2018届一轮复习人教版原电池化学电源学案(5) 21页

学案一　原电池工作原理及应用 ‎ ‎ ‎ ‎1．概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。‎ ‎2．构成条件 反应 能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)‎ 电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)‎ 闭合 回路 ‎①电解质溶液 ‎②两电极直接或间接接触 ‎3.工作原理(可用简图表示如下)‎ ‎(1)电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。‎ ‎(2)离子移动方向 阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。‎ ‎(3)两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。‎ 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。‎ 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。‎ ‎4．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不同点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 区域 ‎[对点练习]‎ ‎1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(　　)‎ ‎(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强(　　)‎ ‎(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应(　　)‎ ‎(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长(　　)‎ ‎(5)在“锌—硫酸铜溶液—铜”原电池中，锌为负极，发生还原反应(　　)‎ ‎(6)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动(　　)‎ ‎(7)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极(　　)‎ ‎(8)Mg比Al活泼，二者形成原电池时，一定是Mg做负极(　　)‎ ‎(9)电子流出的极是原电池的正极(　　)‎ ‎(10)Al比Cu活泼，二者形成原电池时，一定是Al做负极(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　‎ ‎(7)×　(8)×　(9)×　(10)×‎ ‎2．[双选](2016·海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn为电池的负极 B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH－向负极迁移 解析：选AD　A项，根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，发生氧化反应，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B项，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C项，由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D项，电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。‎ ‎[拓展归纳]‎ 原电池正、负极的判断 ‎ ‎ 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性A＞B。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由 D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是 (　　)‎ A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E 解析：选B　金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A→B原电池，A为负极；C→D原电池，C为负极；A→C原电池，A为负极；B→D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性：A>C>D>B>E。‎ 由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。‎ ‎[对点练习]‎ ‎2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是(　　)‎ A．加入少量稀NaOH溶液 B．加入少量CH3COONa固体 C．加入少量NH4HSO4固体 ‎ D．加入少量CuSO4溶液 解析：选D　A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响H2的生成量，正确。‎ 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。‎ ‎[对点练习]‎ ‎3．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(　　)‎ A．与石墨棒相连 B．与铜板相连 C．埋在潮湿、疏松的土壤中 D．与锌板相连 解析：选D　A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与铁中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子作负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。‎ ‎4.‎ 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称________________________。‎ 解析：铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：N　牺牲阳极的阴极保护法 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：‎ ‎[对点练习]‎ ‎5．某原电池总反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　)‎ 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3‎ Fe(NO3)2‎ CuSO4‎ Fe2(SO4)3‎ 解析：选D　由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。‎ ‎6．某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：‎ ‎(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。‎ ‎(2)发生氧化反应的电极反应式为______________________________________________。‎ ‎(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或“无”)电流通过。‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________(填“正”或“负”)极。‎ 解析：‎ ‎(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。‎ 答案：(1)‎ ‎(2)2I－－2e－===I2　(3)无　(4)负 ‎[学案验收·块块过]　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2016·全国甲卷)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 解析：选B　MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。‎ ‎2．(2015·天津高考)‎ 锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：选C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。‎ ‎3．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ ‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：选B　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ ‎4．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极 B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋‎ D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子 解析：选C　该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。‎ ‎5．如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是(　　)‎ A．外电路的电流方向为X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 解析：选D　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，活泼性强的作负极，D项正确。‎ ‎6．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上带导管的塞子，一定时间内测定生成H2的体积。甲：加入50 mL、pH＝3的盐酸；乙：加入50 mL、pH＝3的醋酸；丙：加入50 mL、pH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终止时，生成的H2一样多，且无剩余的锌。回答下列问题：‎ ‎(1)开始时反应速率的大小关系为_________________________________________。‎ ‎(2)三支试管中参加反应的锌的质量大小关系为________________。‎ ‎(3)反应终止，所需的时间关系为_________________________________________。‎ ‎(4)在反应过程中，乙、丙速率不同的原因是_______________________________。‎ 解析：(1)开始时，溶液中的c(H＋)相同，因此反应速率相同。(2)由于生成的H2一样多，且无剩余的锌，因此与酸反应的Zn的量相同，考虑到丙中少量的锌与CuSO4发生了反应，因此有甲＝乙＜丙。(3)由于丙中形成原电池能加快反应速率，且醋酸在反应过程中不断电离出H＋，因此反应所需的时间关系为甲＞乙＞丙。‎ 答案：(1)甲＝乙＝丙　(2)甲＝乙＜丙　(3)甲＞乙＞丙 ‎(4)在丙中Cu2＋‎ 被Zn置换出来后，形成Zn醋酸Cu原电池，使反应速率加快，反应时间缩短 学案二　化学电源(含电极反应式的书写、新型化学电源)‎ ‎ ‎ ‎1．一次电池 ‎(1)碱性锌锰干电池 正极：MnO2；负极：Zn 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===‎ ‎2MnOOH＋2OH－；‎ 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===‎ Zn(OH)2‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。‎ ‎(2)锌银电池 锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：‎ 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎ 　　2.二次电池(以铅蓄电池为例)‎ ‎ ‎ ‎(1)放电时的反应 ‎①负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)。‎ ‎②正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===‎ PbSO4(s)＋2H2O(l)(还原反应)。‎ ‎③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(还原反应)。‎ ‎②阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋‎ ‎4H＋(aq)＋SO(aq)(氧化反应)。‎ ‎③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋‎ ‎2H2SO4(aq)。‎ 可以把充、放电反应写成一个可逆反应方程式：‎ ‎2PbSO4(s)＋2H2O(l) Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)‎ ‎3．一般电极反应式的书写 ‎(1)书写步骤 ‎ (2)常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－‎ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋‎ 水溶液 不能出现O2－‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．(2017·河北衡水中学调研)图a所示的酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程中产生MnOOH，下列说法不正确的是(　　)‎ 部分化合物的溶解度数据见下表：‎ 温度/℃化合物 ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ NH4Cl ‎29.3‎ ‎37.2‎ ‎45.8‎ ‎55.3‎ ‎65.6‎ ‎77.3‎ ZnCl2‎ ‎343‎ ‎395‎ ‎452‎ ‎488‎ ‎541‎ ‎614‎ A．图a中电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnOOH B．利用干电池，高温电解H2OCO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1‎ C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离 D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法 解析：选B　在干电池中，正极得到电子，电极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnOOH，A正确；根据装置图可知阴极是水、二氧化碳得到电子，生成H2和CO，阳极是O2－失去电子生成O2，总反应为H2O＋CO2通电,H2＋CO＋O2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶‎ ‎1，B错误；氯化锌和氯化铵的溶解度受温度影响变化不同，两者可以通过重结晶法分离，C正确；在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以可以采用加热的方法得到较纯净的二氧化锰，D正确。‎ ‎2．(2016·四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 解析：选C　A项，原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B项，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C项，充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ ‎[规律方法]‎ ‎(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、放电的反应不能理解为可逆反应。‎ ‎(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。‎ ‎(3)电极的连接方法。‎ ‎ ‎ ‎1．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。‎ 酸性 碱性 负极 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极 O2＋4H＋＋4e－===‎ ‎　　　　　2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池总 反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎2.甲烷燃料电池 试分析不同环境下的甲烷燃料电池的电极反应式。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋；‎ 正极：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O；‎ 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。‎ ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；‎ 正极：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－；‎ 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O；‎ 正极：2O2＋8e－===4O2－；‎ 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O；‎ 正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO；‎ 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。‎ ‎3．三步突破燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。‎ 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①‎ CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②‎ ‎①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。‎ 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：‎ ‎(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O；‎ ‎(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－；‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：‎ O2＋4e－===2O2－；‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：‎ O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式 电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．该电池不能在高温下工作 B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋‎ C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室 D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广 解析：选C　高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。‎ ‎2．(2016·浙江高考)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)‎ A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高 C．M空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析：选C　金属M失电子作负极，由总反应式4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n推出正极反应物是O2。多孔石墨电极主要是增大接触面积，有利于气体的扩散与反应，A项正确；单位质量释放电能最大也就是转移电子数最多，转移相同电子数所需Al的质量最小，也就是理论比能量最高，B项正确；中间是阴离子交换膜，所以Mn＋不会转移到正极参与反应，正极反应式应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；Mg空气电池中，容易在负极生成Mg(OH)2沉淀，采用阳离子交换膜，则Mg2＋转移到正极反应生成沉淀，同时负极区不能显碱性，D项正确。‎ ‎“膜电池”‎ 离子交换膜是一种含离子的基团，对溶液里的离子具有选择透过的高分子膜，如阳离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过，而阴离子受负电荷基团的排斥不能透过交换膜。膜电池中的膜最常见的有“质子交换膜”、“阳离子交换膜” “阴离子交换膜”，膜的主要作用是平衡电解质溶液的电荷守恒。质子交换膜只能传导质子，阳离子交换膜只能传导阳离子，阴离子交换膜只能传导阴离子。　　　　 ‎ ‎[学案验收·块块过]‎ ‎1.(2017·福建泉州模拟)引爆导弹、武器的工作电源通常是Ca/PbSO4热电池，其装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式为Ca－2e－===Ca2＋‎ B．放电过程中，Cl－向PbSO4极移动 C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb D．常温下，该电池不能引爆导弹 解析：选D　A项，Ca作负极，失电子，错误；B项，放电过程中，Cl－向负极(Ca极)移动，错误；C项，正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，故每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，即10.35 g，错误；D项，常温下，LiClKCl不能熔化，不能形成原电池，故不能引爆导弹，正确。‎ ‎2．美国加州Miramar海军航空站安装了一台250 ‎ kW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H2, 电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。则下列推断中正确的是(　　)‎ A．正极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．当电池生成1 mol H2O时，转移4 mol电子 C．放电时CO向负极移动 D．放电时CO向正极移动 解析：选C　总反应减去负极反应求得正极反应为：O2＋4e－＋2CO2===2CO，故A项错误；由总反应可知每生成1 mol 水，转移2 mol电子，故B项错误；放电时，CO向负极移动，C项正确；D项错误。‎ ‎3．(2016·全国丙卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 解析：选C　A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)。D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。‎ ‎4．(2017·济宁模拟)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O=== VO＋2H＋＋V2＋‎ A．放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极 ‎ B．放电时每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化 C．充电时阳极附近溶液的酸性减弱 D．充电时阳极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 解析：选B　放电时发生的反应为VO＋2H＋＋V2＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，阴离子移向负极，A错误；负极V2＋被氧化成V3＋，每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化，B正确；充电时的总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O === VO＋2H＋＋V2＋。阳极反应为VO2＋＋H2O－e－ === VO＋2H＋阳极附近溶液的酸性增强，C、D错误。‎ ‎5．(2017·黑龙江大庆模拟)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，空气极为负极 B．放电时，电池反应为4Li＋O2===2Li2O C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液 解析：选D　A项，放电时，Li极为负极，错误；B项，放电时，电池反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，错误；C项，因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D项，水性电解液中有沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确。‎ ‎6．“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)2‎ A．放电时，NiOOH发生氧化反应 B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极 C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ 解析：选C　放电时，NiOOH在正极上得电子变成Ni(OH)2，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。‎ ‎7．(2014·新课标卷Ⅱ)如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(　　)‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 解析：选C　图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D项，放电时为原电池，Li＋为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。‎ ‎8．按要求写出电极反应式或总反应方程式。‎ ‎(1)肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)K2FeO4Zn可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为____________________，该电池总反应的离子方程式为_______________________。‎ ‎(3)铝电池性能优越，AlAg2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示(其中隔膜两侧的电解质溶液均为NaOH/NaAlO2溶液)。该电池反应的化学方程式为____________________。‎ 解析：(1)肼_空气燃料电池是一种碱性电池，O2在正极反应，故负极是肼发生反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。(2) K2FeO4Zn组成碱性电池，K2FeO4在电池中作正极材料，FeO中＋6价铁元素被还原为Fe(OH)3中＋3价铁元素，其电极反应式为FeO ＋ 3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－‎ ‎；总反应的离子方程式也可写出，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3 和Zn(OH)2。(3)Al作负极，Ag2O/Ag作正极，NaOH和NaAlO2溶液是电解质溶液，所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O。‎ 答案：(1)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O ‎(2) FeO＋ 3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－‎ ‎2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－ (3)2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O ‎9．燃料电池的类别，按电解质类型可分为碱性燃料电池(AFC)、酸性燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。‎ 如图所示为燃料电池工作原理的一种示意图。则：‎ ‎(1)电极a为________极，电极b为________极。‎ ‎(2)在示意图上标出外电路中电子的流动方向。‎ ‎(3)以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式(填入表格中)。‎ 答案：(1)负　正　(2)由a流向b(在图中画出即可)‎ ‎(3)①O2＋4e－＋4H＋===2H2O ‎2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋‎ ‎2CO＋O2===2CO2‎ ‎②O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎2CO－4e－＋8OH－===2CO＋4H2O ‎2CO＋O2＋4OH－===2CO＋2H2O ‎③O2＋4e－===2O2－　2CO－4e－＋2O2－===2CO2‎ ‎2CO＋O2===2CO2‎ ‎④O2＋4e－＋2CO2===2CO ‎2CO－4e－＋2CO===4CO2　2CO＋O2===2CO2‎ ‎[课时小测试]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　)‎ A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓‎ C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 解析：选A　正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；铝作负极，铝失电子，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，B项错误；在碱性时总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO＋2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。‎ ‎2．(2015·江苏高考)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CH4＋H2O3H2＋CO，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H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：选D　A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH－，因此OH－不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，CO应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2得电子和CO2生成CO，正确。‎ ‎3．(2016·上海高考)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)‎ A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋)‎ C．c(H＋) D．c(SO)‎ 解析：选C　该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H＋得电子变为H2，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。‎ ‎4．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5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 解析：选B　原电池的正极得电子，发生还原反应，A错误；阳离子向正极移动，C错误；Ag化合价升高生成AgCl，AgCl是氧化产物，D错误。‎ ‎5．(2017·河南新乡模拟)下列有关对如图所示铜锌原电池装置叙述正确的是(　　)‎ A．该电池通过阳离子的移动，保持溶液中电荷平衡 B．电池工作时，电流表指示出从Zn极到Cu极的电流方向 C．电池工作过程中，乙池的c(SO)逐渐减小 D．电池工作一段时间后，甲池中溶液质量明显增大 解析：选A　甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液电荷守恒，故A正确；锌为负极，铜为正极，电流表指示出从Cu极到Zn极的电流方向，故B错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c(SO)不变，故C错误；甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2＋与放电的Cu2＋的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故D错误。‎ ‎6．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是(　　)‎ A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA 解析：选B　该反应中，NO2中N元素化合价由＋4价变为0价、NH3中N元素化合价由－3价变为0价，所以通入NO2的电极是正极、通入NH3的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止NO2反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算反应转移的电子数，故D错误。‎ ‎7.‎ 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　)‎ A．b电极上发生氧化反应 B．a电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．放电时，电流从a电极经过负载流向b电极 D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 解析：选B　A项，b电极上发生还原反应，错误；C项，放电时，a电极为负极，b电极为正极，电子从a电极经过负载流向b电极，电流方向与其相反，错误；D项，其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，错误。‎ ‎8．(2017·山西孝义模拟)某充电宝锂离子电池的总反应为nLi＋Li1－nMn2O4‎ ‎ A．锂离子电池放电时Li＋向正极迁移 B．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－ne－===Li1－nMn2O4＋nLi C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ 解析：选B　A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极移动，正确；B项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li＋＋e－===Li，错误；C项，因为锂比Ni(OH)2易失电子，所以锂离子电池放电给镍氢电池充电，正确；D项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，正确。 ‎ ‎9．已知高能锂电池的总反应式为2Li＋FeS===Fe＋Li2S[LiPF6、SO( CH3)2为电解质]，用该电池为电源进行如图的电解实验，电解一段时间测得甲池产生标准状况下H2 4.48 L，下列有关叙述不正确的是(　　)‎ A．从隔膜中通过的离子数目为0.4NA B．若电解过程体积变化忽略不计，则电解后甲池中溶液浓度为4 mol·L－1‎ C．A电极为阳极 D．电源正极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－===Fe＋Li2S 解析：选C　由反应FeS＋2Li===Fe＋Li2S可知，Li被氧化，应为原电池的负极，FeS被还原生成Fe，为原电池的正极，正极反应为FeS＋2e－===Fe＋S2－；A连接原电池负极，则A为阴极，产生氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，转移0.4 mol电子，生成0.4 mol OH－，则阳离子交换膜中通过的K＋数为0.4 mol，通过的离子数目为0.4NA，电解后甲池中，c(OH－)＝＝4 mol·L－1。‎ ‎10．液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时阳极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋‎ B．充电时电极a为外接电源的负极 C．放电时Br－向右侧电极移动 D．放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大 解析：选D　如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，溴为原电池的正极，电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为2Br－－2e－===Br2，故A错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极a为外接电源的正极，故B错；放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以Br－不能向右侧电极移动，故C错；放电时左侧生成Br－，右侧生成Zn2＋，所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大，故D正确。‎ ‎11．(2017·浙江金华十校联考)如图所示，是原电池的装置图。请回答：‎ ‎(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为____________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”、“降低”或“基本不变”)。‎ ‎(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为________。‎ ‎(3)若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为________________________________________________________________________。‎ 反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”、“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：‎ 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为___________________________________________________。‎ 若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为________ L。‎ 解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高；(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液；(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小；(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 ‎(2)Cu　石墨　FeCl3溶液 ‎(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小 ‎(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2‎ ‎12．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。‎ ‎(1)判断电极名称：电极(Ⅰ)为________，理由是________________________________；‎ 电极(Ⅱ)为____________，理由是_____________________________________。‎ ‎(2)微生物燃料电池需要选择合适的温度，理由是_________________________________。‎ ‎(3)写出该微生物燃料电池的电极反应式：电极(Ⅰ)反应式为____________________________。‎ 电极(Ⅱ)反应式为____________________________________________。‎ ‎(4)“质子交换膜”允许溶液中H＋向________(电极名称)迁移，理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)若该电池生成2.24 L CO2(标准状况)，转移电子的物质的量为________。‎ ‎(6)燃料电池中，助燃剂(氧化剂)不一定是氧气。例如，以铂为电极，氢气氯气在KOH溶液中构成燃料电池，该燃料电池中负极反应式为_________________________________。‎ 燃料电池的总反应方程式为__________________________________________。‎ 解析：(1)根据图示知，电极(Ⅰ)区域：通入O2，排出水。O2―→H2O：氧元素由0价降至－2价，氧元素的化合价降低，发生还原反应。在原电池中，正极发生还原反应，故电极(Ⅰ)为正极；电极(Ⅱ)区域：在微生物作用下，葡萄糖转化成CO2。C6H12O6―→CO2，葡萄糖中碳元素的平均化合价为0，CO2中碳元素的化合价为＋4价，碳元素的化合价升高，发生了氧化反应，在原电池中，负极发生氧化反应，电极(Ⅱ)为负极。(2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性决定，在高温下微生物(主要由蛋白质组成)会发生变性，失去活性；温度太低也影响微生物的活性，导致电池工作效率低。(3)正极区，O2得电子变成O2－，O2－与H＋结合生成水；负极区，葡萄糖失去电子，生成CO2和H＋，正极、负极得失电子总数相等。(4)负极发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，所以负极区带正电荷，正极区带负电荷，H＋向正极区迁移，即向电极(Ⅰ)区迁移。(5)该电池总反应式为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，生成1 mol CO2，转移4 mol电子，当生成n(CO2)＝＝0.1 mol时，则n(e－)＝0.4 mol。(6)氢气在负极发生氧化反应 ，KOH参与反应，电池的总反应式为H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O。‎ 答案：(1)正极　氧气发生还原反应　负极　葡萄糖发生氧化反应　(2)微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的，而微生物一般在30～50 ℃活性最高，温度过高或过低均影响其活性，从而导致电池工作效率低 ‎(3)6O2＋24H＋＋24e－===12H2O　C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋　(4)电极(Ⅰ)　葡萄糖在电极(Ⅱ)失去电子，电子经外电路流向电极(Ⅰ)，使电极(Ⅰ)区带负电荷，因此H＋向电极(Ⅰ)区迁移　‎ ‎(5)0.4 mol　(6)H2－2e－＋2OH－===2H2O H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O ‎13．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。‎ ‎(1)如图为某实验小组依据氧化还原反应：______________________(用离子方程式表示)。‎ 设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________mol电子。‎ ‎(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为____________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因________________________________________，‎ 用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式__________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式______________________________________________________。‎ ‎(3)‎ 如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________________，电极反应式为______________；乙装置中石墨(1)为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为____________________________________________，产物常用 ‎__________________检验，反应的离子方程式为__________________________。‎ 解析：(1)设导线中通过的电子的物质的量为x，则负极减少28x g·mol－1，正极增重32x g·mol－1,28x＋32x＝12，x＝0.2 mol。(2)NH4Cl水解溶液显酸性，正极上H＋得电子，负极上Fe失电子生成Fe2＋。Cl2将Fe2＋氧化为 Fe3＋，Cl2过 量时，发生的反应为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋。(3)将盐桥改为铜丝和石墨后甲装置成为原电池，乙装置成为电解池。甲中Fe为负极，Cu为正极，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，滴加酚酞后变红色。乙中石墨(1)为阴极，与铜丝相连的电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2可用湿润的淀粉KI 试纸检验。‎ 答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋‎ ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋‎ ‎(3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴 ‎2Cl－－2e－===Cl2↑　湿润的淀粉KI试纸 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎