yīng)為NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2OB．B極電勢比A極電勢低C．A極的電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O＋8e－=2CO2↑＋7H＋D．當(dāng)電路中通過9mol電子時，理論上總共生成標準狀況下33.6LN2A解析：NHeq\o\al(＋,4)在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒及原子守恒得到反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2O，故A正確；依據(jù)H＋的移動方向可知，A做原電池的負極，B做原電池的正極，所以B極電勢比A極電勢高，故B錯誤；A極做負極，負極上CH3COO－發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO2氣體，則A極的電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋，故C錯誤；NOeq\o\al(－,3)在正極得到電子生成氮氣，電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，電路中通過9mol電子時，理論上總共生成0.9molN2，其在標準狀況下的體積為20.16L，故D錯誤。燃料電池的分析要領(lǐng)(1)對于燃料電池要留意介質(zhì)是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。(2)通入負極的物質(zhì)為燃料(還原劑)，通入正極的物質(zhì)為氧氣(氧化劑)。(3)通過介質(zhì)中離子的移動方向，可推斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。?角度2固體電解質(zhì)燃料電池4．某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時，該電池工作原理如圖。下列說法正確的是()A．a(chǎn)為CH4，b為CO2B．COeq\o\al(2－,3)向正極移動C．此電池在常溫下也能工作D．正極的電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)D解析：電極反應(yīng)式如下：負極：CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O正極：2O2＋4CO2＋8e－=4COeq\o\al(2－,3)依據(jù)圖示中電子的移向，可以推斷a處通入甲烷，b處通入空氣，COeq\o\al(2－,3)應(yīng)移向負極，由于電解質(zhì)是熔融鹽，此電池在常溫下不能工作。5．氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(工作溫度600～700℃)，具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價值高等優(yōu)點。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A．電池工作時，熔融碳酸鹽只起到導(dǎo)電的作用B．負極反應(yīng)式為H2－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=CO2＋H2OC．該電池可利用工廠中排出的CO2，削減溫室氣體的排放D．電池工作時，外電路中流過0.2mol電子，消耗3.2gO2B解析：依據(jù)圖示，在氫氧熔融碳酸鹽燃料電池中，通入氫氣的電極為負極，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2＋COeq\o\al(2－,3)－2e－=CO2＋H2O，通入氧氣的電極為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，總反應(yīng)為2H2＋O2=2H2O，故B項正確；電池工作時，熔融碳酸鹽參與了電極反應(yīng)，A項錯誤；該電池工作時利用的是二氧化碳的循環(huán)運用，沒有消耗二氧化碳，不能削減溫室氣體的排放，C項錯誤；電池工作時，外電路中流過0.2mol電子，消耗0.05mol氧氣，質(zhì)量為1.6g，D項錯誤。6．世界某聞名學(xué)術(shù)刊物介紹了一種新型中溫全瓷鐵-空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池放電時的說法正確的是()A．O2－由b極移向a極B．正極的電極反應(yīng)式為FeOx＋2xe－=Fe＋xO2－C．鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe=FeOx＋xH2D．若有22.4L(標準狀況)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移C解析：a極空氣中氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，鐵與水反應(yīng)生成氫氣，氫氣在b極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極。在原電池中，陰離子向負極移動，O2－由a極移向b極，A項錯誤；a極空氣中氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，B項錯誤；由新型中溫全瓷鐵-空氣電池的裝置圖可知，鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe=FeOx＋xH2，C項正確；有22.4L(標準狀況)空氣參與反應(yīng)，則氧氣約為0.2mol，電路中約轉(zhuǎn)移0.8mol電子，D項錯誤。燃料電池電極反應(yīng)式的書寫在書寫燃料電池電極反應(yīng)和總反應(yīng)時，應(yīng)留意兩個方面：一是要留意是否在溶液中進行，假如在溶液中進行，要依據(jù)溶液的酸堿性書寫；二是理解氧化還原反應(yīng)規(guī)律，正確區(qū)分得失電子的物質(zhì)，據(jù)此找到在正、負極上分別反應(yīng)的物質(zhì)，然后依據(jù)原電池原理正確書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液：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。書寫電極反應(yīng)式的方法：(1)正極反應(yīng)式：依據(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)都是O2，電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同。熟記以下四種狀況：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)。(2)負極反應(yīng)式：負極上CH4在溶液中失去電子與OH－結(jié)合最終得到COeq\o\al(2－,3)和H2O。可以先寫出反應(yīng)進行配平：eq\o(C,\s\up6(－4))H4＋OH－－8e－——eq\o(C,\s\up6(＋4))Oeq\o\al(2－,3)＋H2O反應(yīng)中C化合價上升8，故反應(yīng)中失去8e－。然后依據(jù)電荷守恒，可以把反應(yīng)方程式配平，須留意反應(yīng)中失去8e－，相當(dāng)于反應(yīng)物中增加了8個正電荷。配平后反應(yīng)為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。1．肯定條件下，試驗室利用如圖所示裝置，通過測電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時間后，兩電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是()A．右池中的銀電極做負極B．正極反應(yīng)為Ag－e－=Ag＋C．總反應(yīng)為Ag＋＋Cl－=AgCl↓D．鹽橋中的NOeq\o\al(－,3)向右池方向移動C解析：若“右池中的銀電極做負極”，Ag失去電子被氧化為Ag＋：Ag－e－=Ag＋，電極質(zhì)量減輕，不符合題干中的信息“兩電極質(zhì)量均增大”，A項錯誤。該裝置圖很簡潔讓考生聯(lián)想到鹽橋電池，抓住“兩電極質(zhì)量均增大”推斷，若左池Ag失去電子被氧化為Ag＋，Ag＋再結(jié)合溶液中的Cl－生成AgCl：Ag－e－＋Cl－=AgCl，即左池的銀失去電子做負極；此時右池電解質(zhì)溶液中的Ag＋在銀電極表面得到電子被還原為Ag：Ag＋＋e－=Ag，即右池的銀電極為正極；兩個電極反應(yīng)式相加得到總反應(yīng)：Ag＋＋Cl－=AgCl↓；綜上所述，B項錯誤，C項正確。鹽橋中的NOeq\o\al(－,3)向負極方向(即左池)移動，D項錯誤。2．(命題情境：化學(xué)平衡移動與原電池)限制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列推斷不正確的是()A．反應(yīng)起先時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．反應(yīng)起先時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流表讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極D解析：由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，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