第四章 第二节 教案及习题（高中化学 选修4 步步高）.docx

1、第二节第二节 化学电源化学电源 核心素养发展目标 1.证据推理与模型认知：通过对常见化学电池的分析，建立对原电池 过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。2.科学态度与社会责任：增强科技意 识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境 的污染。 一、化学电池及其分类 1化学电池的分类 (1)化学电池按其使用性质常分为如下三类： 一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。 二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。 (2)化学电池按其电解质性质

2、可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。 2判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W h) kg 1或(W h) L1。 (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是 W kg 1 或 W L 1。 (3)电池可储存时间的长短。 3化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成 严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 例 1 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其 首要原因是( ) A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水

3、源的污染 C防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极 答案 B 解析 汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。 考点 初步认识化学电池 题点 废旧化学电池的回收利用 二、常见的化学电池 1一次电池 (1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为 Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 。 负极是 Zn，正极是 MnO2，电解质溶液是 KOH 溶液； 负极反应式是 Zn2OH 2e=Zn(OH) 2； 正极反应式是 2MnO22H2O2e =2MnOOH2OH。 (2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为 ZnAg2OH2O=Zn(OH

4、)22Ag。 负极反应式是 Zn2OH 2e=Zn(OH) 2； 正极反应式是 Ag2OH2O2e =2Ag2OH。 相关链接 化学电池中电极反应式的书写方法及步骤 (1)分析电极反应。负极元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，写出氧化产物的简单形式； 正极元素化合价降低，得电子，发生还原反应，写出还原产物的简单形式。 (2)注意电解质环境。电极产物在电解质溶液中能稳定存在，写出产物的正确存在形式。 (3)根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 (4)根据正负极得失电子守恒，两电极反应式相加得电池总反应。 (5)若已知电池总反应，可用电池总反应减去某一电极反应式求得另一电极反应式。 2二次电池

5、 铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l) (1)负极是 Pb，正极是 PbO2，电解质溶液是 H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 负极反应式是 Pb(s)SO2 4(aq)2e =PbSO 4(s) ； 正极反应式是 PbO2(s)4H (aq)SO2 4(aq)2e =PbSO 4(s)2H2O(l) ； 放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液 pH 的变化是增大。 (3)充电反应原理 阴极(发生还原反应)反应式是 PbSO4(s)2e =Pb(s)SO2 4(aq) ； 阳极(发生氧化反

6、应)反应式是 PbSO4(s)2H2O(l)2e =PbO 2(s)4H (aq)SO2 4(aq) ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。 相关链接 充电电池充电、放电的原理 (1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)， 又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电 池。需要注意的是充电和放电的反应不互为逆反应。 (2)充、放电时各电极上发生的反应 (3)充电电池电极反应式的书写 充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应刚好相反。例如， 铅蓄电池充电、放电的过程如下图所示。 注意 书写铅蓄电池电极反应式时一定要考虑电解质溶液，放电

7、时两极生成的 Pb2 和电解质 溶液中的 SO2 4不能共存，Pb 2与 SO2 4结合生成 PbSO4沉淀，因此将负极反应式写成 Pb2e =Pb2 是错误的，应写成 PbSO2 42e =PbSO 4。 3燃料电池 氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。 (1)氢氧燃料电池的总反应式是 2H2O2=2H2O。 (2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H24e =4H O24H 4e=2H 2O 碱性 2H24e 4OH=4H 2O O22H2O4e =4OH 相关链接 (1)燃料电池的工作原理 一般的燃

8、料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解 质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生 还原反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如 O2)得电子发生还原反应。 (2)常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧燃 料电池 KOH 正极：O24e 2H 2O=4OH 负极：2H24e 4OH=4H 2O 总反应：2H2O2=2H2O H2SO4 正极：O24e 4H=2H 2O 负极：2H24e =4H 总反应：2H2O2=2H2O 甲烷燃 料电池 KOH 正极：2O24H2O8e =8OH

9、负极：CH410OH 8e=CO2 37H2O 总反应：CH42O22KOH=K2CO33H2O 甲醇燃 料电池 KOH 正极：3O26H2O12e =12OH 负极：2CH3OH16OH 12e=2CO2 312H2O 总反应：2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O 肼燃料 电池 KOH 正极：O22H2O4e =4OH 负极：N2H44OH 4e=N 24H2O 总反应：N2H4O2=N22H2O 常见化学电池的比较 (1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。 (2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。 (3)燃料电池： 两电极都不

10、参与电极反应， 不断充入的物质分别在两极发生反应， 可连续使用。 例 2 锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是( ) A放电时 Li 由 B 极向 A 极移动 B电池放电反应为 4LiO22H2O=4LiOH CB 电极反应式为 O24H 4e=2H 2O D电解液 a 可以为氯化锂溶液 答案 B 解析 在锂空气电池中，A(金属锂)为负极，其反应式是 4Li4OH 4e=4LiOH；B 为正 极，其反应式是 O24e 2H 2O=4OH ；总反应式是 4LiO 22H2O=4LiOH。原电池工 作过程中， 溶液中的 Li (阳离子)移向 B 极(正极)； 金属锂能与水反应， 电

11、解质中不能含有水。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池 方法点拨根据原电池装置书写电极反应式 (1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。 (2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。 (3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。 例 3 镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达 1015 年。其总反应为 Cd 2NiOOH2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2。下列说法不正确的是( ) A放电时，负极发生了氧化反应，反应为 Cd2OH 2e=Cd(OH) 2 B充电时，阳极反应为 Ni(OH)2(s)e OH(aq)=NiOOH(

12、s)H 2O(l) C电池工作时，负极区 pH 增大，正极区 pH 减小 D该电池充电时将电能转化为化学能 答案 C 解析 由电池总反应可知：放电时负极反应式为 Cd2OH 2e=Cd(OH) 2，负极区 OH 浓度减小，pH 减小；放电时正极反应式为 NiOOH(s)H2Oe =Ni(OH) 2(s)OH ，正极 区 OH 浓度增大，pH 增大；充电时阳极反应式与放电时的正极反应式相反，即 Ni(OH) 2(s) e OH(aq)=NiOOH(s)H 2O(l)；二次电池放电时化学能转化为电能，充电时电能转化 为化学能。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池 方法点拨由二次电池的总反应式

13、书写电极反应式 (1)放电时为原电池，由总反应式中元素化合价的变化，确定负极、正极的反应物、主要产物 和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。 (2)充电时的电极反应是放电电极反应的逆过程，即充电的阳极反应为放电的正极反应的逆过 程，充电的阴极反应为放电的负极反应的逆过程。 例 4 写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。 (1)酸性条件下的甲烷燃料电池 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (2)碱性条件下的甲烷燃料电池 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极反应式：_。 (3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池 总反应式：_； 正极反应式：_； 负极

14、反应式：_。 答案 (1)CH42O2=CO22H2O 2O28H 8e=4H 2O CH48e 2H 2O=CO28H (2)CH42O22OH =CO2 33H2O 2O24H2O8e =8OH CH410OH 8e=CO2 37H2O (3)2CH3OH3O24OH =2CO2 36H2O 3O26H2O12e =12OH 2CH3OH16OH 12e=2CO2 312H2O 考点 燃料电池 题点 有机物燃料电池 方法点拨 (1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是 否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。 (2)燃料电池正极反应的

15、本质是氧气得电子发生还原反应，即 O24e =2O2，产生的 O2 存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。 (3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现 H ；酸性溶液电极反应式不能出现 OH。 相关链接 有机燃料电池电极反应式书写方法 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电 子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液 酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如乙醇碱性(KOH 溶液)燃料电池负极反应式的书写方法。 第一步：确定生成物。 乙醇燃

16、烧生成 CO2和 H2O， 其中 CO2与 KOH 溶液反应生成 K2CO3和 H2O， 故生成物为 CO2 3 和 H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为2， CO2 3中碳元素的化合价为4， 故 1 mol 乙醇完全反应 失去 24(2)12 mol 电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OH OH 12e CO2 3 H2O。 第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。 由碳原子守恒确定 CO2 3的化学计量数为 2， 由电荷守恒确定 OH 的化学计量数为 16。 (注：失去 12 个电子，相当于带 12 个单位正电荷) 再由氢原子守恒确定

17、 H2O 的化学计量数为 11， 故负极反应式为 C2H5OH16OH 12e=2CO2 311H2O。 1下列说法错误的是( ) A氧化还原反应释放的化学能是化学电池的能量来源 B化学电池中的负极材料不一定参加电极反应 C二次电池的充电和放电过程是可逆反应 D丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的浪费 答案 C 解析 二次电池的充电和放电，是在不同条件下发生的过程，它们不是可逆反应。 考点 初步认识化学电池 题点 化学电池及其类别 2下列电池工作时，氧气在正极放电的是( ) 答案 B 解析 燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。 考点 化学电池的综合 题点 化学电池及其类别 3 某电池以K2

18、FeO4和锌为电极材料， 氢氧化钾溶液为电解质溶液。 下列说法不正确的是( ) A锌为电池的负极 B正极反应式为 2FeO2 410H 6e=Fe 2O35H2O C该电池放电过程中电解质溶液浓度增大 D电池工作时 OH 向负极迁移 答案 B 解析 以 K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液的电池中，锌为负极，发生 反应：3Zn6e 6OH=3Zn(OH) 2；K2FeO4为正极，发生反应：2FeO 2 4 8H2O6e =2Fe(OH)310OH ；放电过程中有 OH生成，则电解质溶液的浓度增大，OH向负极迁 移。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池 4原电池是化学对人类

19、的一项重大贡献。 (1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： 电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_ _。 电池工作一段时间后电解质溶液的 pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合 物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池，其负极反应式为 2CO2CO2 34e =4CO 2。 正极反应式是_； 总电池反应式是_。 答案 (1)a CH410OH 8e=CO2 37H2O 减小 (2) O22CO24e =2CO2 3

20、2COO2=2CO2 解析 (1)甲烷在反应时失去电子， 故 a 电极是电池的负极。 由于电池工作过程中会消耗 OH ， 故一段时间后，电解质溶液的 pH 会减小。 (2)正极发生还原发应， 故正极电极反应式为 O22CO24e =2CO2 3， 根据正极反应式负 极反应式总电池反应式，可推知总电池反应式应为 2COO2=2CO2。 考点 燃料电池 题点 燃料电池的综合 题组一 一次电池 1电子表和电子计算器的电源通常用微型银锌电池，其电极分别是 Ag2O 和 Zn，电解质 溶液为 KOH 溶液， 总反应式为 Ag2OH2OZn=Zn(OH)22Ag。 下列说法正确的是( ) AAg2O 是正

21、极，Zn 是负极 BZn 是正极，Ag2O 是负极 C工作时，电池负极区溶液 pH 增大 D工作时，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极 答案 A 解析 根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电 子发生还原反应，作该电池的正极，A 项正确，B 项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合， 溶液中氢氧根离子浓度减小，则其 pH 减小，C 项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电 路流向氧化银极，D 项错误。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池 2碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾 溶液为电解液，电池总反应式为 Zn

22、(s)2MnO2(s)2H2O(l)=Zn(OH)2(s)2MnOOH(s)。下 列说法中错误的是( ) A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为 2MnO2(s)2H2O(l)2e =2MnOOH(s)2OH(aq) C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量减少 6.5 g 答案 C 解析 由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通 过 0.2 mol 电子，参加反应的锌理论上为 0.1 mol，即质量减少 6.5 g。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池 3锂锰电池具有高倍率放电性能且电压稳

23、定，是常用的贮存性能优良的一次电池。其工作原 理如图所示，Li 通过电解质迁移进入 MnO 2晶格中，生成 LiMnO2，以下说法错误的是( ) Aa 极为电池的负极 B可以用水代替有机溶剂 C外电路中电子由 a 极流向 b 极 Db 极的电极反应式为 MnO2e Li=LiMnO 2 答案 B 解析 根据图示装置可确定 Li 电极为负极，A 项正确；若用水代替有机溶剂，水能与金属 Li 直接发生化学反应，B 项错误；原电池中电子从负极 a 流出经导线流回正极 b，C 项正确； MnO2在正极发生还原反应生成 LiMnO2，其电极反应式为 MnO2e Li=LiMnO 2，D 项 正确。 考点

24、 一次电池和二次电池 题点 一次电池 题组二 二次电池 4铅蓄电池的两极分别为 Pb、PbO2，电解质溶液为 H2SO4，工作时的电池反应为 PbPbO2 2H2SO4=2PbSO42H2O。下列结论正确的是( ) APb 为正极被氧化 B溶液的 pH 不断减小 CSO2 4只向 PbO2处移动 D电解质溶液的密度不断减小 答案 D 解析 由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电 子由负极流向正极；内电路中带负电荷的阴离子(SO2 4和 OH )移向负极；硫酸不断被消耗， pH 不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池

25、5(2018 资阳第二次诊断)锂铜空气燃料电池(如图)容量高、成本低，该电池通过一种复杂 的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为 2LiCu2OH2O=2Cu2Li 2OH，下列 说法错误的是( ) A整个反应过程中，氧化剂为 O2 B放电时，正极的电极反应式为：Cu2OH2O2e =2Cu2OH C放电时，当电路中通过 0.1 mol 电子的电量时，有 0.1 mol Li 透过固体电解质向 Cu 极移 动，有标准状况下 1.12 L 氧气参与反应 D通空气时，铜被腐蚀，表面产生 Cu2O 答案 C 解析 该电池工作过程中， 通入空气将 Cu 腐蚀生成 Cu2O， Cu2O 在正极放电又被

26、还原成 Cu， 整个过程中，氧化剂为 O2，A 项正确；放电时正极的电极反应式为 Cu2O2e H 2O=2Cu 2OH ， B 项正确； 放电时负极反应式为 Lie=Li， 电路中通过 0.1 mol 电子生成 0.1 mol Li ，Li透过固体电解质向 Cu 极移动，反应中消耗 O 2的物质的量为0.1 mol 4 0.025 mol，在 标准状况下 O2的体积为 0.025 mol22.4 L mol 10.56 L，C 项错误，D 项正确。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池 6高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电 电压。高铁电池的总反

27、应为 3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列 叙述不正确的是( ) A放电时负极反应为 Zn2e 2OH=Zn(OH) 2 B充电时阳极反应为 Fe(OH)33e 5OH=FeO2 44H2O C放电时每转移 3 mol 电子，正极有 1 mol K2FeO4被氧化 D放电时正极附近溶液的碱性增强 答案 C 解析 根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在 正极得到电子，被还原。充电时，阳极上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾。放电时正极附近生成 OH ，碱性增强。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池 题组三 燃料电池 7如图为氢

28、氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( ) Aa 电极是负极 Bb 电极的电极反应为 4OH 4e=2H 2OO2 C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 答案 B 解析 从图中可看出 a 电极处通入的是 H2，b 电极处通入的是 O2，该电池的总反应是 2H2 O2=2H2O，故 a 电极处 H2失 e 被氧化，a 为负极；相对应的 b 极为正极，b 极的电极反应 是 2H2OO24e =4OH，故选项中只有 B 项不正确。 考点 燃料电池 题点 氢氧燃料电池(中性电解质) 8将两个铂电极放置在

29、 KOH 溶液中，然后分别向两极通入 CO 和 O2，即可产生电流，称为 燃料电池，下列叙述正确的是( ) 通入 CO 的电极为正极； 正极的电极反应式是 O22H2O4e =4OH； 通入 CO 的电极反应式是 2COO24e =2CO 2； 负极的电极反应式是 CO4OH 2e=CO2 32H2O； 放电时溶液中的阳离子向负极移动； 放电时溶液中的阴离子向负极移动。 A B C D 答案 B 解析 据题意知，发生的反应为 2COO2=2CO2，反应产生的 CO2处于 KOH 溶液中，又 会转化为 CO2 3，正确，错误；O2得 e 被还原，在正极反应，错误，正确；阳离子 向正极移动，阴离子

30、向负极移动，错误，正确。 考点 燃料电池 题点 无机物燃料电池(碱性电解质) 9下图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子(H )和电子，电子经外 电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为 2CH3OH3O2=2CO24H2O。 下列说法不正确的是( ) A左电极为电池的负极，a 处通入的物质是甲醇 B正极反应式为 O22H2O4e =4OH C负极反应式为 CH3OHH2O6e =CO 26H D该电池提供 1 mol e ，消耗氧气 0.25 mol 答案 B 解析 负极反应式为 2CH3OH12e 2H 2O=2CO212H ，正极反应式为3O 212e 12

31、H =6H2O；根据电子流向，可以判断 a 处通甲醇，b 处通 O2；当电池提供 1 mol 电子时，消 耗 O2为 1 3 12 mol0.25 mol。 考点 燃料电池 题点 有机物燃料电池(隔膜、酸性电解质) 10一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( ) A反应 CH4H2O= 催化剂 3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子 B电极 A 上 H2参与的电极反应为 H22OH 2e=2H 2O C电池工作时，CO2 3向电极 B 移动 D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO24e =2CO2 3 答案 D 解析 A 项，由碳元素化

32、合价变化可知，每消耗 1 mol CH4转移 6 mol 电子；B 项，电极 A 为负极，电极反应为 H2CO2CO2 34e =H 2O3CO2；C 项，电池工作时，CO 2 3向电 极 A 移动；D 项，电极 B 是正极，电极反应为 O22CO24e =2CO2 3。 考点 燃料电池 题点 有机物燃料电池(熔融电解质) 题组四 新型电池 11研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行 发电，在海水中电池总反应可表示为 5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列 “水”电池的海水中放电时的有关说法正确的是( ) A正极反应式：AgCl e

33、=AgCl B每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子 CNa 不断向“水”电池的负极移动 DAgCl 是还原产物 答案 B 解析 根据总反应中元素化合价的升降和正、负极的反应原理，正极反应为 5MnO22e =Mn5O2 10，负极反应为 2Ag2Cl 2e=2AgCl，A 项错误，B 项正确；C 项，阳离子向 正极移动，错误；D 项，AgCl 是氧化产物，错误。 考点 化学电池的综合 题点 新型燃料电池原理分析 12以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，氨燃料电池使用的电解质溶 液是 KOH 溶液，电池反应为 4NH33O22N26H2O。下列有关说法错误

34、的是( ) A氨燃料电池在充电时，N2在阴极得电子被氧化 B氨燃料电池在放电时，负极反应为 2NH36e 6OH=N 26H2O C以氨气代替氢气的主要原因是氨气易液化、易储存 D燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高 答案 A 解析 充电时 N2在阴极得电子被还原，A 错误；氨燃料电池在放电时，负极反应为 4NH3 12e 12OH=2N 212H2O，正极反应为 3O212e 6H 2O=12OH ，B 正确；燃料电池 的能量转化率超过 80%，比普通的电池高，D 正确。 考点 化学电池的综合 题点 新型电池原理分析 13最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为 H

35、2O 和 CO2， 同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ) A氧化银电极上的反应为 Ag2O2e =2AgO2 B石墨电极上的反应为 C6H12O66H2O24e =6CO 224H C每转移 4 mol 电子，氧化银电极产生 22.4 L CO2气体(标准状况) D30 g C6H12O6参与反应，有 4 mol H 经质子交换膜进入正极区 答案 D 解析 C6H12O6在微生物作用下转化为 CO2和 H2O，C6H12O6被氧化，即石墨电极为负极，氧 化银电极为正极，Ag2O 发生得电子的还原反应，电极反应式为 Ag2O2H 2e=2Ag H2O，故 A 错误；石

36、墨电极为负极，C6H12O6在负极发生失电子的氧化反应：C6H12O66H2O 24e =6CO 224H ，故 B 错误；根据负极的电极反应式可知，每转移 4 mol 电子，石 墨电极产生22.4 L CO2(标准状况)， 故C错误； 30 g C6H12O6的物质的量为 30 g 180 g mol 11 6 mol， 根据负极的电极反应式可知，有 4 mol H 经质子交换膜进入正极区，故 D 正确。 考点 化学电池的综合 题点 新型电池原理分析 14“神舟九号”飞船的电源系统共有 3 种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电 池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_能转化

37、为_能，除供给飞船使用 外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为 Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2 充电时，阳极的电极反应式为_； 当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_(填 “增大”“减小”或“不变”)。 (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为 ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2，其 负极的电极反应式为_。 答案 (1)太阳 电 Ni(OH)2e OH=NiOOHH 2O 减小 (2)Zn2e 2OH =Zn(OH)2 解析 阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为 Cd2e 2OH =

38、Cd(OH) 2，溶液的碱性减小。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池 15燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 A 为生物燃料电池的_(填“正”或“负”)极。 正极反应式为_。 放电过程中，H 由_极区向_极区迁移(填“正”或“负”)。 在电池反应中，每消耗 1 mol 氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是_。 (2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧 化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中 O2 可以在固体 介质 NASICON

39、中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。 请回答： a 极电极反应式为_； 工作时，O2 由电极_向电极_移动(填“a”或“b”)； 电子由电极_通过传感器流向电极_(填“a”或“b”)。 答案 (1)正 O24H 4e=2H 2O 负 正 22.4 L (2)COO2 2e=CO 2 b a a b 解析 (1)由图可知 A 为燃料电池的正极，电极反应为 O24H 4e=2H 2O；B 为燃料电 池的负极，电极反应为 C6H12O66H2O24e =6CO 224H 。放电过程中，H由负极区 向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为 C6H12O66O2=6CO26H2O，即 1 mol O2 1 mol CO2，每消耗 1 mol O2，理论上生成标准状况下 CO2气体 22.4 L。 (2)由元素价态变化 可知，a 电极为负极，电极反应式为 COO2 2e=CO 2，b 电极为正极，电极反应式为 O24e =2O2，总反应为 2COO 2=2CO2。工作时电子由电极 a 通过传感器流向电极 b， O2 由电极 b 向电极 a 移动。 考点 燃料电池 题点 燃料电池的综合