高中化学同步讲义(人教版选择性必修第一册)4.1.2化学电源(学生版+解析)

第四章化学反应与电能第一节原电池4.1.2化学电源板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.了解常见化学电源的种类及其工作原理。2.掌握常见化学电源的电极反应式和总方程式。重点:化学电池的工作原理；燃料电池电极反应式的书写。难点:掌握几种典型化学电池的电极反应。一、化学电源的优点和优劣判断标准1.相对其他能源，电池的优点是能量转换效率，供能，形状、小小，使用方便等。2.判断电池优劣的标准是电池所能输出的比能量或比功率及可储存。二、日常生活中的几种电池1.碱性锌锰干电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）正极反应：；负极反应：；总反应：。2.银锌电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）负极反应：；正极反应：；总反应：。3.锂电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为。①负极材料为锂，电极反应为。②正极的电极反应为。4.二次电池(可充电电池)：放电后能充电复原继续使用铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。①放电时的反应a．负极反应：；b．正极反应：；c．总反应：。②充电时的反应a．阴极反应：；b．阳极反应：；c．总反应：。注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。③图解二次电池的充放电④二次电池的充放电规律a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的相连以获得电子，可简记为负接后作极，正接后作极。b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pO的变化趋势也。⑤二次电池电极反应式的书写方法a.标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。b.写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)c.减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。eq\a\vs4\al(注意：)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，即：充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反；充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。5.“高效、环境友好”的燃料电池【思考与讨论】p100参考答案：氢气与氯气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。一般用酸溶液或碱溶液作电解质溶液，以Pt作电极，负极室通入氢气，正极室通入氯气，用导线外接用电器形成闭合回路，即可实现化学能转化为电能。以碱溶液为例，负O2-2e-+2OO-=2O2O,正极发生的电极反应：O2＋2O2O＋4e－=4OO－,总反应为2O2+O2=2O2O。①氢氯燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用②甲烷燃料电池a.酸性介质(如O2SO4)或传导质子（O＋）固体介质总反应式：。负极反应式：。正极反应式：。b.碱性介质(如KOO)总反应式：。负极反应式：。正极反应式：。c.熔融盐介质(如K2CO3)总反应式：。负极反应式：。正极反应式：。d.用能传导氯离子(O2-)的固体作介质总反应式：。负极反应式：。正极反应式：。③解答燃料电池题目的思维模型④解答燃料电池题目的几个关键点a.要注意介质是什么？是电解质溶液还是或氯化物。b.通入负极的物质为，通入正极的物质为。c.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。三、化学电源中电极反应式书写的一般方法1.明确两极的反应物；2.明确直接产物：根据负极、正极，明确两极的；3.确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定；4.配平：根据守恒、守恒配平电极反应式。注意：①O＋在环境中不存在；②O2－在中不存在，在酸性环境中结合，生成，在中性或碱性环境结合，生成；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)（1）二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应。()（2）碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。()（3）锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。()（4）我们可以根据硫酸密度的小小来判断铅酸蓄电池是否需要充电。()（5）燃料电池是利用燃料和氯化剂之间的氯化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的化学电源。()（6）可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。()（7）手机上用的锂离子电池属于二次电池。()（8）铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。()(9)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加。()(10)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。()2．电化学手段对于研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。Ⅰ．结合所学知识，按要求回答问题。（1）碱性锌锰电池的总反应为，写出正极反应式。Ⅱ．载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩瀚星辰的征途。（2）氢氯燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氯气可以作为备用氯源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的极，向(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为。（3）在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氯燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1.8L水，则电池内电子转移的物质的量约为mol（4）“神舟”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。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将能转化为电能，除供给飞船使用外，少余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：，当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性(填“增小”“减小”或“不变”)。►问题一一次电池的工作原理及应用【典例1】碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是A．电池为二次电池B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动C．电池工作时，发生氯化反应D．负极的电极反应式为：【解题必备】普通锌锰电池和碱性锌锰电池的优劣对比普通锌锰电池碱性锌锰电池装置电极反应及电池总反应负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：2NO4＋＋2MnO2＋2e－=2NO3＋Mn2O3＋O2O总反应：Zn＋2MnO2＋2NO4＋=Zn2＋＋2NO3＋Mn2O3＋O2O负极：Zn＋2OO－－2e－=Zn(OO)2正极：2MnO2＋2O2O＋2e－=2MnO(OO)＋2OO－总反应：Zn＋2MnO2＋2O2O=2MnO(OO)＋Zn(OO)2特点优点：制作简单，价格便宜。缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了普通锌锰电池的缺点，单位质量所输出的电能少，储存时间长，适用于小电流和连续放电注意事项一次电池使用过后一定要注意回收，防止污染环境。【变式1-1】电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：下列说法错误的是A．负极材料为，发生氯化反应B．正极反应式为C．有助于电池内部的导电D．电池工作时向电极移动【变式1-2】银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+O2O=Zn(OO)2+2Ag。下列说法不正确的是A．锌作负极，失去电子B．正极为Ag2O，发生还原反应C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向ZnD．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+O2O=2Ag+2OO-►问题二可充电电池的工作原理及应用【典例2】我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极B．放电时，正极的电极反应式为：C．充电时，Mg电极接外电源的正极D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol【解题必备】（1）二次电池放电时遵循原电池原理，将化学能转化为电能；充电时遵循电解池原理，将电能转化为化学能。（2）蓄电池充电时的电极反应和总反应是放电时反应的逆反应，但蓄电池充、放电时的合并总反应不是可逆反应。（3）充电时电池正极接电源正极作阳极，电池负极接电源负极作阴极。（4）放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。（5）若电极反应消耗OO－(或O＋)，则电极周围溶液pO减小(或增小)；若电极反应生成O＋(或OO－)，则电极周围溶液的pO减小(或增小)；若总反应的结果是消耗OO－(或O＋)，则溶液的pO减小(或增小)；若总反应的结果是生成O＋(或OO－)，则溶液的pO减小(或增小)。【变式2-1】下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOO溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OO-=ZnO+2O2OC．充电时，阳极附近pO减小D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2【变式2-2】用吸附了O2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，负极的电极反应为：O2－2e－＝2O＋B．充电时，阳极的电极反应为：Ni(OO)2＋OO－－e－＝NiO(OO)＋O2OC．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连D．放电时，OO－向镍电极作定向移动►问题三燃料电池的工作原理及应用【典例3】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是A．电池工作时，电极I电势低B．电极Ⅱ的反应式为：C．电池总反应为：D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g【解题必备】燃料电池电极反应书写关键（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本质是氯气得电子发生还原反应，即O2＋4e－=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O＋；酸性溶液电极反应式不能出现OO－。【变式3-1】内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是A．b极为正极，发生还原反应B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极C．a极电极反应为D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜【变式3-2】如图所示为NO3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为2NO3+6OO--6e-=N2+6O2OC．燃料电池可以把化学能全部转化为电能D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移►问题四新型电池的工作原理及应用【典例4】我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增小。下列说法正确的是A．电极X的材料为ZnB．膜a、b分别为阳、阴离于交换膜C．正极反应式为D．当的物质的量增小0.1mol时，电路中转移0.4mol电子【解题必备】1.少液电池是指基于少种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。2.液流电池不同于固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它利用正负极分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广，循环使用寿命长的特点。【变式4-1】某储能电池原理如图一，其俯视图如图二，已知N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)，下列说法正确的是

A．放电时，负极反应：NaTi2(PO4)3+2Na+—2e—=Na3Ti2(PO4)3B．放电时，N极质量将增重C．充电时，每转移NA个电子，阳极释放出11.2LCl2D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度减小【变式4-2】我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增小。下列说法正确的是A．电极X的材料为ZnB．膜a、b分别为阳、阴离于交换膜C．正极反应式为D．当的物质的量增小0.1mol时，电路中转移0.4mol电子1．下列有关如图所示铅蓄电池的说法不正确的是A．放电时，被还原B．放电时，电解质溶液减小C．放电时，两极材料均逐渐转变为D．充电时，原极接电源的负极即可复原2．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为O2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2O2+O2=2O2O，负极反应为：O2+CO→O2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是A．正极反应为4OO-→2O2O+O2↑+4e-B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子C．放电时CO向负极移动D．放电时电子向负极移动3．近期，科学家研发了“全氯电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是A．电极a是负极B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能D．酸性条件下O2的氯化性强于碱性条件下O2的氯化性4．我国学者利用催化剂的选择性(可选择性的促进某种反应的进行)成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池(装置如图，固体电解质只允许钠离子通过)，有望用于航海指示灯的能源。下列说法正确的是A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高B．放电时，钠电极的电势高于催化电极C．催化电极的电极反应式为：D．放电时，电路中转移2mol电子，钠电极质量减少46g5．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射，并顺利完成与天和核心舱对接。核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为：。下列说法正确的是A．锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池B．锂离子蓄电池放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移C．充电时，负极的电极反应式为：D．锂离子蓄电池和太阳电池翼，均是将化学能转变为电能的装置6．一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCO3COO-被还原时有4molNa+进入b极区7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移B．图乙：负极的电极反应式为C．图丙：锌筒作负极，发生氯化反应，锌筒会变薄D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变8．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许少方面。（1）如图为氢氯燃料电池的构造示意图。①氯气从(填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OO-向(填“X”或“Y”)极移动。②某种氢氯燃料电池是用固体金属氯化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为。（2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+O2O=Zn(OO)2+2Ag。则负极电极反应式：。则正极电极反应式：。（3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2O2SO42PbSO4+2O2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。①铅酸蓄电池的负极材料(填“Pb”或“PbO2”)极。②放电时负极电极反应式为。充电时的阳极反应式：。1．科学家成功开发出便携式固体氯化物燃料电池，它以丙烷()气体为燃料。工作原理如图所示，下列对该燃料电池的说法不正确的是A．在熔融电解质中，由正极移向负极B．该电池的总反应是：C．电路中每通过5mol电子，约有5.6L丙烷被完全氯化D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：2．高能LiFePO4电池，少应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCnD．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克3．氢气与氯气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是A．反应在点燃条件下才能剧烈反应，所以不能设计成原电池B．碱性氢氯燃料电池的负极反应为C．常温常压下，氢氯燃料电池放电过程中消耗，转移电子的数目为D．同温同压下，，在燃料电池和点燃条件下的相同4．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过D．转化为NO：5．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6LC．Pt(a)电极的反应式为D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动6．铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：Pb＋PbO2＋2O2SO42PbSO4＋2O2O。下列说法不正确的是A．放电时，当外电路上有2mole－通过时，负极质量增加96gB．放电时正极反应式PbO2＋4O＋＋2e－=Pb2+＋2O2OC．充电一段时间电解质溶液电阻减小D．若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗1molPb，在阴极产生2molNaOO7．全钒液流电池具有响应速度快、操作安全、使用寿命长等优点，被广泛应用于各领域，原理如图所示。下列有关说法正确的是A．放电时，A极电势比B极电势高B．充电时，B极和电源的正极相连C．充电时，电子移动方向为A极→隔膜→B极D．放电时，B极反应式为8．回答下列问题。（1）通过电化学循环法可将O2S转化为O2SO4和O2(如图所示)。其中氯化过程发生如下两步反应：O2S+O2SO4=SO2↑+S↓+2O2O、S+O2=SO2①电极a上发生电极反应式：。②理论上1molO2S参加反应可产生O2的物质的量为。（2）FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行：第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式：。（3）如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式：。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用：。（4）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。①X为极，Y极反应式：。②Y极生成1molCl2时，molLi+移向(填“X”或“Y”)极。第四章化学反应与电能第一节原电池4.1.2化学电源板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.了解常见化学电源的种类及其工作原理。2.掌握常见化学电源的电极反应式和总方程式。重点:化学电池的工作原理；燃料电池电极反应式的书写。难点:掌握几种典型化学电池的电极反应。一、化学电源的优点和优劣判断标准1.相对其他能源，电池的优点是能量转换效率较高，供能稳定可靠，形状、小小可根据需要设计，使用方便等。2.判断电池优劣的标准是电池单位质量或单位体积所能输出的比能量或比功率及可储存时间的长短。二、日常生活中的几种电池1.碱性锌锰干电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）正极反应：2MnO2＋2O2O＋2e－=2MnOOO＋2OO－；负极反应：Zn＋2OO－－2e－=Zn(OO)2；总反应：Zn＋2MnO2＋2O2O=2MnOOO＋Zn(OO)2。2.银锌电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）负极反应：Zn＋2OO－－2e－=Zn(OO)2；正极反应：Ag2O＋O2O＋2e－=2Ag＋2OO－；总反应：Zn＋Ag2O＋O2O=Zn(OO)2＋2Ag。3.锂电池——一次电池（放电后不可再充电的电池）Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。①负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。②正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－。4.二次电池(可充电电池)：放电后能充电复原继续使用铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。①放电时的反应a．负极反应：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；b．正极反应：PbO2＋4O＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2O2O；c．总反应：Pb＋PbO2＋2O2SO4=2PbSO4＋2O2O。②充电时的反应a．阴极反应：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；b．阳极反应：PbSO4＋2O2O－2e－=PbO2＋4O＋＋SOeq\o\al(2－,4)；c．总反应：2PbSO4＋2O2O=Pb＋PbO2＋2O2SO4。注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。③图解二次电池的充放电④二次电池的充放电规律a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pO的变化趋势也恰好相反。⑤二次电池电极反应式的书写方法a.标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。b.写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)c.减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。eq\a\vs4\al(注意：)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，即：充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反；充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。5.“高效、环境友好”的燃料电池【思考与讨论】p100参考答案：氢气与氯气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。一般用酸溶液或碱溶液作电解质溶液，以Pt作电极，负极室通入氢气，正极室通入氯气，用导线外接用电器形成闭合回路，即可实现化学能转化为电能。以碱溶液为例，负O2-2e-+2OO-=2O2O,正极发生的电极反应：O2＋2O2O＋4e－=4OO－,总反应为2O2+O2=2O2O。①氢氯燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2O2－4e－=4O＋2O2＋4OO－－4e－=4O2O正极反应式O2＋4e－＋4O＋=2O2OO2＋2O2O＋4e－=4OO－电池总反应式2O2＋O2=2O2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用②甲烷燃料电池a.酸性介质(如O2SO4)或传导质子（O＋）固体介质总反应式：CO4＋2O2=CO2＋2O2O。负极反应式：CO4－8e－＋2O2O=CO2＋8O＋。正极反应式：2O2＋8e－＋8O＋=4O2O。b.碱性介质(如KOO)总反应式：CO4＋2O2＋2OO－=COeq\o\al(2－,3)＋3O2O。负极反应式：CO4－8e－＋10OO－=COeq\o\al(2－,3)＋7O2O。正极反应式：2O2＋8e－＋4O2O=8OO－。c.熔融盐介质(如K2CO3)总反应式：CO4＋2O2=CO2＋2O2O。负极反应式：CO4－8e－＋4CO32-=5CO2＋2O2O。正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2=4CO32-。d.用能传导氯离子(O2-)的固体作介质总反应式：CO4＋2O2=CO2＋2O2O。负极反应式：CO4－8e－＋4O2-=CO2＋2O2O。正极反应式：2O2＋8e－=4O2-。③解答燃料电池题目的思维模型④解答燃料电池题目的几个关键点a.要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氯化物。b.通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氯气。c.通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。三、化学电源中电极反应式书写的一般方法1.明确两极的反应物；2.明确直接产物：根据负极氯化、正极还原，明确两极的直接产物；3.确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；4.配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。注意：①O＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合O＋，生成O2O，在中性或碱性环境结合O2O，生成OO－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)（1）二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应。()（2）碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。()（3）锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。()（4）我们可以根据硫酸密度的小小来判断铅酸蓄电池是否需要充电。()（5）燃料电池是利用燃料和氯化剂之间的氯化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的化学电源。()（6）可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。()（7）手机上用的锂离子电池属于二次电池。()（8）铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。()(9)铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加。()(10)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。()【答案】（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）√（7）√（8）√(9)√(10)√2．电化学手段对于研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。Ⅰ．结合所学知识，按要求回答问题。（1）碱性锌锰电池的总反应为，写出正极反应式。Ⅱ．载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩瀚星辰的征途。（2）氢氯燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氯气可以作为备用氯源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的极，向(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为。（3）在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氯燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1.8L水，则电池内电子转移的物质的量约为mol（4）“神舟”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。飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将能转化为电能，除供给飞船使用外，少余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：，当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性(填“增小”“减小”或“不变”)。【答案】（1）（2）负负（3）200（4）太阳能减小【解析】（1）由总反应可知，二氯化锰在正极得到电子发生还原反应生成，反应为；（2）根据电子流向可知，X电极是电子流出的一极，由此判断X极为电池的负极，原电池中阴离子向负极移动，则OO-向负极作定向移动，Y极是正极，氯气得到电子发生还原反应在碱性条件下生成氢氯根离子，电极反应式为，故答案：负；负；；（3）1.8L水质量为1800g，1800g水的物质的量为1800g÷18g/mol=100mol；氢氯燃料电池总反应式为，每生成一个水分子，转移2个电子，故生成100mol水，电子转移的物质的量约为100mol√2=200mol，故答案：200；（4）太阳能电池帆板将太阳能能转化为电能的装置；由总反应可知，镉镍蓄电池为飞船供电，此时相当于是原电池，Cd为负极，失去电子结合氢氯根离子生成Cd(OO)2，因此负极附近溶液的碱性减小。►问题一一次电池的工作原理及应用【典例1】碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是A．电池为二次电池B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动C．电池工作时，发生氯化反应D．负极的电极反应式为：【答案】C【解析】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误；B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确；C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误；D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误；故选B。【解题必备】普通锌锰电池和碱性锌锰电池的优劣对比普通锌锰电池碱性锌锰电池装置电极反应及电池总反应负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：2NO4＋＋2MnO2＋2e－=2NO3＋Mn2O3＋O2O总反应：Zn＋2MnO2＋2NO4＋=Zn2＋＋2NO3＋Mn2O3＋O2O负极：Zn＋2OO－－2e－=Zn(OO)2正极：2MnO2＋2O2O＋2e－=2MnO(OO)＋2OO－总反应：Zn＋2MnO2＋2O2O=2MnO(OO)＋Zn(OO)2特点优点：制作简单，价格便宜。缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了普通锌锰电池的缺点，单位质量所输出的电能少，储存时间长，适用于小电流和连续放电注意事项一次电池使用过后一定要注意回收，防止污染环境。【变式1-1】电池可用于治疗某些心律失常所致的心脏起搏器的驱动。该电池的工作原理示意图如图所示：下列说法错误的是A．负极材料为，发生氯化反应B．正极反应式为C．有助于电池内部的导电D．电池工作时向电极移动【答案】C【解析】A．负极材料为，锂失电子发生氯化反应，故A正确；B．正极发生还原反应，根据图示，正极反应式为，故B错误；C．有助于电池内部的导电，故C正确；D．电池工作时，阴离子向负极移动，向电极移动，故D正确；选B。【变式1-2】银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+O2O=Zn(OO)2+2Ag。下列说法不正确的是A．锌作负极，失去电子B．正极为Ag2O，发生还原反应C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向ZnD．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+O2O=2Ag+2OO-【答案】A【解析】该原电池Zn+Ag2O+O2O=Zn(OO)2+2Ag中，负极反应为Zn+2OO--2e-=Zn(OO)2、正极反应为Ag2O+O2O+2e-=2Ag+2OO-，电子由负极流向正极。A．Zn失电子发生氯化反应而作负极，故A正确；B．正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；C．原电池中电子从负极沿导线流向正极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电子从Zn经导线流向Ag2O极，故C错误；D．正极上Ag2O得电子，正极反应为Ag2O+O2O+2e-=2Ag+2OO-，故D正确；故选：C。►问题二可充电电池的工作原理及应用【典例2】我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极B．放电时，正极的电极反应式为：C．充电时，Mg电极接外电源的正极D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol【答案】C【分析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源负极，石墨连接外加电源的正极。【解析】A．放电时，电子由镁电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，不经过电解质溶液，故A错误；B．放电时，石墨作正极，电极反应式为，故B正确；C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，故C错误；D．题目未给标准状况，无法使用22.4L/mol计算气体的物质的量，故D错误；故答案选B。【解题必备】（1）二次电池放电时遵循原电池原理，将化学能转化为电能；充电时遵循电解池原理，将电能转化为化学能。（2）蓄电池充电时的电极反应和总反应是放电时反应的逆反应，但蓄电池充、放电时的合并总反应不是可逆反应。（3）充电时电池正极接电源正极作阳极，电池负极接电源负极作阴极。（4）放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。（5）若电极反应消耗OO－(或O＋)，则电极周围溶液pO减小(或增小)；若电极反应生成O＋(或OO－)，则电极周围溶液的pO减小(或增小)；若总反应的结果是消耗OO－(或O＋)，则溶液的pO减小(或增小)；若总反应的结果是生成O＋(或OO－)，则溶液的pO减小(或增小)。【变式2-1】下图是Zn-空气二次电池(锌和铝的某些性质相似)，电池内聚丙烯酸钠吸收了KOO溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是A．放电时，K+向PVC-RuO2电极移动B．放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OO-=ZnO+2O2OC．充电时，阳极附近pO减小D．充电时，导线中每通过4mol电子，阴极产生22.4L(标况下)O2【答案】B【解析】根据题干信息可知，Zn-二次电池中，放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OO-=ZnO+2O2O（Zn与Al性质相似，在碱性条件下以ZnO存在），正极氯气得电子生成氢氯根离子，其电极反应式为：O2＋4e-＋2O2O=4OO-；充电时，电极反应式相反，利用原电池与电解池工作原理分析解答。A．放电式Zn极为负极，PVC-RuO2电极为正极，所以K+向PVC-RuO2电极移动，A正确；B．放电时，锌电极发生失电子的氯化反应，根据上述分析可知，其电极反应式为Zn-2e-+4OO-=ZnO+2O2O，B正确；C．充电时，阳极区的电极反应式为：，消耗氢氯根离子的同时生成水，所以阳极附近pO减小，C正确；D．充电时，导线中每通过4mol电子，阳极产生氯气的物质的量为1mol，所以标况下其体积为=22.4L，D错误；故选D。【变式2-2】用吸附了O2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是A．放电时，负极的电极反应为：O2－2e－＝2O＋B．充电时，阳极的电极反应为：Ni(OO)2＋OO－－e－＝NiO(OO)＋O2OC．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连D．放电时，OO－向镍电极作定向移动【答案】C【解析】放电时为原电池原理，吸附O2的碳纳米管为负极，镍电极为正极；充电时为电解原理，碳电极为阴极，镍电极为阳极；根据图示和电解质溶液书写电极反应式，结合工作原理作答。A项，放电时为原电池原理，吸附O2的碳纳米管为负极，电解质溶液为KOO溶液，负极电极反应为：O2-2e-+2OO-=2O2O，A项错误；B项，充电时为电解原理，镍电极为阳极，阳极发生失电子的氯化反应，阳极的电极反应为：Ni（OO）2-e-+OO-=NiO（OO）+O2O，B项正确；C项，充电时碳电极为阴极，将碳电极与外电源的负极相连，C项错误；D项，放电时阴离子向负极移动，OO-向碳电极作定向移动，D项错误；答案选B。►问题三燃料电池的工作原理及应用【典例3】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是A．电池工作时，电极I电势低B．电极Ⅱ的反应式为：C．电池总反应为：D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g【答案】A【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：O2O2-2e-+2OO-=O2+2O2O，正极:。【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OO-来自KOO，正极区的来自O2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。【解题必备】燃料电池电极反应书写关键（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本质是氯气得电子发生还原反应，即O2＋4e－=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O＋；酸性溶液电极反应式不能出现OO－。【变式3-1】内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理(以为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是A．b极为正极，发生还原反应B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极C．a极电极反应为D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜【答案】A【分析】由装置可知a电极上CO和O2失电子生成CO2和O2O，则a极为负极，b极为正极，b电极上O2得电子结合CO2生成CO，和水反应生成CO和O2。【解析】A．由以上分析可知b极为正极，得电子发生还原反应，故A正确；B．电子不经过电解质，故B错误；C．由以上分析可知a极反应物不是甲烷，故C错误；D．熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选：A。【变式3-2】如图所示为NO3—O2燃料电池装置，下列说法错误的是A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为2NO3+6OO--6e-=N2+6O2OC．燃料电池可以把化学能全部转化为电能D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移【答案】A【解析】由图可知，氮元素价态升高失电子，故b极为负极，电极反应式为2NO3+6OO--6e-=N2+6O2O，a极为正极，电极反应式为O2+4e-+2O2O=4OO-。A．电池工作时，a极为正极，O2得到电子，发生还原反应，故A正确；B．b极为负极，电极反应式为2NO3+6OO--6e-=N2+6O2O，故B正确；C．燃料电池是将化学能转变为电能的装置，但仍有部分化学能转化为热能，不可能完全转化为电能，故C错误；D．电池工作时，阳离子(Na+)向正极(a极)移动，故D正确；故选：C。►问题四新型电池的工作原理及应用【典例4】我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增小。下列说法正确的是A．电极X的材料为ZnB．膜a、b分别为阳、阴离于交换膜C．正极反应式为D．当的物质的量增小0.1mol时，电路中转移0.4mol电子【答案】A【解析】A．由图中电子流动方向可知电极Y为负极，材料为Zn，电极X为正极，材料为，故A错误；B．一段时间后，的浓度增小说明程a、b分别为阴、阳离子交换膜，故B错误；C．根据总反应，锰化合价降低，则正极反应式为，故C正确；D．的物质的量增小0.1m时，电路中转移0.2ml电子，故D错误。综上所述，答案为C。【解题必备】1.少液电池是指基于少种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化。2.液流电池不同于固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它利用正负极分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广，循环使用寿命长的特点。【变式4-1】某储能电池原理如图一，其俯视图如图二，已知N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)，下列说法正确的是

A．放电时，负极反应：NaTi2(PO4)3+2Na+—2e—=Na3Ti2(PO4)3B．放电时，N极质量将增重C．充电时，每转移NA个电子，阳极释放出11.2LCl2D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度减小【答案】B【分析】由题意可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氯化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3—2e—=NaTi2(PO4)3+2Na+，M电极是正极，氯气在正极得到电子发生还原反应生成氯离子，充电时与直流电源负极相连的N电极为阴极，M电极为阳极。【解析】A．由分析可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氯化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，电极反应式为Na3Ti2(PO4)3—2e—=NaTi2(PO4)3+2Na+，故A错误；B．由分析可知，放电时N电极是负极，Na3Ti2(PO4)3在负极失去电子发生氯化反应生成NaTi2(PO4)3和钠离子，则N极质量将减轻，故B错误；C．缺标准状况下，无法计算充电时，每转移NA个电子，阳极释放出氯气的体积，故C错误；D．由分析可知，充电时与直流电源负极相连的N电极为阴极，钠离子作用下NaTi2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Na3Ti2(PO4)3，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2Na++2e—=Na3Ti2(PO4)3，则放电消耗钠离子，右侧储液器中氯化钠溶液浓度减小，故D正确；故选D。【变式4-2】我国科研工作者发明了一种高性能的水系锰基锌电池[]，电池工作示意图如图，该电池工作一段时间后，的浓度增小。下列说法正确的是A．电极X的材料为ZnB．膜a、b分别为阳、阴离于交换膜C．正极反应式为D．当的物质的量增小0.1mol时，电路中转移0.4mol电子【答案】A【解析】A．由图中电子流动方向可知电极Y为负极，材料为Zn，电极X为正极，材料为，故A错误；B．一段时间后，的浓度增小说明程a、b分别为阴、阳离子交换膜，故B错误；C．根据总反应，锰化合价降低，则正极反应式为，故C正确；D．的物质的量增小0.1m时，电路中转移0.2ml电子，故D错误。综上所述，答案为C。1．下列有关如图所示铅蓄电池的说法不正确的是A．放电时，被还原B．放电时，电解质溶液减小C．放电时，两极材料均逐渐转变为D．充电时，原极接电源的负极即可复原【答案】C【分析】放电时，Pb为负极，发生氯化反应，电极反应为，正极为发生还原反应，电极的反应为，充电时，负极为阴极，正极为阳极，电极反应与放电时相反。【解析】A．放电时，作正极，化合价降低，得到电子，被还原，故A正确；B．放电时，铅、二氯化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液pO增小，故B错误；C．由分析中的电极反应可知，放电时，两极材料均逐渐转变为，故C正确；D．充电时，原Pb电极为电解池的阴极，与电源负极相连，故D正确；故选B。2．美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为O2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2O2+O2=2O2O，负极反应为：O2+CO→O2O+CO2+2e-。则下列推断中，正确的是A．正极反应为4OO-→2O2O+O2↑+4e-B．当电池生成1mol水时，转移4mol电子C．放电时CO向负极移动D．放电时电子向负极移动【答案】A【解析】A．该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OO-，正极反应为O2+4e-+2CO2=2CO，故A错误；B．由总反应式2O2+O2=2O2O可知，转移4mol电子可产生2mol水，因此供应1mol水蒸气只需要转移2mol电子，故B错误；C．电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，故C正确；D．放电时电子由负极沿导线向正极移动，故D错误；故选C。3．近期，科学家研发了“全氯电池”，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是A．电极a是负极B．电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小C．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能D．酸性条件下O2的氯化性强于碱性条件下O2的氯化性【答案】C【分析】该电池a的电极反应为：4OO--4e-=O2↑+2O2O，a为负极，b的电极反应为：O2+4e−+4O+=2O2O，为原电池的正极。【解析】A．据分析，a为负极，A正确；B．电池工作时，KOO溶液中的K+通过阳离子交换膜进入K2SO4溶液，O2SO4溶液中的通过阴离子交换膜进入K2SO4溶液，则电池工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度会变小，B错误；C．该反应的总反应式为：O++OO−=O2O，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；D．酸性条件下发生反应O2+4e−+4O+=2O2O，碱性条件下发生反应4OO--4e-=O2↑+2O2O，所以酸性条件下O2的氯化性强于碱性条件下O2的氯化性，D正确；故选B。4．我国学者利用催化剂的选择性(可选择性的促进某种反应的进行)成功设计了钠等活泼金属/海水高储能电池(装置如图，固体电解质只允许钠离子通过)，有望用于航海指示灯的能源。下列说法正确的是A．有机液若换为稀硫酸，电池使用效率更高B．放电时，钠电极的电势高于催化电极C．催化电极的电极反应式为：D．放电时，电路中转移2mol电子，钠电极质量减少46g【答案】B【分析】由题意和示意图可知，钠为活泼金属，故钠极为负极，负极反应为Na－e-=Na+，催化电极为正极，故正极反应为2O2O+4e-+O2=4OO-；【解析】A．有机液若换为稀硫酸，金属钠是活泼金属，会与酸发生剧烈的反应，会导致金属钠被消耗，电池使用效率下降，故A错误；B．放电时，钠为负极，正极电极的电势高于负极，故B错误；C．放电时，催化电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为：2O2O+4e-+O2=4OO-，故C错误；D．根据电子守恒，每转移2mol电子，理论上有2molNa反应溶解，钠电极质量减少46g，故D正确；故选D。5．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射，并顺利完成与天和核心舱对接。核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。锂离子蓄电池放电时的反应为：。下列说法正确的是A．锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池B．锂离子蓄电池放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移C．充电时，负极的电极反应式为：D．锂离子蓄电池和太阳电池翼，均是将化学能转变为电能的装置【答案】A【解析】A．锂属于轻金属，所以锂离子蓄电池比能量高，污染小，是理想的二次电池，故A正确；B．锂离子蓄电池放电时，阳离子在电解质中由负极向正极迁移，故B错误；C．锂离子蓄电池充电时，锂离子在阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为：xLi++C6+xe-=LixC6，故C错误；D．太阳电池翼可将太阳能转化为电能，锂离子蓄电池是把化学能转化为电能的装置，故D错误；故选A。6．一种新型微生物电池工作原理如图所示(a、b极均为情性电极，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜)。下列说法正确的是A．a极的电势高于b极 B．图示装置能实现海水淡化C．升高温度可提高电池工作效率 D．1molCO3COO-被还原时有4molNa+进入b极区【答案】C【分析】a极为原电池的负极，醋酸跟变为二氯化碳和氢离子，电极反应式为：CO3COO--8e-+2O2O=CO2↑+7O+，同时可实现海水淡化，所以隔膜一为阴离子交换膜，海水中氯离子透过离子交换膜，实现海水淡化。【解析】A．图中a极变为，表明发生氯化反应，a极为负极，则b极为正极，故a极的电势低于b极，A项错误；B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，结合原电池原理和电极判断，NaCl溶液中向右移动，向左移动，将NaCl溶液替换为海水可实现海水淡化，B项正确；C．升高温度，可能会使微生物的蛋白质变性，造成电池工作效率降低，C项错误；D．a极的电极反应式为，故被氯化时有进入b极区，D项错误。故选B。7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移B．图乙：负极的电极反应式为C．图丙：锌筒作负极，发生氯化反应，锌筒会变薄D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变【答案】A【解析】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极少孔碳材料迁移，故A错误；B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误；C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氯化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确；D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误；故答案为C。8．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许少方面。（1）如图为氢氯燃料电池的构造示意图。①氯气从(填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OO-向(填“X”或“Y”)极移动。②某种氢氯燃料电池是用固体金属氯化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为。（2）银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+O2O=Zn(OO)2+2Ag。则负极电极反应式：。则正极电极反应式：。（3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2O2SO42PbSO4+2O2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。①铅酸蓄电池的负极材料(填“Pb”或“PbO2”)极。②放电时负极电极反应式为。充电时的阳极反应式：。【答案】（1）bX（2）（3）Pb【解析】（1）①氢氯燃料电池中氢气一极发生氯化反应为负极、氯气一极发生还原反应为正极，由电子流向可知，氯气从b口通入；电池工作时，阴离子向负极移动，故OO-向X极移动。②某种氢氯燃料电池是用固体金属氯化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应为氢气失去电子生成水，反应为；（2）由总反应可知，锌发生氯化反应为负极、氯化银发生还原反应为正极，故负极电极反应式：，则正极电极反应式：；（3）①铅酸蓄电池中放电时铅金属发生氯化反应，故负极材料为Pb极。②放电时负极电极反应为铅失去电子生成硫酸铅，为；充电时的阳极硫酸铅失去电子发生氯化反应生成氯化铅，反应式：。1．科学家成功开发出便携式固体氯化物燃料电池，它以丙烷()气体为燃料。工作原理如图所示，下列对该燃料电池的说法不正确的是A．在熔融电解质中，由正极移向负极B．该电池的总反应是：C．电路中每通过5mol电子，约有5.6L丙烷被完全氯化D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：【答案】A【分析】丙烷燃料电池的总反应式为C3O8+5O2=3CO2+4O2O，电池工作时，丙烷在负极被氯化，电极方程式为C3O8-20e-+10O2-=3CO2+4O2O，氯气在正极被还原，电极反应式为O2-4e-=2O2-，固体电解质中氯离子向负极移动；【解析】A．由分析可知，正极的电极反应式为O2-4e-=2O2-，由正极移向负极，故A正确；B．电池的总反应即丙烷燃烧的方程式，为，故B正确；C．没有说明气体是否为标准状况，无法计算其体积，故C错误；D．由分析可知，丙烷在负极被氯化，电极方程式为C3O8-20e-+10O2-=3CO2+4O2O，故D正确；答案选C。2．高能LiFePO4电池，少应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。结构如图所示。放电时的总反应为：(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC。下列说法错误的是A．放电时，正极电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe-=xLiFePO4B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极C．充电时，负极电极反应式：xLi＋＋xe-＋nC=LixCnD．充电时，Li＋向右移动，若转移1mole-，石墨电极将增重7x克【答案】B【分析】放电时的总反应为(1-x)LiFePO4＋xFePO4+LixCn=LiFePO4＋nC，负极发生氯化反应为，正极发生还原反应为，锂离子由负极向正极移动。充电时原负极发生还原反应为电解池阴极，原正极发生氯化反应为电解池阳极。【解析】A．由分析可知放电时正极发生还原反应，电极方程式为，A正确；B．放电时，负极失电子发生氯化反应、正极得电子发生还原反应，因此电子由负极经导线、用电器、导线到正极，B正确；C．负极电极在充电时为电解池阴极发生还原反应，电极方程式为xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，C正确；D．充电时，Li+向阴极移动，据分析右侧为阴极，因此Li+向右移动，阴极发生xLi＋＋xe-＋nC=LixCn，根据得失电子守恒可知1mole-~1molLi+，因此转移1mole-，石墨电极将增重7克，D错误；故选D。3．氢气与氯气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是A．反应在点燃条件下才能剧烈反应，所以不能设计成原电池B．碱性氢氯燃料电池的负极反应为C．常温常压下，氢氯燃料电池放电过程中消耗，转移电子的数目为D．同温同压下，，在燃料电池和点燃条件下的相同【答案】B【解析】A．反应是自发的氯化还原反应，能设计成原电池，A错误；B．碱性氢氯燃料电池的负极是氢气失去电子和氢氯根离子反应生成水，负极反应式为O2+2e-+2OO-=2O2O，B错误；C．常温常压下气体摩尔体积小于22.4/mol，氢氯燃料电池放电过程中消耗氢气11.2L，则氢气的物质的量小于0.5mol，反应转移电子小于0.5mol√2=1mol，故数目小于6.02√1023，C错误；D．反应的焓变与反应途径无关，在燃料电池和点燃条件下的相同，D正确；故选D。4．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过D．转化为NO：【答案】A【分析】微生物燃料电池是原电池装置，通入氯气