化學(xué)電源（解析版）

學(xué)而優(yōu)·教有方第06講化學(xué)電池【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)際應(yīng)用；2.形成化學(xué)有助于提高人類生活質(zhì)量的觀念。【課前引入】觀察下面的圖片，運(yùn)用原電池原理，你能制作出簡(jiǎn)易電池嗎？依據(jù)原電池反應(yīng)的原理，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，通過氧化還原反應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化?！净A(chǔ)知識(shí)】【化學(xué)電池】【實(shí)驗(yàn)】利用銅片、鋅片（可從廢舊干電池中拆?。┗蜾X片、純堿溶液、白醋（或橙子、蘆柑）等日常生活中的材料即可制作簡(jiǎn)易電池。如圖所示，利用橙子、金屬片以及導(dǎo)線制作的簡(jiǎn)易電池能使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)?？偨Y(jié)：總結(jié)：簡(jiǎn)易電池?zé)o法長久穩(wěn)定地使用，于是人們發(fā)明并制造了多種多樣的能夠較長時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)供電的化學(xué)電源。化學(xué)電源的能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒高得多?；瘜W(xué)電源不僅在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，在高科技領(lǐng)域乃至航天技術(shù)中也是不可或缺的?；瘜W(xué)電源有一次電池與二次電池之分。一次電池用過之后不能復(fù)原，二次電池充電后能繼續(xù)使用。1.一次電池——鋅錳干電池石墨棒作正極；鋅筒作負(fù)極，氯化銨糊作電解質(zhì)溶液；放電后不能充電，屬于一次電池。2.二次電池——充電電池(1)二次電池：化學(xué)能（氧化還原反應(yīng)）放電產(chǎn)生電能，電能充電產(chǎn)生化學(xué)能。(2)常見二次電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。廢舊電池的危害廢舊電池的危害一次電池和二次電池中常含有汞、鎘、鉛、鎳、錳等重金屬和酸、堿等有害物質(zhì)，隨意丟棄會(huì)污染土壤、水體，并且對(duì)人體健康造成危害。3.常見化學(xué)電源的組成與反應(yīng)原理電池名稱電池組成電池反應(yīng)特點(diǎn)與應(yīng)用鋅錳干電池鋅、碳棒、二氧化錳氯化鋅、氯化銨電壓1.5V，用途廣泛銀鋅紐扣電池鋅、氧化銀、氫氧化鉀溶液電壓1.6V，放電平穩(wěn)鉛蓄電池鉛、二氧化鉛、硫酸電壓2.0V，廣泛用于機(jī)動(dòng)車輛鎳氫電池貯氫合金、泡沫氧化鎳、氫氧化鉀溶液(MH表示貯氫合金M中吸收結(jié)合的氫）電壓1.2V，壽命長，性能好氫氧燃料電池鉑碳／氫氣，鉑碳／氧氣/氫氧化鉀溶液用于航天飛機(jī)、牽引車等甲醇－空氣燃料電池鈀碳／甲醇、鉑－燒結(jié)鎳／空氣、氫氧化鉀溶液能量轉(zhuǎn)化率高【氫氧燃料電池反應(yīng)原理】【簡(jiǎn)易燃料電池的制備】1.將碳電極放在高溫火焰上灼燒到紅熱，迅速浸入冷水中，制得多孔碳棒電極。選用0.5mol·L的溶液為電解質(zhì)溶液。電源用3-6V直流電源，發(fā)光二極管的起輝電壓為1.7V，電流為0.6mA。將上述材料組裝成簡(jiǎn)易的燃料電池裝置。2.按下開關(guān)S1，接通電源，電解溶液約半分鐘，碳棒上分別產(chǎn)生明顯的氣泡。3.斷開開關(guān)S1，按下開關(guān)S，可以觀察到二極管的發(fā)光現(xiàn)象?？偨Y(jié)：總結(jié)：隨著科技的發(fā)展,越來越多的新型電池面世,其中鋰離子電池是筆記本電腦、手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品中使用最為廣泛的電池。它興起于20世紀(jì)90年代，具有供電穩(wěn)定、可反復(fù)充放電、使用壽命長、便攜、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上改變了人們的生活方式。與原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能相反，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。在生產(chǎn)、生活實(shí)際中，許多化學(xué)反應(yīng)都是通過電解的方法來實(shí)現(xiàn)的。舉個(gè)例子：電解水制得氫氣和氧氣；電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。在這些例子中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。利用電解我們可以獲得普通化學(xué)方法難以制備的物質(zhì)?！倦娊庠谖镔|(zhì)制備中的應(yīng)用】鈉、鎂、鋁、鈣等單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)很活潑，不能在自然界中穩(wěn)定存在，用普通的化學(xué)方法難以將它們制備出來。工業(yè)上采用電解的方法制取這些金屬單質(zhì)。以石墨作為電解池的兩個(gè)電極電解熔融的氧化鋁（氧化鋁的熔點(diǎn)特別高，需要加入冰晶石以幫助其熔化）可得到單質(zhì)鋁。在直流電作用下，鋁離子在陰極得到電子，被還原為單質(zhì)鋁。陰極：氧離子在陽極失去電子，被氧化為氧原子，并結(jié)合成氧分子。陽極：上述反應(yīng)可綜合表示為：與電解熔融的氧化鋁類似，電解熔融的氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣可分別得到鈉、鎂、鈣的單質(zhì)和氯氣。電解的方法能使通常條件下無法自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行下去，在一些活潑單質(zhì)的制取、金屬的精煉、某些有機(jī)化合物的合成中應(yīng)用廣泛?！局R(shí)拓展】燃料電池原理及優(yōu)點(diǎn)燃料電池原理及優(yōu)點(diǎn)1.燃料電池是一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的化學(xué)電池。它與一般化學(xué)電池不同，一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，故而限制了電池的容量，而燃料電池的電極本身不包括活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。它工作時(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，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能2.燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%，遠(yuǎn)高于普通燃料燃燒過程(能量轉(zhuǎn)換率僅30%多)，有利于節(jié)約能源。3.由于燃料電池可組合成燃料電池發(fā)電站，所以它不僅有巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且它排放的廢棄物也比普通火力發(fā)電站少很多，運(yùn)行時(shí)噪音也低，被人們譽(yù)為"綠色”發(fā)電站?！究键c(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算例1．如圖為原電池裝置示意圖。請(qǐng)回答下列問題：(1)將銅片和鋅片用導(dǎo)線相連，插入稀硫酸中，則正極反應(yīng)為：_______；負(fù)極反應(yīng)為：_______；(2)若A為Pb，B為PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液，工作時(shí)的總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O。寫出B電極反應(yīng)式：_______；該電池在工作時(shí)，A電極的質(zhì)量將_______(填“增加”“減小”或“不變”)；若該電池反應(yīng)消耗了0.1molH2SO4，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_______NA。(3)若A、B均為鉑片，電解質(zhì)溶液為30%的KOH溶液，分別從A、B兩極通入H2和O2，該電池即為氫氧燃料電池，寫出A電極反應(yīng)式：_______；該電池在工作一段時(shí)間后，溶液的堿性將_______(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”)。(4)CH3OH燃料電池是目前開發(fā)最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣(氧氣)、KOH(電解質(zhì)溶液)構(gòu)成，其中負(fù)極反應(yīng)式為：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，則正極的電極反應(yīng)式為：___?！敬鸢浮?H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O增加0.1H2+2OH--2e-=2H2O減弱O2+4e-+2H2O=4OH-【解析】(1)將銅片和鋅片用導(dǎo)線相連，插入稀硫酸中，構(gòu)成原電池，其中鋅的金屬性強(qiáng)于銅，鋅是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，銅是正極，溶液中的氫離子放電，正極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑；(2)反應(yīng)中二氧化鉛得到電子，作正極，則B電極反應(yīng)式為PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O；鉛是負(fù)極，失去電子轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，則該電池在工作時(shí)，A電極的質(zhì)量將增加；工作時(shí)的總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，即消耗2mol硫酸，轉(zhuǎn)移2mol電子，若該電池反應(yīng)消耗了0.1molH2SO4，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.1NA；(3)通入氫氣的A電極是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-=2H2O；總反應(yīng)是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，因此該電池在工作一段時(shí)間后，溶劑水增加，氫氧化鉀的濃度減小，則溶液的堿性將減弱。(4)通入空氣(氧氣)的電極是正極，氧氣得到電子，溶液顯堿性，則正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-?？键c(diǎn)二：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素例2．化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用，試回答下列問題：(1)家庭常用的堿性鋅錳電池總反應(yīng)為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，正極的電極反應(yīng)式為_______。(2)下列有關(guān)化學(xué)電源的描述正確的是_______①普通鋅錳干電池是一次電池②鉛酸蓄電池充電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能③氫氧燃料電池是通過氫氣和氧氣在電池中燃燒實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿蘑茔U酸蓄電池工作過程中，電解質(zhì)溶液中H+向負(fù)極移動(dòng)⑤鋅錳干電池中，鋅筒作負(fù)極⑥鋅錳干電池工作時(shí)，電流由石墨極經(jīng)過外電路流向鋅極(3)用覆銅板制作印刷電路板的原理是，利用FeCl3溶液作為“腐蝕液”，將覆銅板上不需要的銅腐蝕。寫出上述反應(yīng)離子方程式_______下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是_______①②③電極材料Cu、ZnCu、AgCu、C電解質(zhì)溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)2【答案】MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—①⑤⑥2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+②【解析】(1)由電池的總反應(yīng)方程式可知，石墨為電池的正極，在水分子作用下，二氧化錳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成堿式氧化錳和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—，故答案為：MnO2+H2O+e—=MnOOH+OH—；(2)①普通鋅錳干電池是最常見的一次電池，故正確；②鉛酸蓄電池充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故錯(cuò)誤；③氫氧燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軙r(shí)，不需要燃燒，故錯(cuò)誤；④鉛酸蓄電池工作過程中，溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，則電解質(zhì)溶液中氫離子向正極移動(dòng)，故錯(cuò)誤；⑤鋅錳干電池中，鋅筒作負(fù)極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)被損耗，故正確；⑥鋅錳干電池中，鋅筒作負(fù)極，石墨為正極，電流由正極流向負(fù)極，則鋅錳干電池工作時(shí)，電流由石墨極經(jīng)過外電路流向鋅極故正確；①⑤⑥正確，故答案為：①⑤⑥；(3)用覆銅板制作印刷電路板發(fā)生的反應(yīng)為銅與氯化鐵溶液反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅，反應(yīng)的離子方程式為2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+；若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，還原劑銅應(yīng)做原電池的負(fù)極，比金屬活潑性弱于銅的銀或石墨做正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽，由題給電極材料和電解質(zhì)溶液可知，②符合題意，故答案為：2Fe

3+

+Cu=2Fe

2+

+Cu

2+；②?！菊n堂小練】1．下列說法錯(cuò)誤的是（）A．任何化學(xué)反應(yīng)中都有化學(xué)鍵的變化B．化學(xué)變化中的能量變化主要是由化學(xué)鍵的變化引起的C．二次電池充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．燃料電池是將燃料燃燒釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能的裝置【答案】D【解析】A．任何化學(xué)反應(yīng)中都有舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，即化學(xué)鍵的變化，A正確；B．舊化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，新化學(xué)鍵的形成放出能量，因此化學(xué)變化中的能量變化主要是由化學(xué)鍵的變化引起的，B正確；C．二次電池又稱可充電電池，二次電池充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C正確；D．燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，D錯(cuò)誤；選D。2．電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下。下列說法不正確的是（）A．O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng)B．溶液中OH-向電極a移動(dòng)C．反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4：5D．負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O【答案】C【解析】A．b電極為正極，氧氣在電極b上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B．原電池中陰離子在電解質(zhì)溶液中向負(fù)極移動(dòng)，則溶液中OH-向電極a移動(dòng)，B正確；C．NH3在負(fù)極失電子得N2，O2在正極得電子氧元素變?yōu)?2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒有4NH3~12e-~3O2，則消耗NH3與O2的物質(zhì)的量之比=4：3，C錯(cuò)誤；D．氨氣在負(fù)極失電子得氮?dú)猓Y(jié)合電解質(zhì)溶液為KOH溶液寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D正確；故選C。3．下列屬于一次電池的是（）A．鎳氫電池 B．鋅錳干電池 C．鋰離子電池 D．鉛蓄電池【答案】B【解析】鋅錳干電池放電完全后不能再充電使用，是一次電池；鎳氫電池、鋰離子電池、鉛蓄電池等均能反復(fù)充電和放電，屬于可充電電池，是二次電池。故選B。4．堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)電池的電極反應(yīng)，下列判斷正確的是（）A．堿性鋅錳電池是二次電池B．Zn為負(fù)極，MnO2為正極C．工作時(shí)電子由MnO2經(jīng)外電路流向Zn極D．Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，MnO2電極發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】B【解析】A．堿性鋅錳電池是一次電池，不可重復(fù)使用，故A錯(cuò)誤；B．Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，MnO2為正極，故B正確；C．工作時(shí)電子由經(jīng)Zn極外電路流向MnO2，故C錯(cuò)誤；D．Zn電極發(fā)生氧化反應(yīng)，MnO2電極發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；故選B。5．下列有關(guān)裝置的說法正確的是（）A．裝置Ⅰ中為原電池的負(fù)極B．裝置Ⅱ?yàn)橐淮坞姵谻．裝置Ⅲ可構(gòu)成原電池D．裝置Ⅳ工作時(shí)，電子由鋅通過導(dǎo)線流向碳棒【答案】D【解析】A．鎂與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，裝置Ⅰ中鋁為負(fù)極，鎂為正極，故A錯(cuò)誤；B．鉛蓄電池是二次電池，可以放電充電，故B錯(cuò)誤；C．裝置Ⅲ中的兩個(gè)材料相同、都是Zn，不能構(gòu)成原電池，故C錯(cuò)誤；D．裝置Ⅳ為干電池，鋅為負(fù)極，碳棒為正極，工作時(shí)，原電池中電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，因此電子由鋅通過導(dǎo)線流向碳棒，故D正確；故選D。6．某種氫氧燃料電池已經(jīng)成功應(yīng)用在城市公交汽車上，該電池用30%H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液。有關(guān)這種燃料電池的下列說法中，不正確的是（）A．供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2+O2=2H2OB．該裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化C．正極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-D．氫氧燃料電池不僅能量轉(zhuǎn)化率高，而且產(chǎn)物是水，屬于環(huán)境友好電池【答案】C【解析】A．氫氧燃料電池供電時(shí)，總反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，A正確；B．電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，講化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；C．該電池的電解質(zhì)溶液為30%H2SO4溶液，正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，C錯(cuò)誤；D．氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物是水，屬于環(huán)境友好電池，D正確；故選C。7．下列各種電池不會(huì)造成環(huán)境污染的是（）A．太陽能電池 B．鋅錳干電池 C．鉛蓄電池 D．鎘鎳電池【答案】A【解析】A．太陽能電池是把太陽釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能，不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來污染，故A可選；B．鋅錳干電池中含有重金屬離子如錳離子等，易造成環(huán)境污染，故B不選；C．鉛蓄電池中含有重金屬離子，如鉛離子等，會(huì)造成環(huán)境污染，故C不選；D．鎘鎳電池中含有重金屬離子鎳、鉻等離子，會(huì)造成環(huán)境污染，故D不選；故選A。8．下列關(guān)于電池說法正確的是（）A．鉛蓄電池在放電過程中負(fù)極質(zhì)量增加 B．堿性鋅錳電池的正極材料是鋅C．燃料電池工作時(shí)陽離子移向負(fù)極 D．干電池放電之后還可再充電【答案】A【解析】A．鉛蓄電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO-2e-=PbSO4，正極：PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O，鉛蓄電池在放電過程中，負(fù)極生成PbSO4質(zhì)量增加，正極生成PbSO4質(zhì)量也增加，故A正確；B．Zn失電子作負(fù)極，所以鋅錳電池和堿性鋅錳電池的負(fù)極材料均是鋅，故B錯(cuò)誤；C．原電池工作時(shí)，陽離子移向電池的正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．干電池屬于一次電池，一次電池不能反復(fù)充放電，故D錯(cuò)誤；故選A。9．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(shí)，Cl-向Y極移動(dòng)B．充電時(shí)，X極應(yīng)該與電源的正極相連C．充電時(shí)，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】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(jià)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(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．充電時(shí)，X為陰極、Y為陽極，陽極Y應(yīng)該與電源正極相連，故B錯(cuò)誤；C．充電時(shí)，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(cuò)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。10．日常所用鋅-錳干電池的電極分別為鋅筒和石墨棒，以糊狀NH4Cl作電解質(zhì)，電極反應(yīng)為：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有關(guān)鋅-錳干電池的敘述中，正確的是（）A．干電池中鋅筒為正極，石墨棒為負(fù)極B．干電池可實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化C．干電池長時(shí)間連續(xù)工作后，糊狀物可能流出，腐蝕用電器D．干電池工作時(shí)，電流方向是由鋅筒經(jīng)外電路流向石墨棒【答案】C【解析】A．干電池中較活潑的金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的導(dǎo)電的非金屬石墨棒作正極，故A錯(cuò)誤；B．干電池是一次電池，所以不能實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故B錯(cuò)誤；C．NH4Cl是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性，所以干電池長時(shí)間連續(xù)使用時(shí)內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕電器，故C正確；D．干電池工作時(shí)，電流由正極石墨棒經(jīng)外電路流向負(fù)極鋅，故D錯(cuò)誤；故選C?！具^關(guān)檢測(cè)】1．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。下列說法正確的是（）A．該電池的總反應(yīng)：B．該電池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極aD．該電池的離子導(dǎo)體可以選擇稀硫酸，也可選擇酒精溶液【答案】A【解析】A．由分析可知，電池的總反應(yīng)為，故A正確；B．燃料電池工作時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯(cuò)誤；C．燃料電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極電極a通過導(dǎo)線流向正極電極b，故C錯(cuò)誤；D．若離子導(dǎo)體選擇酒精溶液，酒精是非電解質(zhì)，不能形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池，故D錯(cuò)誤；故選A。2．銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，反應(yīng)原理為Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意圖如圖所示。下列說法正確的是（）A．Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn﹣2e﹣=Zn2+B．電流從Zn電極經(jīng)外電路流向Ag2O電極C．理論上每轉(zhuǎn)移1mol電子，Ag2O電極質(zhì)量減少8gD．KOH不參與電池反應(yīng)，其溶液濃度始終保持不變【答案】C【解析】A．Zn為負(fù)極，在堿性環(huán)境中生成氫氧化鋅，電極反應(yīng)式為Zn﹣2e﹣+2OH-=Zn(OH)2，A錯(cuò)誤；B．電流從電源的正極沿著導(dǎo)線流向負(fù)極，Zn為負(fù)極，Ag2O為正極，則電流從Ag2O電極經(jīng)外電路流向Zn電極，B錯(cuò)誤；C．正極反應(yīng)為Ag2O+H2O+2e﹣=2OH-+2Ag，理論上每轉(zhuǎn)移2mol電子，即有1molAg2O轉(zhuǎn)變?yōu)?molAg、電極質(zhì)量減少16g，則理論上每轉(zhuǎn)移1mol電子，Ag2O電極質(zhì)量減少8g，C正確；D．從電池總反應(yīng)Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag知，KOH不參與電池反應(yīng)，但水消耗了，故通常情況下，其溶液濃度逐漸增大，D錯(cuò)誤；答案選C。3．常見鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．該電池屬于一次電池B．電池工作時(shí)，電子由鋅筒通過外電路流向石墨棒C．電池負(fù)極上發(fā)生失去電子的還原反應(yīng)D．外電路中每通過0.4mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小13.0g【答案】C【解析】A．鋅—錳堿性電池是一次電池，故A正確；B．電池工作時(shí)，電子由負(fù)極通過外電路流向正極，故B正確；C．負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．由電極反應(yīng)式為可知，外電路中每通過0.4mol電子時(shí)，Zn反應(yīng)0.2mol，減少質(zhì)量為，故D正確；故選：C。4．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(cuò)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(shí)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(cuò)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。5．下列關(guān)于四種裝置的敘述不正確的是（）A．電池Ⅰ：銅表面產(chǎn)生氣泡B．電池Ⅱ：是充電電池，屬于二次電池C．電池Ⅲ：外電路中電流由電極a通過導(dǎo)線流向電極bD．電池Ⅳ：鋅筒作負(fù)極，被氧化【答案】C【解析】A．鋅銅-稀硫酸原電池中銅為正極，H+在銅片表面被還原，產(chǎn)生氣泡，故A正確；B．鉛蓄電池是最早使用的充電電池，屬于二次電池，故B正確；C．氫氧燃料電池中通入氫氣的電極為負(fù)極，原電池工作時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子由a經(jīng)外電路流向電極b，則電流由電極b通過導(dǎo)線流向電極a，故C錯(cuò)誤；D．干電池中Zn易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，生成的鋅離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液，故D正確；故選C。6．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(shí)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(cuò)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(gè)裝置中的離子交換膜均為陽離子交換膜C．電池放電時(shí)，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(gè)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(cuò)誤；C．d電極為正極，其電極反應(yīng)相當(dāng)于充電時(shí)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(cuò)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(shí)，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(gè)電極質(zhì)量相差1.4g，故D錯(cuò)誤；故答案為D。7．酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH，回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關(guān)數(shù)據(jù)表所示：溶解度/(g/100g水)溫度/℃化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614回答下列問題：(1)該電池的正極反應(yīng)式為___________。(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作五分鐘，理論上消耗Zn___________g．(已知Q=It，F(xiàn)=96500C/mol)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過___________分離回收。(4)濾渣的主要成分是MnO2、___________和___________，欲從中得到較純的MnO2，最簡(jiǎn)便的方法是___________，其原理是___________?！敬鸢浮縈nO2＋e-＋H+=MnOOH0.05g加熱濃縮、冷卻結(jié)晶碳粉MnOOH在空氣中加熱碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH氧化為MnO2【解析】(1)該電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，MnO2被還原生成MnOOH，電極方程式為MnO2+H++e-=MnOOH，負(fù)極鋅被氧化生成Zn2+，電池總反應(yīng)式為2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+，故答案為MnO2+H++e-=MnOOH；(2)電池工作5分鐘，通過的電量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通過電子的物質(zhì)的量n(e－)＝Q/F＝150C/96500C/mol＝1.554×10－3mol，則理論消耗Zn的質(zhì)量是m(Zn)＝1.554×10-3mol/2×65g/mol＝0.05g，故答案為0.05。(3)由于ZnCl2的溶解度受溫度影響較大，而NH4Cl的溶解度受溫度影響較小，所以可采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法分離氯化鋅和氯化銨混合物；故答案為：加熱濃縮、冷卻