2019届一轮复习人教版原电池化学电源学案(5) 29页

第二节 原电池 化学电源 ‎　教材复习——打牢基础，基稳才能楼高 原电池的工作原理 ‎1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。‎ ‎2．构成条件 ‎(1)反应 能发生自发的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)‎ ‎(2)电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)‎ ‎(3)形成 闭合回路 形成需三个条件：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(以铜锌原电池为例)‎ ‎(1)两种装置 ‎(2)反应原理 电极名称 负极 正极 电极材料 片 片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 总反应 Zn＋ Cu2＋===Zn2＋＋Cu ‎(3)原电池中的三个方向 ‎①电子移动方向：从极流出沿导线流入极；‎ ‎②电流方向：从极沿导线流向极；‎ ‎③离子的迁移方向：电解质溶液及盐桥中，阴离子向极迁移，阳离子向极迁移。‎ ‎(4)盐桥的组成和作用 ‎①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。‎ ‎②盐桥的作用：‎ a．连接内电路，形成闭合回路；‎ b．平衡电荷，使原电池不断产生电流。‎ ‎(5)两种装置的比较 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，能避免能量损耗，电流稳定，且持续时间长。‎ ‎4．原电池正负极的判断 ‎1．在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身也不一定发生氧化反应，如燃料电池；但负极上一定发生氧化反应，正极上一定发生还原反应。‎ ‎2．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，不要形成活泼金属一定作负极的思维定势。　　　 　‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属 B．如图原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒 C．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能 D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应 解析：选D　A项，原电池两极也可以是同一种金属或金属和导电的非金属，错误；B项，锌棒为负极，铜棒为正极，电流由正极经外电路流向负极，错误；C项，也可能部分转化为热能，错误；D项，由放电反应知，锌元素化合价升高发生氧化反应，Ag2‎ O发生还原反应作正极，正确。‎ ‎2．有关下图所示原电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．电子沿导线由Cu片流向Ag片 B．正极的电极反应式是Ag＋＋e－===Ag C．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液 解析：选D　A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确； B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确； C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确； D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。‎ ‎3．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O>Fe3＋，设计了盐桥式的原电池。如图，盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋‎ C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 解析：选C　因为氧化性：Cr2O>Fe3＋，所以该原电池反应是Cr2O将Fe2＋氧化为Fe3＋，所以甲烧杯发生氧化反应，A错误；乙烧杯发生还原反应，电极反应为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B错误；根据以上分析，a是负极，b是正极，则电流方向是从正极向负极流动，C正确；原电池中的阴离子向负极移动，所以SO向甲烧杯移动，D错误。‎ 化学电源 ‎1．一次电池 ‎(1)碱性锌锰干电池 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 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎2．二次电池(可充电电池)‎ 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2。‎ ‎(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)。‎ ‎3．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 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－‎ ‎===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－‎ ‎===2H2O O2＋2H2O＋4e－‎ ‎===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎(1)可充电电池充电时电池负极连接电源负极，电池正极连接电源正极。‎ ‎(2)氢氧燃料电池无论以KOH溶液作电解质溶液还是以H2SO4溶液作电解质溶液，工作一段时间后，因为总反应均为2H2＋O2===2H2O，有H2O生成，使电解质溶液的浓度均降低，KOH溶液pH减小，H2SO4溶液pH增大。　　　 　‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．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Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是(　　)‎ A．Pb为正极被氧化　　　 　B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电子由Pb极流向PbO2极 解析：选D　由Pb―→PbSO4可知，Pb是负极，A错误；由电池反应可知，H2SO4不断被消耗且有H2O生成，pH不断增大，B错误；电池工作时，外电路中电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，阴离子移向Pb极，C错误、D正确。‎ ‎2．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 ‎3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电时Zn是正极 B．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ C．充电时Fe(OH)3被还原 D．充电时电解液的碱性增强 解析：选B　放电时，Zn失去电子，发生氧化反应，所以Zn作负极，A错误；根据电池总反应可知，放电时负极发生的反应是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，B正确；充电时，Fe(OH)3中Fe元素的化合价从＋3价升高到＋6价(K2FeO4)，被氧化，C错误；充电时，消耗OH－，则溶液的碱性减弱，D错误。‎ ‎3．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电极发生氧化反应 B．a电极的电极反应式：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　燃料电池燃料(N2H4)在负极(a电极)发生氧化反应：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，O2在正极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH－在正极生成，移向负极，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。‎ 原电池原理的四大应用 ‎1．设计制作化学电源 ‎2．加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。‎ ‎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．用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，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。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．将编号为①②③④的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①，①③相连时，③为正极，②④相连时，②上有气泡逸出，③④相连时，③的质量减少；据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)‎ A．①③②④　　　　　　　 　B．①③④②‎ C．③④②① D．③①②④‎ 解析：选B　①②相连时，外电路电流从②流向①，说明②是正极，①比较活泼；①③‎ 相连时，③为正极，说明①比③活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，说明②是正极，④比②活泼；③④相连时，③的质量减少，说明③是负极，③比④活泼；所以金属的活动性顺序为①③④②。‎ ‎2．选择合适的图像：‎ ‎(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是________。‎ ‎(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。‎ ‎(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。‎ 解析：(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa 与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。‎ 答案：(1)A　(2)B　(3)C ‎3．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＋在正极得电子发生还原反应，I－在负极失电子发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的电解质溶液为FeCl3。电极材料可选取惰性电极，如石墨(碳棒)或其他不活泼金属。‎ ‎(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 ‎[基础过关练]　 ‎ ‎1．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．某小组同学用如图所示装置研究电化学原理。下列关于该原电池的说法不正确的是(　　)‎ A．原电池的总反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu B．若盐桥中是KNO3溶液，则盐桥中NO移向乙烧杯 C．其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．若反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过0.2 mol电子 解析：选B　原电池的总反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋‎ ‎＋Cu，故A项正确；铁棒是负极，石墨棒是正极，盐桥中NO移向负极，故B项错误；其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C项正确；Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两电极质量的差值就是负极消耗的铁与正极生成的铜的质量之和，Fe～Cu～2e－，两电极质量相差12 g，导线中通过0.2 mol电子，故D项正确。‎ ‎3．关于铅蓄电池的说法正确的是(　　)‎ A．在放电时，正极发生的反应是 ‎ Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)‎ B．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)＋2e－ === Pb(s)＋SO(aq)‎ 解析：选B　A项，放电时正极发生还原反应，此电极反应式是氧化反应，错误；B项，铅蓄电池的负极材料是铅板，正确；C项，放电时硫酸浓度不断变小，充电时硫酸浓度不断变大，错误；D项，阳极发生的是氧化反应，此电极反应式是还原反应，错误。‎ ‎4．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为FePO4＋Li===LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是(　　)‎ A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池负极材料的质量减少 D．放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4‎ 解析：选D　根据题目信息可知，该电池的电解质为含Li＋导电固体，而且Li为活泼金属，能与硫酸反应，所以不能加入硫酸，A错误；放电时电池内部阳离子向正极移动，所以Li＋向正极移动，B错误；负极材料是石墨，充电时发生反应Li＋＋e－===Li，负极材料质量增加，C错误；根据电池反应，Fe元素化合价降低，所以正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，D正确。‎ ‎5．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。‎ ‎6．(1)能量之间可以相互转化：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________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ ‎(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在限选材料中应选________作阳极。‎ 解析：(1)①根据电子的流向知，左烧杯中电极为负极，右烧杯中电极为正极。②负极可以是Zn或Fe, 可以观察到负极逐渐溶解。③甲电池能更有效地将化学能转化为电能。(2)利用牺牲阳极的阴极保护法原理，减缓铁片的腐蚀时，选择比Fe活泼的Zn作阳极。‎ 答案：(1)①如图所示(合理即可)‎ ‎②逐渐溶解(质量减少)‎ ‎③甲　甲使用了盐桥，避免负极金属直接与溶液中的铜离子反应而造成能量损失　(2)锌片 ‎　高考研究——把握考情，方向不对努力白费 考 纲 要 求 高 频 考 点 ‎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。‎ ‎1.原电池电极反应式、总反应方程式的书写 ‎5年5考 ‎2.新型化学电源 ‎5年4考 考点一　原电池电极反应式、总反应方程式的书写 ‎ [高考这样考]‎ ‎1．(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 解析：选D　 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，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，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；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，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。‎ ‎2．(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。‎ ‎3．(2015·全国卷Ⅱ节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题：‎ ‎(1)该电池的正极反应式为______________________，电池反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。(已知F＝96 500 C·mol－1)‎ 解析：(1)酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH，则正极反应式为MnO2＋H＋＋e－===MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，结合得失电子守恒可得电池反应式为2MnO2＋2H＋＋Zn===2MnOOH＋Zn2＋。‎ ‎(2)电流强度为I＝0.5 A，时间为t＝5 min＝300 s，则通过电极的电量为Q＝It＝0.5 A×300 s＝150 C，又知F＝96 500 C·mol－1，故通过电子的物质的量为≈0.001 6 mol，则理论上消耗Zn的质量为65 g·mol－1×0.001 6 mol×≈0.05 g。‎ 答案：(1)MnO2＋H＋＋e－===MnOOH ‎2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋‎ ‎[注：式中Zn2＋可写为Zn(NH3)，Zn(NH3)2Cl2等，H＋可写为NH]‎ ‎(2)0.05‎ ‎[师说高考]‎ 知 考 情 电极反应式及总反应方程式的书写是每年高考必考内容，选择题和填空题中都会出现，常结合新型化学电源进行考查 明 学 法 根据原电池电极反应的特点，从氧化还原反应的基本原理入手，结合得失电子守恒，书写出两极反应框架，再结合电荷守恒或反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等，进行配平即可，也可灵活应用“加减法”书写 ‎[备考这样办]‎ 突破点1　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－‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·石家庄调研)某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨为正极 B．充电时，阳极质量不变 C．充电时，阴极反应为xLi－xe－===xLi＋‎ D．放电时，正极反应为xLi＋＋Li1－xCoO2＋xe－===LiCoO2‎ 解析：选D　根据装置示意图和电池放电时的总反应可知，锂离子二次电池中石墨作负极，含锂化合物作正极，A项错误；充电时，阳极发生氧化反应LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，阳极质量减小，B项错误；充电时，阴极发生还原反应6C＋xLi＋＋xe－===LixC6，C项错误；放电时，正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，D项正确。‎ ‎2．与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ 解析：根据题意可写出题给原电池的负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ ‎，总反应式为3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－。用总反应式减去负极反应式可得正极反应式为FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－。‎ 答案：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－‎ ‎3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－‎ ‎3．(1)写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：______________________________。‎ ‎(2)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________________________________________________________________________。‎ ‎(3)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应。放电时负极Al的电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6。充放电过程中，发生LiCoO2与Li1－xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：__________________________________________________________________。‎ ‎(5)如下图所示原电池正极的反应式为_____________________________________。‎ 答案：(1)H2－2e－＋2OH－===2H2O ‎(2)FeS2＋4e－＋4Li＋===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－)‎ ‎(3)Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl ‎(4)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C ‎(5)Ag＋＋e－===Ag 突破点2　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。‎ ‎[对点训练]‎ ‎4．一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，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，正确。‎ ‎5．写出甲烷燃料电池在不同环境下的电极反应式及总反应式。‎ ‎(1)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：_____________________________________________________________；‎ 正极：_____________________________________________________________；‎ 总反应式：_________________________________________________________。‎ ‎(2)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：____________________________________________________________；‎ 正极：____________________________________________________________；‎ 总反应式：________________________________________________________。‎ 答案：(1)CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－===4O2－‎ CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－＋4CO2===4CO CH4＋2O2===CO2＋2H2O 考点二　新型化学电源 ‎ [高考这样考]‎ ‎1．(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)。‎ ‎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．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。‎ ‎3．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)‎ A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 解析：选A　图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。‎ ‎[师说高考]‎ 知 考 情 新型化学电源几乎是高考每年必考，题目往往与生产、生活及新科技等相联系，题材广、信息新、陌生度大，考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识迁移的能力，具有一定的难度 明 学 法 复习时，必须熟练掌握原电池正负极的判断、电极产物的判断、溶液pH变化、离子移动方向的判断等知识，熟练书写电极反应式并能灵活运用得失电子守恒原理进行相关计算 ‎[备考这样办]‎ 角度1　正、负极的判断 负极 元素化合价升高的电极；发生氧化反应的电极 正极 元素化合价降低的电极；发生还原反应的电极 角度2　“放电”时正极、负极电极反应式的书写 ‎(1)分析物质得失电子的情况。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)对于较为复杂的电极反应，可以利用“加减法”解答。‎ 角度3　“充电”时阴极、阳极的判断 ‎(1)明确原电池放电时的正、负极。‎ ‎(2)根据电池充电时电池正极接电源正极、电池负极接电源负极的原理进行分析。‎ ‎(3)电极反应式，放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。‎ 角度4　充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。‎ ‎(1)首先应分清电池是放电还是充电。‎ ‎(2)再判断出正、负极或阴、阳极。‎ 放电 阳离子移向正极，阴离子移向负极 充电 阳离子移向阴极，阴离子移向阳极 总结 阳离子移向发生还原反应的电极；‎ 阴离子移向发生氧化反应的电极 ‎[过关这样练]‎ ‎1．(2017·盐城模拟)一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性 B．电池放电时，A极电极反应为2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx C．电池放电时，Na＋向电极A极移动 D．电池放电的总反应为2Na＋xS===Na2Sx，每消耗1 mol Na 转移2 mol电子 解析：选A　根据题图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，正极反应式为xS＋2e－===S，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na－2e－===2Na＋，B错误；放电时，Na＋向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1 mol Na转移1‎ ‎ mol电子，D错误。‎ ‎2．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。‎ ‎3．(2018·安鹤新开四校联考)硼化钒(VB2)空气电池是目前储电能力最高的电池(如图所示)，电池总反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为4VB2＋44OH－－44e－===2V2O5＋4B2O3＋22H2O B．正极反应式为11O2＋44e－＋22H2O===44OH－‎ C．OH－由负极透过选择性透过膜向正极迁移 D．电子由硼化钒电极经负载流向电极a 解析：选C　从电池的总反应看，通入空气的一极(电极a)是电池的正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－或11O2＋44e－＋22H2O===44OH－①，用电池的总反应减去①式即可得负极反应式：4VB2＋44OH－－44e－===2V2O5＋4B2O3＋22H2O，故A、B项正确；电池工作时，OH－应向负极迁移，C项错误；电子由负极经外电路流向正极，即由硼化钒电极经负载流向电极a，D项正确。‎ ‎[课堂即时练]　 ‎ ‎1．(2018·西安八校联考)甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车的最佳候选动力源，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．通氧气的一极为负极 B．H＋从正极区通过交换膜移向负极区 C．通甲醇的一极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋‎ D．甲醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极 解析：选C　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，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，B项错误；通甲醇的一极为负极，负极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，C项正确；甲醇在负极发生反应，电子经过外电路流向正极，D项错误。‎ ‎2．(2018·福建质检)我国对“可呼吸”的钠二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为4Na＋3CO22Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳钠米管中)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，钠金属片作负极，碳纳米管作正极 B．充电时，阳极反应为2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋4Na＋‎ C．放电时，Na＋从负极区向正极区移动 D．该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液 解析：选D　根据电池的总反应式可知，放电时Na发生氧化反应，则钠金属片作负极，碳纳米管作正极，A项正确；充电时，阳极上发生氧化反应，C转化为CO2，电极反应为2Na2CO3＋C－4e－===3CO2↑＋4Na＋，B项正确；放电时，Na＋从负极区向正极区移动，C项正确；金属钠能与水反应，故电解质溶液不能使用水溶液，D项错误。‎ ‎3．肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．该电池放电时，通入肼的一极为负极 B．电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NA C．通入空气的一极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变 解析：选D　该电池中肼是燃料，在负极通入，A正确；肼中氮元素的化合价是－2价，氧化产物是N2，负极反应为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑，所以每释放1 mol N2 转移的电子数为4NA ，B正确；通入空气的一极为正极，正极上O2发生还原反应，反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；电池总反应为N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，反应生成水，溶液浓度降低，电解质溶液的pH将降低，D错误。‎ ‎4．某充电宝锂离子电池的总反应为nLi＋Li1－nMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是(　　)‎ 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，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，充电时，正极接正极，负极接负极，正确；D项，放电时，正极发生还原反应，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，正确。‎ ‎5．(2018·江西五校联考)Mg－NaClO电池是一种以NaOH溶液为电解质溶液的燃料电池。下列叙述错误的是(　　)‎ A．负极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2‎ B．正极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－‎ C．电池工作时，Na＋由负极向正极迁移 D．当有2.4 g Mg完全溶解时，流经电解液的电子个数约为1.204×1023‎ 解析：选D　Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，A正确；正极发生还原反应，正极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，B正确；原电池中阳离子移向正极，Na＋‎ 由负极向正极迁移，C正确；电子无法在电解液中移动，电解液的导电靠的是离子的移动，D错误。‎ ‎6．(2018·豫北名校质评)H2S是一种剧毒气体，对H2S废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A．电池工作时，电流从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为2H2S－4e－===S2＋4H＋‎ C．当反应生成64 g S2时，电池内部释放632 kJ热量 D．当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入负极区 解析：选B　H2S发生氧化反应，电极a是负极，电子从电极a经过负载流向电极b，电流方向与电子流向相反，A错误；电极a上H2S发生氧化反应生成S2，电极反应式为2H2S－4e－===S2＋4H＋，B正确；燃料电池中化学能主要转化为电能，C错误；当电路中通过4 mol电子时，有4 mol H＋经质子膜进入正极区，D错误。‎ ‎[课下达标练]　 ‎ ‎[本节过关达标练]‎ ‎1．分析如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中铝与碱溶液反应，Mg作正极，③中铁钝化，Fe作正极，A项错误；②中铝发生氧化反应，Mg作正极，正极的电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；③中Fe作正极，铜作负极，负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C项错误；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。‎ ‎2．将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)(aq表示溶液)。若将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是(　　)‎ A．Cd作负极，Co作正极 B．原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极 C．根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动 D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液 解析：选C　在电池反应中，Co2＋得电子发生还原反应，则Co作正极、Cd作负极，A正确；放电时，电子从负极Cd沿导线流向正极Co，B正确；盐桥中阳离子向正极区(即乙池)移动、阴离子向负极区(即甲池)移动，C错误；甲池中的电极为Cd，故甲池中，电解质溶液为CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液，D正确。‎ ‎3．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．b电极上发生还原反应 B．外电路电子的流向是从a到b C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 解析：选D　根据化学方程式和图示判断，b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；b为负极，a为正极，电子从b流向a，B错误；盐桥中的SO移向乙烧杯，C错误；a极上发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。‎ ‎4．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是(　　)‎ A．溶液中OH－向电极a移动 B．电极b上发生还原反应 C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O D．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4‎ 解析：选D　电极a上NH3发生氧化反应生成N2，则电极a为负极，电极b为正极，原电池中，阴离子向负极移动，故A项正确；电极b为正极，正极上发生还原反应，B项正确；负极上NH3失电子生成N2和H2O，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C项正确；由电池反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，D项错误。‎ ‎5．(2018·巴蜀中学模拟)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则消耗氧气的体积为2.24 L C．电池总反应为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ 解析：选C　原电池中，阳离子向正极移动，A项错误；氧气得到电子被还原，若有0.4 mol电子转移，则应有0.1 mol氧气被还原，其在标准状况下的体积为2.24 L，该选项没有指明气体的温度和压强，B项错误；由酸性乙醇燃料电池的负极反应CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋可知，乙醇被氧化生成乙酸，电池总反应为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，C项正确；酸性燃料电池中，氧气在正极得到电子被还原生成水，正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误。‎ ‎6．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，其电池总反应为VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时每消耗1 mol氧化剂将转移2 mol电子 B．放电时正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极 D．充电过程中，H＋由阴极区向阳极区迁移 解析：选B　放电时每消耗1 mol氧化剂转移1 mol电子，A项错误；正极发生还原反应，由电池总反应可知，放电时正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，B项正确；电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴、阳离子的定向移动形成内电路电流，C项错误；充电过程中，阳离子向阴极移动，D项错误。‎ ‎7．(2017·孝感模拟)我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他电池，电池总反应为V2O5＋xLiLixV2O5。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电池在放电时，Li＋向负极移动 B．锂在放电时作正极，充电时作阳极 C．该电池充电时阳极的反应为 LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋‎ D．V2O5只是锂发生反应的载体，不参与电池反应 解析：选C　电池在放电时，Li＋向正极移动，A错误；锂在放电时作负极，充电时作阴极，B错误；该电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋，C正确；V2O5参与电池反应，D错误。‎ ‎8．(2018·安庆二模)锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．充电时Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B．放电时每转移2 mol电子，负极增重130 g C．充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－‎ D．若将电解液改为氯化锌溶液，放电效果更好、更安全 解析：选A　根据装置示意图可判断，右侧是负极区，故充电时Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧，A项正确；放电时负极溶解，质量减少，B项错误；充电时阴极发生还原反应，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C项错误；若将电解液改为氯化锌溶液，电解产生Cl2，会污染环境，D项错误。‎ ‎9．(2018·江西重点中学联考)以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如下图。下列说法正确的是(　　)‎ A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e－转移时，有3.2 g铜溶解 B．若以甲烷为燃料气时负极反应式：CH4＋5O2－－8e－===CO＋2H2O C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3‎ D．空气极发生的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO 解析：选D　因为电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的Zn、Fe等活泼金属均失电子，所以溶解的铜小于0.05 mol，质量小于3.2 g，A错误；若以甲烷为燃料气时，因为电解质中无O2－，O2－不参加反应，CO参加反应，正确的负极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO，反应中没有消耗Li2CO3和K2CO3，不需要补充，B、C错误，D正确。‎ ‎10．(2018·郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电池工作时，质子向电池的负极迁移 B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极 C．a极上发生的电极反应是：‎ C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋‎ D．b极上发生的电极反应是：4H＋＋O2＋4e－===2H2O 解析：选D　原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。‎ ‎11．(1)以Al和NiOOH为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiOOH转化为Ni(OH)2。‎ ‎①该电池的负极反应式为______________________________________________。‎ ‎②电池总反应的化学方程式为__________________________________________。‎ ‎(2)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下图。该电池工作时，石墨电极发生的电极反应为______________________________。‎ ‎(3)某新型电池以金属锂为负极，K2FeO4为正极，溶有LiPF6的有机溶剂为电解质。工作时Li＋通过电解质迁移入K2FeO4晶体中，生成K2LixFeO4。该电池的正极反应式为__________________________________。‎ ‎(4)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，写出该电池的负极反应式：________________________________________。‎ 答案：(1)①Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O ‎②Al＋3NiOOH＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2‎ ‎(2)H2O2＋2e－===2OH－‎ ‎(3)K2FeO4＋xe－＋xLi＋===K2LixFeO4‎ ‎(4)CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋‎ ‎12．(2018·滕州二中月考)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　(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 ‎[已学知识回顾练]‎ ‎13．(2018·衡水武邑中学调研)已知反应：‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1‎ N2(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH2‎ N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH3‎ 则反应2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)的ΔH为(　　)‎ A．2ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3　　 　B．ΔH1＋ΔH2－ΔH3‎ C．3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3 D．3ΔH1＋2ΔH2＋2ΔH3‎ 解析：选C　将题给的3个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由3×①＋2×②－2×③可得：2NH3(g)＋O2(g)===2NO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝3ΔH1＋2ΔH2－2ΔH3，故C项正确。‎ ‎14．按要求回答下列问题：‎ ‎(1)已知在常温常压下：‎ ‎①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)‎ ΔH＝－1 275.6 kJ·mol－1‎ ‎②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1‎ 写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)已知：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH1＝－192.9 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－120.9 kJ·mol－1‎ 则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变ΔH3＝____________________________。‎ ‎(3)苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯(C6H5—CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5—CH===CH2)的反应方程式为 C6H5—CH2CH3(g)―→C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)　ΔH1‎ 已知：3C2H2(g)―→C6H6(g)　ΔH2‎ C6H6(g)＋C2H4(g)―→C6H5—CH2CH3(g)　ΔH3‎ 则反应3C2H2(g)＋C2H4(g)―→C6H5—CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH＝______________。‎ ‎(4)氨的合成是最重要的化工生产之一。‎ 工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：‎ ‎①用焦炭跟水反应：‎ C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；‎ ‎②用天然气跟水蒸气反应：‎ CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)‎ 已知有关反应的能量变化如图所示，则方法②中反应的ΔH＝________________。‎ ‎(5)甲醇是一种用途广泛的化工原料。‎ 工业上常用下列两种反应制备甲醇：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)‎ ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(l)　ΔH2‎ 已知：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)‎ ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1‎ H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1‎ 则ΔH2＝________________。‎ 答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－725.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)－72.0 kJ·mol－1　(3)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3‎ ‎(4)(a＋3b－c)kJ·mol－1　(5)－93.0 kJ·mol－1‎