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【热点题型】28 新型化学电源
高考中的新型电池,有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电池”“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用,电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题题材广、信息新,体现了化学科学在生产生活中的应用,可提升学习者的科学态度与社会责任。
一、二次电池
也称可充电池(以铅蓄电池为例)：放电后能充电复原继续使用
1．放电时的反应：(原电池)
①负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
②正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
2．充电时的反应：(电解池)
①阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
②阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电时原电池的负极作充电时电解池的__阴__极。
3．二次电池的解题思路
4．二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②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)
③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。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
【易错提醒】
(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)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。
(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。
二、燃料电池
1．氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性 碱性
负极反应式 __2H2－4e－===4H＋__ __2H2－4e－＋4OH－===4H2O__
正极反应式 __O2＋4e－＋4H＋===2H2O__ __O2＋4e－＋2H2O===4OH－__
总反应式 2H2＋O2===2H2O
2．燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由__外部__供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。
【易错提醒】
(1)熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
(2)碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
(3)复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
3．燃料电池的解题模板
4．书写燃料电池电极反应式的三大步骤
①先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。
②再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－。
A．电解质为固体时，O2－可自由通过，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
B．电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。
C．当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
D．当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
③最后写出燃料电池负极的电极反应式
燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
三、关于新型电源的考查,具体有以下几种考查角度:
1.新型电池“放电”时正极、负极的判断
新型电池中
2.新型电池电极反应的书写
首先分析物质得失电子的情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应,可以利用“总反应-较简单一极电极反应=较复杂一极电极反应”的方法解决。
3.新型电池充、放电时阴极、阳极的判断
首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程,即充电时的电极反应是放电时电极反应的逆过程。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子的移动方向
解题时,首先应分清电池是放电还是充电,放电时为原电池,充电时为电解池,然后再判断出正、负极或阴、阳极。原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
四、原电池、化学电源
1．原电池实质的两个方面
(1)能量转化：化学能转化为电能。
(2)反应本质：自发进行的氧化还原反应。
2．原电池中的四个“方向”
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极。
(2)外电路中电流方向：正极→负极。
(3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。
(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋移向正极，Cl－移向负极。
3．判断原电池正负极的六种方法
电极材料、电极现象、电子移动方向、离子移动方向、得失电子、电解质溶液。
(1)负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向的一极、不断溶解。
(2)正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向的一极、电极增重。
4．书写电极反应式的三个原则
(1)共存原则
因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应；碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应。
(2)得氧失氧原则
得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH－(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应中加H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或H＋(电解质溶液为酸性时)。
(3)中性吸氧反应成碱原则
在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的产物是碱。
5．电极反应式书写的三个步骤
6．已知总方程式，书写电极反应式
(1)书写步骤
①步骤一：在电池总反应式上标出电子转移的方向和数目(ne－)。
②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。
③步骤三：写电极反应式。
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
7.充电电池类题目的解答方法
(1)电池放电时发生原电池反应,充电时发生电解池反应,在充电时电池的负极接电源的负极,即负极接负极后为阴极,正极接正极后为阳极。
(2)充电时的阴极反应与放电时的负极反应、充电时的阳极反应与放电时的正极反应分别互为逆反应。
(3)阳极和负极都发生氧化反应,阴极和正极都发生还原反应。
(4)充电电池放电时,电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,电子从负极经导线流向正极;电池充电时,电解质溶液中的阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
(5)电极附近溶液的pH的变化,根据电极反应进行分析。
【专题训练】
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。(　　)
[提示]　可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。
(2)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。(　)
(3)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。(　　)
(4)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增加4.8 g。(　　)
(5)二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极。(　　)
(6)多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料。(　　)
(7)根据反应4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液。(　　)
(8)原电池中的电解质溶液一定参与反应。(　　)
(9)一种基本酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(　　)
(10)锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，放电时Li＋向负极移动。(　　)
(11)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极。(　　)
[提示]　碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。
(12)负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池。(　　)
(13)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌、铁作电极材料。(　　)
(14)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2作催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。(　　)
(15)燃料电池工作时，燃料在电池中燃烧，热能转化为电能。(　　)
(16)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。(　　)
(17)固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，则电池工作时电子从通O2的一极通过外电路流向通H2的一极。(　　)
2． (1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将____(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH____。
②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将____，溶液的pH____。
(2)化学电源中电极反应式的书写：甲烷—氧气燃料电池(只需写出负极反应式即可)
①____(碱性介质)
②____(酸性介质)
③____(熔融碳酸盐作介质)
④__(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)
(3)铝－空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
负极：_
正极：___
(4)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：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
①电池的负极材料为__，发生的电极反应为____。
②电池正极发生的电极反应为__。
[提示]　分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。
①负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。
②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
3．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，下列说法错误的是(　)
A．放电时，ClO向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na
4．(1)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0＜x＜1)。下列说法正确的是(　)
A．放电时，Zn2＋向负极迁移
B．充、放电过程中，仅锌元素的价态发生变化
C．充电时，阳极的电极反应式为ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋
D．若维持电流强度为0.5 A，放电10分钟，理论上消耗Zn的质量约为0.20 g(已知F＝96 500 C·mol－1)
(2)下图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的(　)
A．充电时，a为电源正极
B．充电时，Cl－向Bi电极移动，Na＋向NaTi2(PO4)3电极移动
C．放电时，正极的电极反应为BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O
D．充电时，新增入电极中的物质：n(Na＋)∶n(Cl－)＝1∶3
5．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如右图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O该电池工作时，下列说法错误的是(　　)
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
6．二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为___，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生___个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝—————————————— (列式计算，能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。
7．金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．金属M作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．电池总反应式：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2
8．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．b为CH4，a为空气
B．CO向正极移动
C．此电池在常温下也能工作
D．正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO
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【热点题型】28 新型化学电源
高考中的新型电池,有“氢镍电池”“高铁电池”“碱性锌锰电池”“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用,电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题题材广、信息新,体现了化学科学在生产生活中的应用,可提升学习者的科学态度与社会责任。
一、二次电池
也称可充电池(以铅蓄电池为例)：放电后能充电复原继续使用
1．放电时的反应：(原电池)
①负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
②正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
2．充电时的反应：(电解池)
①阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
②阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
放电时原电池的负极作充电时电解池的__阴__极。
3．二次电池的解题思路
4．二次电池电极反应式的书写方法
①先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。
②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)
③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。
④充电的电极反应与放电的电极反应过程相反。
【易错提醒】
(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)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。
(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。
二、燃料电池
1．氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
酸性 碱性
负极反应式 __2H2－4e－===4H＋__ __2H2－4e－＋4OH－===4H2O__
正极反应式 __O2＋4e－＋4H＋===2H2O__ __O2＋4e－＋2H2O===4OH－__
总反应式 2H2＋O2===2H2O
2．燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由__外部__供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。
【易错提醒】
(1)熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
(2)碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
(3)复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
3．燃料电池的解题模板
4．书写燃料电池电极反应式的三大步骤
①先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。
②再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－。
A．电解质为固体时，O2－可自由通过，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
B．电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。
C．当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
D．当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
③最后写出燃料电池负极的电极反应式
燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
三、关于新型电源的考查,具体有以下几种考查角度:
1.新型电池“放电”时正极、负极的判断
新型电池中
2.新型电池电极反应的书写
首先分析物质得失电子的情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应,可以利用“总反应-较简单一极电极反应=较复杂一极电极反应”的方法解决。
3.新型电池充、放电时阴极、阳极的判断
首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程,即充电时的电极反应是放电时电极反应的逆过程。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子的移动方向
解题时,首先应分清电池是放电还是充电,放电时为原电池,充电时为电解池,然后再判断出正、负极或阴、阳极。原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
四、原电池、化学电源
1．原电池实质的两个方面
(1)能量转化：化学能转化为电能。
(2)反应本质：自发进行的氧化还原反应。
2．原电池中的四个“方向”
(1)外电路中电子移动方向：负极→正极。
(2)外电路中电流方向：正极→负极。
(3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。
(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K＋移向正极，Cl－移向负极。
3．判断原电池正负极的六种方法
电极材料、电极现象、电子移动方向、离子移动方向、得失电子、电解质溶液。
(1)负极：较活泼金属、氧化反应、电子流出、电流流入、阴离子移向的一极、不断溶解。
(2)正极：不活泼金属或非金属、还原反应、电子流入、电流流出、阳离子移向的一极、电极增重。
4．书写电极反应式的三个原则
(1)共存原则
因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应；碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应。
(2)得氧失氧原则
得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH－(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应中加H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或H＋(电解质溶液为酸性时)。
(3)中性吸氧反应成碱原则
在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的产物是碱。
5．电极反应式书写的三个步骤
6．已知总方程式，书写电极反应式
(1)书写步骤
①步骤一：在电池总反应式上标出电子转移的方向和数目(ne－)。
②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。
③步骤三：写电极反应式。
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
7.充电电池类题目的解答方法
(1)电池放电时发生原电池反应,充电时发生电解池反应,在充电时电池的负极接电源的负极,即负极接负极后为阴极,正极接正极后为阳极。
(2)充电时的阴极反应与放电时的负极反应、充电时的阳极反应与放电时的正极反应分别互为逆反应。
(3)阳极和负极都发生氧化反应,阴极和正极都发生还原反应。
(4)充电电池放电时,电解质溶液中的阳离子移向正极,阴离子移向负极,电子从负极经导线流向正极;电池充电时,电解质溶液中的阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
(5)电极附近溶液的pH的变化,根据电极反应进行分析。
【专题训练】
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。(　×　)
[提示]　可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。
(2)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。(　√　)
(3)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。(　×　)
(4)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增加4.8 g。(　√　)
(5)二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极。(　√　)
(6)多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料。(　√　)
(7)根据反应4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液。(　×　)
(8)原电池中的电解质溶液一定参与反应。(　×　)
(9)一种基本酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(　×　)
(10)锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，放电时Li＋向负极移动。(　×　)
(11)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)＋I2(s)===2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极。(　×　)
[提示]　碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。
(12)负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池。(　×　)
(13)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌、铁作电极材料。(　×　)
(14)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2作催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。(　×　)
(15)燃料电池工作时，燃料在电池中燃烧，热能转化为电能。(　×　)
(16)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移。(　×　)
(17)固体酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，则电池工作时电子从通O2的一极通过外电路流向通H2的一极。(　×　)
2． (1)①氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将__减小__(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH__减小__。
②氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将__减小__，溶液的pH__增大__。
(2)化学电源中电极反应式的书写：甲烷—氧气燃料电池(只需写出负极反应式即可)
①__CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O__(碱性介质)
②__CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋__(酸性介质)
③__CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O__(熔融碳酸盐作介质)
④__CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O__(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)
(3)铝－空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
负极：__4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3__
正极：__3O2＋6H2O＋12e－===12OH－__
(4)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：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
①电池的负极材料为__锂__，发生的电极反应为__4Li－4e－===4Li＋__。
②电池正极发生的电极反应为__2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑__。
[提示]　分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。
①负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。
②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
3．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，下列说法错误的是(　)
A．放电时，ClO向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na
【答案】D
【解析】
放电时装置为原电池，阴离子向负极移动，A项正确；根据总反应可知，放电时二氧化碳在正极得电子被吸收，充电时又被释放出来，B项正确；放电时，负极上Na失电子，正极上CO2得电子，正极电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C，C项正确；充电时阴极反应式为Na＋＋e－===Na，D项错误。
4．(1)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池，该电池的总反应式为xZn＋Zn1－xMn2O4ZnMn2O4(0＜x＜1)。下列说法正确的是(　)
A．放电时，Zn2＋向负极迁移
B．充、放电过程中，仅锌元素的价态发生变化
C．充电时，阳极的电极反应式为ZnMn2O4－2xe－===Zn1－xMn2O4＋xZn2＋
D．若维持电流强度为0.5 A，放电10分钟，理论上消耗Zn的质量约为0.20 g(已知F＝96 500 C·mol－1)
【答案】C　
(2)下图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的(　)
A．充电时，a为电源正极
B．充电时，Cl－向Bi电极移动，Na＋向NaTi2(PO4)3电极移动
C．放电时，正极的电极反应为BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O
D．充电时，新增入电极中的物质：n(Na＋)∶n(Cl－)＝1∶3
【答案】D　
【解析】
Bi→BiOCl过程失电子，所以Bi电极为阳极，接电源正极则a为电源正极，故A项正确；充电时，Bi电极为阳极，NaTi2(PO4)3电极为阴极，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，故B项正确；放电时，发生原电池反应，正极得电子发生还原反应，电极反应为BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O，故C项正确；充电时，阳极的电极反应式为Bi＋Cl－＋H2O－3e－===BiOCl＋2H＋，阴极的电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，则充电时新增入电极中的物质n(Na＋)∶n(Cl－)＝3∶1，故D项错误。
5．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如右图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O该电池工作时，下列说法错误的是(　　)
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
【答案】B
【解析】
正极发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，因此当负载通过0.04 mol电子时，消耗O2 0.01 mol，即标准状况下0.224 L，A项正确；正极O2发生反应产生OH－，c(OH－)增大，正极区溶液pH升高，负极VB2发生反应消耗OH－，c(OH－)减小，负极区溶液pH降低，B项错误；正极反应×11即11O2＋22H2O＋44e－===44OH－，负极反应×4即4VB2＋64OH－－44e－===4VO＋8B(OH)＋16H2O，相加可得电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO，C项正确；外电路中，电流由电池正极(复合碳电极)经负载流到负极(VB2电极)，电池内部，电流由电池负极经电解质溶液(KOH溶液)流回正极，D项正确。
[易错警示]　原电池中电流方向：外电路中由电池正极流向负极；电池内部，由负极流回正极。
原电池中电子移动方向：外电路中由电池负极流向电池正极，内电路电解质溶液中无电子通过。
6．二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋__，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生__12__个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E＝÷(3.6×106J·___kW－1·h－1)≈8.39_kW·h·kg－1__(列式计算，能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1 kW·h＝3.6×106 J)。
【解析】
电解质为酸性时，二甲醚(CH3OCH3)在燃料电池的负极上发生氧化反应，生成CO2和H＋，CH3OCH3中碳元素的化合价为－2，CO2中碳元素的化合价为＋4，所以1 mol CH3OCH3失去12 mol电子，负极反应为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。第三空严格上说是物理和化学的综合问题。假设燃料二甲醚为1 kg，则我们只要知道电池的输出电能就能算出能量密度。1 kg二甲醚的物质的量为，1 kg二甲醚产生的电量为×12 mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷，那么1 kg二甲醚所产生的电荷为×12×96 500 C·mol－1。根据电能公式W＝UQ算出电能，再求出能量密度即可，且由此式得出的结果单位为J，要换算为kW·h。
7．金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．金属M作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．电池总反应式：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2
【答案】B
【解析】
金属(M)－空气电池中M失电子作负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气中的氧气得电子作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C正确；电池总反应式为2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，故D正确。
8．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．b为CH4，a为空气
B．CO向正极移动
C．此电池在常温下也能工作
D．正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO
【答案】 D
【解析】
电极反应式如下：
负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O
正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO
根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。
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