2019届一轮复习鲁科版化学能转化为电能——电池学案 31页

第3节 化学能转化为电能——电池 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.理解原电池的构成、工作原理及应用。‎ ‎2．能书写电极反应和总反应方程式。‎ ‎3．了解常见化学电源的种类及其工作原理。‎ ‎4．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ 考点一　原电池的工作原理及应用 ‎ [思维流程]‎ 原电池的工作原理 ‎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 ‎③两电极插入电解质溶液中 ‎3．工作原理(可用简图表示如下)‎ 总反应离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑‎ ‎(1)电极 ‎①负极：失去电子，发生氧化反应；‎ ‎②正极：得到电子，发生还原反应。‎ ‎(2)电子定向移动方向和电流方向 ‎①电子从负极流出经外电路流入正极；‎ ‎②电流从正极流出经外电路流入负极；‎ 故电子定向移动方向与电流方向正好相反。‎ ‎(3)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)。‎ ‎4．注意事项 ‎(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。‎ ‎(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。‎ ‎(3)无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎5．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 正、负极电极反应，总反应式，电极现象 不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长 ‎6．原电池正、负极的判断 ‎ [注意]　原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(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)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极(×)‎ ‎(3)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(×)‎ ‎(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(√)‎ ‎2．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，电极反应式为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。‎ ‎3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　　)‎ 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　①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎[规律方法]‎ 原电池电极反应式的书写 原电池原理的四大应用 ‎1.加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。‎ ‎2．金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。‎ ‎3．比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。‎ ‎4．设计制作化学电源 ‎(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。‎ ‎(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。‎ 如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2‎ 设计的原电池为：‎ ‎[对点训练]‎ ‎4．(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t ‎)的关系，其中正确的是(　　)‎ 解析：选D　a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但ZnCu稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。‎ ‎5．(金属的防护)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。‎ ‎6．(比较金属活动性)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：‎ 实验装置 部分实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)‎ A．a>b>c>d　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：选C　把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d>a。综合所述可知活动性：d>a>b>c。‎ ‎7．(设计制作化学电源)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，设计成带盐桥的原电池。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)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、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)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3＋在正极上得电子发生还原反应，I－在负极上发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的溶液为FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极，如石墨或其他不活泼的金属。‎ ‎(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，从左到右和从右到左移动的电子数目相同，故无电流产生。‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2逆向移动，此时Fe2＋失电子，电极变成负极。‎ 答案：(1)如图 ‎(2)2I－－2e－ ===I2‎ ‎(3)无　(4)负 ‎[真题验收]‎ ‎1．(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＋获得电子变为氢气，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。‎ ‎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，错误。‎ ‎3．(2013·广东高考)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。‎ 限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。‎ ‎①完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应标注。‎ 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。‎ ‎②铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_________________________________________________。‎ ‎③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：③以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥，则除了发生电化学反应外还发生Zn和Cu2＋的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋‎ 的直接接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。‎ 答案：‎ ‎①如右图所示 ‎②有红色固体析出，负极被腐蚀 ‎③甲　电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小 考点二　形形色色的化学电源 ‎ [思维流程]‎ 一次电池 ‎1.碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：‎ 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。‎ ‎2．银锌电池 银锌电池的负极是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。‎ ‎3．锂电池 锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。其电极反应如下：‎ 负极：8Li－8e－===8Li＋；‎ 正极：3SOCl2＋8e－===SO＋2S↓＋6Cl－；‎ 总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。‎ ‎[典例1]　银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 ‎[学审题析题]‎ 第一步：审题干信息 由反应原理Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag可得负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；再由总反应式减负极反应式可得正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；由此可判断出C项正确。‎ 第二步：审装置图信息 ‎⇨由原电池装置，可判定Zn作负极(发生氧化反应)，Ag2O作正极(发生还原反应)，电解质溶液为KOH，为碱性介质；由此可判断出A、B两项正确。‎ 第三步：逐项分析定答案 由题干信息和装置图信息分析可知A、B、C三项均正确；再由总反应式可知：放电前后n(OH－)的量不变，但n(H2O)减小，故放电前后c(OH－)增大，pH升高，由此可判断D项不正确，符合题意。‎ ‎[答案]　D ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·长沙模拟)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所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，Li＋通过离子导体移向b区 B．电流由X极通过外电路移向Y极 C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．Y极每生成1 mol Cl2，a区得到2 mol LiCl 解析：选A　加入稀盐酸，在X极(正极)上生成氢气，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，为正极反应，Y极生成Cl2，为负极反应，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，原电池中电流从正极流向负极，阳离子向正极移动，则电池工作时，Li＋向正极a区移动，A错误；电流由正极X极通过外电路移向负极Y极，B正确；在X极(正极)上生成氢气，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；Y极每生成1 mol Cl2，则转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则a区得到2 mol LiCl，D正确。‎ ‎2．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－向正极迁移 解析：选A　A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.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.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。‎ 可充电电池(二次电池)‎ 铅蓄电池是最常见的二次电池，其正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质溶液为30%的稀H2SO4。总反应为 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ ‎[典例2]　(2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，正极可发生反应：‎ ‎2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 ‎[学审题析题]‎ 第一步：审题干信息 ‎①由题干中的电池反应16Li＋xS8===8Li2Sx可得，负极反应式：16Li－16e－===16Li＋，再由总反应式减负极反应式，可得正极反应式：xS8＋16Li＋＋16e－===8Li2Sx；‎ ‎②电极a常用掺有石墨烯的S8，其原因是增加电极a的导电性，故C项正确。‎ 第二步：审装置图信息 第三步：逐项分析定答案 由题干信息可知C项正确；由装置图信息可知A项正确；当外电路流过0.02 mol电子时，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，故B项正确；由电池充电为电解原理可知，阳极发生氧化反应，是放电时正极反应的逆反应；阴极发生还原反应，是放电时负极反应的逆反应。故充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，D项错误，符合题意。‎ ‎[答案]　D ‎[规律方法]　“加减法”书写新型化学电源电极反应式 若已知电池反应的总反应式，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，由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。‎ 示例：‎ ‎(1)总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。‎ ‎(2)写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。‎ 如Li－e－===Li＋(负极)。‎ ‎(3)利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。‎ ‎[对点训练]‎ ‎3．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。‎ ‎4．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．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ 燃料电池 燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出燃料电池反应的总反应式 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＋2H2O①‎ CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②‎ ‎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。‎ ‎[典例3]　(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 ‎[学审题析题]‎ 第一步：审题获取解题信息 由题干信息可知此装置为燃料电池 第二步：逐项分析定答案 在审题环节中可得出D项正确；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，故A项错误；由于熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，再由审题中可知电极反应式为CO＋H2＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，故B项错误；CO为阴离子，电池反应时应向负极(电极A)移动，故C项错误。‎ ‎[答案]　D ‎[对点训练]‎ ‎5．(2018·汕头模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。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．电子从b流出，经外电路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋‎ C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜 解析：‎ 选B　b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SO，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H＋通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D错误。‎ ‎6.(2018·哈尔滨模拟)新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知硼氢化钠中氢为－1价)，有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性 B．电池负极区的电极反应：BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA个 解析：选B　A项，电极B采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，正确；C项，放电时， Na＋向正极移动，错误；D项，在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数＝6 mol·L－1×1 L×2×NA/mol＝12NA，错误。‎ ‎[真题验收]‎ ‎1．(2016·全国卷Ⅱ)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．(2016·全国卷Ⅲ)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)。‎ ‎3．(1)(2017·北京高考)可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生。‎ 其中甲溶液是________，操作及现象是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)(2016·江苏高考)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3＋，其电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)(2016·天津高考)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。‎ 与汽油相比，氢气作为燃料的优点是____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(至少答出两点)。‎ 但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)(2015·四川高考)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。正极反应式是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)(2015·海南高考)下图所示原电池正极的反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)FeSO4‎ 溶液　分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深 ‎(2)Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O ‎(3)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)　H2－2e－＋2OH－===2H2O ‎(4)FeS2＋4e－＋4Li＋===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－)‎ ‎(5)Ag＋＋e－===Ag 考点三　金属的电化学腐蚀与防护 ‎ [思维流程]‎ ‎1．金属腐蚀的类型 ‎(1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 金属失电子变成金属阳离子而被氧化(M－ne－===Mn＋)‎ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ‎(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)‎ 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3)‎ 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 总反应式 Fe＋2H＋===‎ Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===‎ ‎2Fe(OH)2‎ 联系 吸氧腐蚀更普遍 ‎[注意]　铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(‎ 铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎2．金属腐蚀的一般规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎3．金属腐蚀的防护措施 ‎(1)改变金属的内部结构 可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。‎ ‎(2)覆盖保护层 可以通过喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。‎ ‎(3)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 ‎——原电池原理 负极 比被保护金属活泼的金属 正极 被保护的金属设备 外加电流的阴极保护法 ‎——电解原理 阴极 被保护的金属设备 阳极 惰性金属 ‎[典例]　(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎[学审题析题]‎ 第一步：通过题干的文字叙述可获取信息 为了保护钢管桩不受海水腐蚀应作阴极，而高硅铸铁为阳极，且不参与电极反应。‎ 第二步：通过读图可验证从题干获取信息是否正确 由图可得钢管桩为阴极，高硅铸铁为阳极，且为惰性阳极，海水为电解质溶液，其阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ 第三步：逐项分析定答案 钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，钢管桩为阴极被保护，铁不容易失去电子，A项正确；‎ 阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；‎ 高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；‎ 根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎[答案]　C ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·汕头一模)在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是(　　)‎ A．按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可采用酒精灯加热具支试管的方法 B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁 C．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D．图Ⅲ装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑 解析：选D　具支试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，A项错误；在铁腐蚀的原电池反应中，铁作负极，B项错误；负极电极反应式为Al－3e－===Al3＋，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，C项错误，D项正确。‎ ‎2．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法错误的是(　　)‎ A．正极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－‎ B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀 C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 解析：选C　原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，故A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B正确；由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，故C错误；管道上刷富锌油漆，形成ZnFe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，故D正确。‎ ‎[真题验收]‎ ‎(2015·重庆高考)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。‎ ‎(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第____周期。‎ ‎(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为________。‎ ‎(3)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是________。‎ A．降低了反应的活化能　　 B．增大了反应的速率 C．降低了反应的焓变 D．增大了反应的平衡常数 ‎(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为________________________。‎ ‎(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中，负极是______(填图中字母“a”或“b”或“c”)；‎ ‎②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为__________________________________________；‎ ‎③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。‎ 解析：(1)铜位于元素周期表的第4周期。‎ ‎(2)119 g Sn的物质的量为1 mol,20.7 g Pb的物质的量为0.1 mol，因此Sn和Pb原子的数目之比为10∶1。‎ ‎(3)催化剂能降低反应的活化能并增大化学反应速率，但不改变平衡常数和反应的焓变，所以A、B正确。‎ ‎(4)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化学方程式为Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。‎ ‎(5)①负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎②正极产物为OH－，负极产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。‎ ‎③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。‎ 答案：(1)4　(2)10∶1　(3)AB ‎(4)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O ‎(5) ①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓‎ ‎③0.448‎ ‎[综合演练提能]　‎ ‎[课堂巩固练]‎ ‎1.如图是自来水表的常见安装方式。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．发生腐蚀过程中，电子从接头流向水表 B．腐蚀时，铁接头发生的是还原反应 C．腐蚀时铜质水表发生的电极反应为 ‎2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ D．腐蚀过程还涉及到反应：‎ ‎4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3‎ 解析：选B　构成原电池，腐蚀铁，保护铜，电子从接头流向水表，故A正确；腐蚀时，铁接头是负极，发生的是氧化反应，故B错误；水表发生了吸氧腐蚀，氧气在水表的表面得电子，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故C正确；负极放电产生的Fe2＋与正极产生OH－结合成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以腐蚀过程还涉及到反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，故D正确。‎ ‎2．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是(　　)‎ A．锌为正极，Ag2O为负极 B．锌为负极，Ag2O为正极 C．原电池工作时，将电能转化成化学能 D．原电池工作时，负极区溶液pH增大 解析：选B　根据化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，溶液pH减小，故D错误。‎ ‎3.(2018·茂名一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　)‎ A．电池工作时，正极附近的pH降低 B．当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移 C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作 解析：选C　电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，电路中转移4 mol电子，生成4 mol OH－，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。‎ ‎4.(2018·青岛模拟)ZnZnSO4PbSO4Pb电池装置如图，下列说法错误的是(　　)‎ A．SO从右向左迁移 B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb C．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变 D．若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO通过离子交换膜 解析：选B　锌是负极，SO从右向左迁移，A正确；电池的正极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，B错误；左边锌失去电子转化为ZnSO4，ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C正确；若有6.5 g锌即0.1 mol锌溶解，根据电荷守恒可知有0.1 mol SO通过离子交换膜，D正确。‎ ‎5．(2018·合肥模拟)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。该电池的总反应方程式：xZn＋Zn1－xMn2O4 ZnMn2O4(0B>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。‎ ‎2．(2018·厦门模拟)将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液 B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 解析：选D　A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。‎ ‎3．用如图所示装置研究电化学原理，下列分析中错误的是(　　)‎ 选项 连接 电极材料 分析 a b A K1K2‎ 石墨 铁 模拟铁的吸氧腐蚀 B K1K2‎ 锌 铁 模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法 C K1K3‎ 石墨 铁 模拟电解饱和食盐水 D K1K3‎ 铁 石墨 模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法 解析：选D　若K1、K2连接，a为石墨，b为铁，该装置形成原电池，由于饱和食盐水呈中性，此时铁发生吸氧腐蚀，A正确；若K1、K2连接，a为锌，b为铁，该装置形成原电池，Zn的活泼性强于Fe，则Zn作负极，发生氧化反应而被腐蚀，Fe作正极受到保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确；若K1、K3连接，a为石墨，b为铁，该装置形成电解池，a极与电源的正极相连，b极与电源的负极相连，则a极为阳极，b极为阴极，电解的总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，C正确；若K1、K3连接，a为铁，b为石墨，该装置形成电解池，则Fe作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，而外加电流的阴极保护法中，被保护的金属应与电源的负极相连，D错误。‎ ‎4.近年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．左边为该电池的负极 B．该电池可在高温环境下使用 C．该电池负极反应为H2－2e－===2H＋‎ D．该电池正极反应为O2＋4e－===2O2－‎ 解析：选C　由电池示意图可知，H2→H＋，是H2被氧化的过程，通入H2的一极为原电池的负极，发生反应：H2－2e－===2H＋；O2→H2O，是O2被还原的过程，通入O2的一极为原电池的正极，发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A、D错误，C正确；该电池包括两个涂覆着酶的电极，高温下会使酶变性，不能在高温下使用，B错误。‎ ‎5.(2018·兰州一中月考)硼化钒(VB2)－空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如图，该电池工作时总反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是(　　)‎ A．电极a为电池负极，发生还原反应 B．每消耗1 mol VB2转移6 mol电子 C．电池工作时，OH－向电极a移动 D．VB2极发生的电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O 解析：选D　由题图可知，空气通入电极a，显然电极a为正极，发生还原反应，A错误；4 mol VB2发生反应时消耗11 mol O2，同时转移44 mol电子，故消耗1 mol VB2时转移11 mol电子，B错误；电池工作时，阴离子(OH－)向负极(VB2极)移动，C错误；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，用总反应式减去正极反应式的11倍即得负极反应式，故VB2在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O，D正确。‎ ‎6．(2018·福建四地六校联考)新装修的房屋会释放出有毒的甲醛气体。银Ferrozine法检测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．其他条件相同，甲醛浓度越小，所得有色配合物溶液的吸光度越大 B．电池正极的电极反应式为Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O C．30 g HCHO被氧化时，理论上电路中通过2 mol电子 D．理论上，消耗HCHO和消耗Fe3＋的物质的量之比为4∶1‎ 解析：选B　HCHO中C为0价。该检测过程涉及的化学反应为2Ag2O＋HCHO===4Ag＋CO2＋H2O，Ag＋Fe3＋===Ag＋＋Fe2＋，Fe2＋与Ferrozine形成有色配合物。吸光度与有色物质的浓度成正比，根据反应式可推出吸光度与甲醛的浓度成正比，A项错误；负极的电极反应式为HCHO－4e－＋H2O===CO2＋4H＋，正极的电极反应式为2Ag2O＋4e－＋4H＋===4Ag＋2H2O，B项正确；n(HCHO)＝＝1 mol，负极消耗1 mol HCHO，理论上电路中通过4 mol电子，C项错误；HCHO→4Ag→4Fe2＋，1 mol HCHO完全反应，理论上能生成4 mol Ag，消耗4 mol Fe3＋，D项错误。‎ ‎7．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是(　　)‎ A．电池放电时，正极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4‎ B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移 C．电池充电时，阳极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg D．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4‎ 解析：选A　A项，电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4‎ ‎，正确；B项，电池工作时，阳离子向正极移动，错误；C项，充电时，阳极发生氧化反应，错误；D项，电池充电时，阴极发生还原反应，Mg为阴极，生成金属镁，错误。‎ ‎8．(2018·江淮十校联考)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O设计的电池装置如图所示，该装置既能有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．电极A上发生氧化反应，电极B为正极 C．电极A的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有2.24 L(标准状况)NO2被处理时，转移电子0.4 mol 解析：选C　由已知反应可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，电流由正极经导线流向负极，A、B项正确；电解质溶液呈碱性，则电极A的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C项错误；当有标准状况下2.24 L(0.1 mol)NO2被处理时，转移电子为0.1 mol×(4－0)＝0.4 mol，D项正确。‎ ‎9.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”NaCO2电池。放电时该电池“吸入”CO2，充电时“呼出”CO2。吸入CO2时，其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中，有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是(　　)‎ A．“吸入”CO2时，钠箔为正极 B．“呼出”CO2时，Na＋向多壁碳纳米管电极移动 C．“吸入”CO2时的正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C D．标准状况下，每“呼出”22.4 L CO2，转移电子0.75 mol 解析：选C　“吸入”CO2时，是原电池，根据图示，钠变成了Na＋，被氧化，钠箔为负极，故A项错误；“呼出”CO2时，是电解池，阳离子向阴极移动，Na＋向钠箔电极移动，故B项错误；放电时该电池“吸入”CO2，吸收的CO2有转化为Na2CO3固体，有转化为C，正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3‎ ‎＋C，故C项正确；标准状况下，22.4 L CO2的物质的量为1 mol，根据2Na2CO3＋C－4e－===4Na＋＋3CO2↑，可知每“呼出”1 mol CO2，转移电子 mol，故D项错误。‎ ‎10．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，在碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，B项错误；在碱性电解质溶液中总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O===4[Al(OH)4]－，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。‎ ‎11．(2018·太原模拟)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．负极附近溶液的pH增大 B．正极的反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．电池工作时，BO通过质子交换膜向正极移动 D．消耗3.1 g氨硼烷，理论上转移0.2 mol电子 解析：选B　根据装置图可知，电池负极反应为NH3·BH3－6e－＋2H2O===NH4BO2＋6H＋，正极反应为3H2O2＋6e－＋6H＋===6H2O。根据负极反应，负极附近溶液的pH减小，故A错误，B正确；电池工作时，BO不能通过质子交换膜，故C错误；消耗3.1 g氨硼烷，理论上转移0.6 mol 电子，故D错误。‎ ‎12．(2018·陕西一检)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，电极A为正极 B．充电时，Na＋从电极A向电极B迁移 C．充电时，电极B反应式为S－2e－===xS D．该电池工作的适宜温度应控制在25 ℃左右 解析：选C　放电时，熔融Na发生氧化反应，电极A为负极，A项错误；充电时，电极A为阴极，电极B为阳极，电解池中阳离子从阳极向阴极迁移，B项错误；充电时，阳极上S失电子，发生氧化反应，电极反应式为S－2e－===xS，C项正确；该电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠分别作为两个电极的反应物，因此该电池工作时应保证Na、S均为熔融状态，而25 ℃左右时Na、S均为固态，D项错误。‎ ‎13．一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾 反应使共晶盐融化。下列说法正确的是(　　)‎ A．LiSi合金为该热电池的正极 B．电池放电时，Cl－移向LiV3O8电极 C．LiClKCl共晶盐可用LiCl和KCl的混合水溶液代替 D．放电时，正极反应式为LiV3O8＋xLi＋＋xe－===Li1＋xV3O8‎ 解析：选D　由电池总反应可知，Li被氧化生成Li＋，故LiSi 合金是该热电池的负极，LiV3O8是正极，A错误；电池放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故Cl－移向LiSi合金电极，B错误；Li是活泼金属，可与水反应生成LiOH和H2，故不能用LiCl和KCl的混合水溶液代替LiClKCl共晶盐，C错误；放电时，正极上LiV3O8得电子被还原，则电极反应式为LiV3O8＋xLi＋＋xe－===Li1＋xV3O8，D正确。‎ ‎14．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。‎ ‎(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为________________________________。‎ ‎(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________，‎ 使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是__________________。‎ ‎(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________，‎ 通过质子交换膜的离子是________。‎ ‎(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为____________________________。‎ 解析：(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。‎ ‎(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH，所以电池工作过程中碱性会不断降低。‎ ‎(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；质子交换膜能够使质子(H＋)通过。‎ ‎(4)根据图示可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，所以CO向电极a移动；电极b为正极，由图示可知，CO2也参与了正极的反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ 答案：(1)氧气 ‎(2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O　空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH ‎(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋‎ ‎(4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO ‎15．氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：‎ ‎(1)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。‎ 已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)　ΔH1＝－19.5 kJ·mol－1‎ ‎②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534.2 kJ·mol－1‎ 写出肼和N2O4反应的热化学方程式：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)肼－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________________________________________________________________________。‎ ‎(3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气构成，以强碱作电解质溶液的新型手机电池，充一次电可供手机连续使用一个月，则通入甲醇的是________(填“正”或“负”)极，写出该电池的负极反应式：_________________________________________________________。‎ ‎(4)ZnMnO2干电池应用广泛，电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。‎ ‎①该电池的负极材料是________(填名称)。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。‎ ‎②若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，则会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。‎ ‎③MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。‎ 若电路中通过4 mol电子，标准状况下产生气体的物质的量为________。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，由2×②－①得肼与N2O4反应的热化学方程式：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－1 048.9 kJ·mol－1。(2)肼在负极上参加反应，根据反应②以及环境是碱性，可知电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O。(3)根据燃料电池的原理可知，通入甲醇的一极为负极，其电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。(4)①锌是活泼金属，因此锌为负极，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极；②锌比铜活泼，能把铜置换出来，锌、铜与电解质溶液构成原电池，加快锌的腐蚀；③阳极失电子发生氧化反应，因此阳极的电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，因此电路中通过4 mol e－，生成氢气的物质的量为2 mol。‎ 答案：(1)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 048.9 kJ·mol－1‎ ‎(2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O ‎(3)负　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O ‎(4)①锌　正极　②Zn与Cu2＋反应生成Cu，Zn、Cu形成原电池而加快Zn的腐蚀　③Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋　2 mol