专题02 化学能转化为电能——电池（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（鲁科版2019选择性必修1）

专题02 化学能转化为电能——电池 考点01 原电池的工作原理 考点02 原电池原理的应用 考点03 化学电源 一次电池 考点04 二次电池 考点05 燃料电池 考点06 新型电池 ▉考点01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件： 反应 能发生 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 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 2．锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子 移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理， 电极反应式 负极： 正极： 总反应： 【方法技巧】一般电极反应式的书写方法 (1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。 (2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。 (3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。 【特别提醒】 ①盐桥的作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰减。 ②原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 3．原电池工作原理示意图 【方法技巧】原电池正、负极判断的一般方法 　　 ▉考点02 原电池原理的应用 （1）设计制作化学电源： (2)比较金属的活动性强弱： 原电池中，负极一般是 的金属，正极一般是 的金属(或能导电的非金属)。 (3)加快化学反应速率： 氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (4)用于金属的防护： 将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 ▉考点03 化学电源 一次电池 1．化学电源概述 (1) 化学电源的分类 原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类： ① ：也叫做干电池，放电后不可再充电。 ② ：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 ③ ：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 (3)化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 (4)化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 2．锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：锌 正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作 原理 负极： 正极： 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极： 正极： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 ▉考点04 二次电池 1．铅蓄电池 铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下： (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是 ②正极反应式是 ③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 ②阳极(氧化反应)反应式是 ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 2．锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)： 正极 钴酸锂(LiCoO2)： 总反应 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 【方法技巧】 电极反应式书写 方法一：直接书写 方法二：间接书写 第一步，写出电池总反应式。 第二步，写出电极的正极反应式。 第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。 ▉考点05 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 正极反应 总反应 3.能量转换 所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，只不过条件不同而已。 理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。 4．燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。 据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应。 特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 故CH4的最终产物为CO和H2O； 第二步　确定价态变化及电子转移 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 【方法技巧】燃料电池电极反应式书写的注意事项 (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氧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H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。 ▉考点06 新型电池 一、微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 【例1】如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是(　　) A．M极电极反应式：H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2＋N2＋16H＋ B．充电时二次电池的正极应与M极相连 C．H＋通过质子交换膜由N极向M极移动 D．若N极消耗了标准状况下2.24 L O2，则有0.4 mol电子从N极流向M极 二、物质循环转化型电池 根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 【例2】利用微生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 三、浓差电池 1．在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。 (1)常见的离子交换膜 阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H＋通过 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)离子交换膜的选择依据 离子的定向移动。 2．“浓差电池”的分析方法 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 【例3】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Y极区 B．电流由X极通过外电路流向Y极 C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D．Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 1．（23-24高二上·贵州贵阳·期中）某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图) ，下列叙述正确的是 A．铜片上发生氧化反应 B．锌电极是该电池的正极 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．外电路转移2 mol电子时，产生22.4 L气体 2．（23-24高二上·湖北恩施·期中）研究微生物电池不仅可以获得高效能源，同时还可对污水、餐厅废弃物等进行科学处理。利用微生物电池原理处理含乙酸的废水的示意图如图所示。下列说法正确的是 A．实验室可用溶液检验 B．正极的电极反应式为 C．每消耗极区质量减少88g D．放电过程中，b极区溶液酸性逐渐增强 3．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 4．（23-24高二下·浙江温州·期中）热电厂尾气经处理得到较纯的，可用于原电池法生产硫酸。下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式是 B．电极a为负极，发生氧化反应 C．溶液中由b极区向a极区迁移 D．一段时间后，a极消耗的与b极消耗的物质的量相等 5．（23-24高二下·山西临汾·期中）反向电渗析（RED）可将存在于盐度梯度之间的化学能直接转化为电能，反应原理如图所示。 下列有关表述错误的是 A．m电极为负极 B．由右室穿过阴离子交换膜移动到左室 C．n电极发生的电极反应为 D．一段时间后，m电极减少的质量等于n电极增加的质量 6．（23-24高二下·山东淄博·期中）A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是 装置 甲 乙 丙 现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲溶液中的阴离子移向B极 B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C 7．（23-24高二下·浙江杭州·期中）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 A．正极反应式为： B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量增大 C．该燃料电池的总反应方程式为： D．该电池工作时每消耗，有电子转移 8．（23-24高二下·河北邯郸·期中）利用微生物可将水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示，电池工作时，下列说法错误的是 A．左侧工作室的电极反应式为(苯酚) B．右侧工作室发生还原反应，得到电子 C．和均为非可燃性气体，且均有氧化性 D．左侧离子交换膜为阳离子交换膜，右侧离子交换膜为阴离子交换膜 9．（23-24高二下·江苏泰州·期中）微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中浓度与去除率的关系。不正确的是 A．M为电源负极，有机物被氧化 B．处理时有从交换膜右侧向左侧迁移 C．电池工作时，N极附近溶液增大 D．浓度较大时，可能会造成还原菌失活 10．（23-24高二下·云南大理·期中）某氢氧燃料电池的原理如图所示。该电池的负极反应式为。则下列判断中错误的是 A．a处通入的是 B．Y极的反应为 C．电极X是负极，气体a被氧化 D．电解质溶液可能是NaOH溶液 11．（23-24高二下·湖南·期中）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 12．（23-24高二下·湖南长沙·期中）在第十三届阿布扎比国际防务展上，采用氢燃料电池(如图所示)系统的无人机，创造了该级别无人机续航的纪录。下列说法错误的是 已知：两电极均为惰性电极。 A．该电池工作时，能量的转化形式主要为由化学能转化为电能 B．该电池工作时，电极的总反应式为 C．若仅用代替，此时电极上的电极反应式为 D．若仅用酸性电解液代替碱性电解液，电池工作时，电极上的电极反应式为 13．（23-24高二下·浙江·期中）我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．硫电极为正极，发生氧化反应 B．通过阳离子交换膜向硫电极方向迁移 C．硫电极上发生的电极反应为 D．理论上，每消耗1mol硫，同时消耗2mol Li 14．（23-24高二下·江苏盐城·期中）为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．O2-在电解质中向a电极移动，电流方向由a电极经导线流向b电极 B．报警器触发工作时，图2的装置将电能转化为化学能 C．当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a有22.4mL甲烷参与反应 D．多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为： 15．（23-24高二下·山东青岛·期中）我国科学家首次开发了一种新型电池，发电的同时可实现废水净化，原理如图。下列说法错误的是 A．工作时，外电路的电流方向为b→a B．放电时，由Ⅱ室透过离子交换膜移到Ⅰ室 C．电极a发生反应： D．理论上，外电路每转移2mol电子可转化0.25mol 16．（23-24高二上·河南开封·期中）原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中。 (1)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如下。 ①在空气中，微生物将垃圾渗透液硝化，该反应的离子方程式为 。 ②Y电极的电极反应式为 。 ③盐桥中移向 (填“X或Y”)极；当转移0.15mol电子时，生成标准状况下的体积为 L。 (2)用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示。 ①电极X是该电池的 (填“正”或“负”)极，电池总反应式为 。 ②电池工作时，质子通过交换膜 (填“从左向右”或“从右向左”)迁移。 17．（22-23高二上·辽宁葫芦岛·期中）现代生活离不开化学电源，各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的，学会设计原电池有重要的意义。请回答下列问题： I．某化学兴趣小组根据反应设计原电池，装置如图所示。 (1)负极的电极材料为 ，正极的电极材料可采用 。 (2)X溶液为 ，电池工作时，向 (填“正极”或“负极”)移动。 II．燃料电池能抵转换效率高、对环境污染小，是一种很有前途的能源利用方式。根据反应设计的甲烷燃料电池如图所示。 (3)M极为 (填“正极”或“负极”)，应通入的气体为 ，该电极发生的电极反应为 。 (4)该电池工作一段时间后，溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)，当消耗(标准状况下)时，电路中转移了 。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学能转化为电能——电池 考点01 原电池的工作原理 考点02 原电池原理的应用 考点03 化学电源 一次电池 考点04 二次电池 考点05 燃料电池 考点06 新型电池 ▉考点01 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能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 2．锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子 移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理， 电极反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 【方法技巧】一般电极反应式的书写方法 (1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。 (2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。 (3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。 【特别提醒】 ①盐桥的作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰减。 ②原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 3．原电池工作原理示意图 【方法技巧】原电池正、负极判断的一般方法 　　 ▉考点02 原电池原理的应用 （1）设计制作化学电源： (2)比较金属的活动性强弱： 原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。 (3)加快化学反应速率： 氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (4)用于金属的防护： 将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 ▉考点03 化学电源 一次电池 1．化学电源概述 (1) 化学电源的分类 原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。 ③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 (3)化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。 (4)化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。 2．锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池 示意图 构造 负极：锌 正极：石墨棒 电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 工作 原理 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 ▉考点04 二次电池 1．铅蓄电池 铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 (3)充电反应原理 ①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 2．锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 【方法技巧】 电极反应式书写 方法一：直接书写 方法二：间接书写 第一步，写出电池总反应式。 第二步，写出电极的正极反应式。 第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。 ▉考点05 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3.能量转换 所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式，只不过条件不同而已。 理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。 4．燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。 据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应。 特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 故CH4的最终产物为CO和H2O； 第二步　确定价态变化及电子转移 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 【方法技巧】燃料电池电极反应式书写的注意事项 (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氧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H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。 ▉考点06 新型电池 一、微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 【例1】如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是(　　) A．M极电极反应式：H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2＋N2＋16H＋ B．充电时二次电池的正极应与M极相连 C．H＋通过质子交换膜由N极向M极移动 D．若N极消耗了标准状况下2.24 L O2，则有0.4 mol电子从N极流向M极 【答案】A 【解析】由题图知，M极为负极，N极为正极，H2N(CH2)2NH2在负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2＋N2＋16H＋，A正确；充电时二次电池的正极应与外接电源的正极相连，即与N极相连，B错误；H＋通过质子交换膜由M极移向N极，C错误；当N电极消耗标况下2.24 L O2时，则转移× 4＝0.4 mol电子，所以有0.4 mol电子从M极流向N极，D错误。 二、物质循环转化型电池 根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 【例2】利用微生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B 【解析】由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，条件温和，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应：MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。 三、浓差电池 1．在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。 (1)常见的离子交换膜 阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H＋通过 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)离子交换膜的选择依据 离子的定向移动。 2．“浓差电池”的分析方法 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 【例3】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Y极区 B．电流由X极通过外电路流向Y极 C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D．Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 【答案】A 【解析】加入盐酸，X极上生成氢气，H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，X极为正极，Y极上Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li＋向X极区移动，A项错误、C项正确；在外电路中电流由正极流向负极，B项正确；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D项正确。 1．（23-24高二上·贵州贵阳·期中）某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图) ，下列叙述正确的是 A．铜片上发生氧化反应 B．锌电极是该电池的正极 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．外电路转移2 mol电子时，产生22.4 L气体 【答案】C 【分析】根据题目所给图，该图为原电池结构，Zn为负极，Cu为正极，电子由负极流向正极； 【解析】A．铜片作为正极，发生还原反应，故A错误； B．根据分析，Zn作为原电池的负极，故B错误； C．原电池的电子由负极流向正极，即由Zn片通过导线流向Cu片，故C正确； D．气体的体积计算一定要注明是说明条件下，选项没有说明是标准状况下，无法计算转移了多少摩尔电子，故D错误； 答案选C。 2．（23-24高二上·湖北恩施·期中）研究微生物电池不仅可以获得高效能源，同时还可对污水、餐厅废弃物等进行科学处理。利用微生物电池原理处理含乙酸的废水的示意图如图所示。下列说法正确的是 A．实验室可用溶液检验 B．正极的电极反应式为 C．每消耗极区质量减少88g D．放电过程中，b极区溶液酸性逐渐增强 【答案】D 【分析】由图可知，碳元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O=CO2↑+8H+，b为正极，电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-═[Fe(CN)6]4-，据此作答。 【解析】A．实验室用K3[Fe(CN)]6}溶液检验Fe2+，产生蓝色沉淀，故A错误； B．a极为负极，电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O=CO2↑+8H+，b为正极，电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-═[Fe(CN)6]4-，故B错误； C．a极为负极，电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O=CO2↑+8H+，消耗1molCH3COOH，a极区释放2mol二氧化碳，同时有8mol氢离子由a极区向b极区迁移，质量减少2mol×44g/mol+8mol×1g/mol=96g，故C错误； D．放电过程中，氢离子由a极区向b极区迁移，b极附近溶液的pH变小，酸性逐渐增强，故D正确； 故选：D。 3．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 【答案】C 【分析】右侧电极H2O2中O元素化合价下降，b为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为H2O2+2e-=2OH-，a为负极，电极发生失去电子的氧化反应，电极反应为。 【解析】A．该装置为原电池装置，电池工作时，化学能主要转化为电能，故A错误； B．放电过程中，b区电极反应H2O2+2e-=2OH-，溶液pH上升，故B错误； C．根据图可知a电极上的反应为，，故C正确； D．放电过程中H2O2+2e-=2OH-，1molH2O2参与反应，得到2×6.02×1023个电子，故D错误； 答案选C。 4．（23-24高二下·浙江温州·期中）热电厂尾气经处理得到较纯的，可用于原电池法生产硫酸。下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式是 B．电极a为负极，发生氧化反应 C．溶液中由b极区向a极区迁移 D．一段时间后，a极消耗的与b极消耗的物质的量相等 【答案】B 【分析】该装置为原电池，由图可知，硫元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为2H2O+SO2-2e-═+4H+，b极为正极，电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O，电池总反应为2SO2+2H2O+O2═2H2SO4，据此作答。 【解析】A．a极为负极，二氧化硫失电子生成硫酸，其电极反应式为2H2O+SO2-2e-=+4H+，故A错误； B．电极a为正极，二氧化硫失电子生成硫酸，发生氧化反应，故B正确； C．电极b为正极，故溶液中H+由a极区向b极区迁移，故C错误； D．电池总反应为2SO2+2H2O+O2═2H2SO4，故一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量为2：1，故D错误； 故选：B。 5．（23-24高二下·山西临汾·期中）反向电渗析（RED）可将存在于盐度梯度之间的化学能直接转化为电能，反应原理如图所示。 下列有关表述错误的是 A．m电极为负极 B．由右室穿过阴离子交换膜移动到左室 C．n电极发生的电极反应为 D．一段时间后，m电极减少的质量等于n电极增加的质量 【答案】D 【分析】电子从负极流出，即m电极为负极，n为正极，m电极反应式为，n电极反应式为。 【解析】A．电子从负极流出，则m电极为负极，故A正确； B．m为负极，n为正极，阴离子向负极移动，则由右室穿过阴离子交换膜移动到左室，故B正确； C．n电极为正极，正极发生还原反应，其电极反应式为，故C正确； D．m电极反应式为，m电极质量增加，n电极反应式为，n电极减少质量，由正负两极转移电子数相等可知，一段时间后，m电极增加的质量等于n电极减少的质量，故D错误； 故选D。 6．（23-24高二下·山东淄博·期中）A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是 装置 甲 乙 丙 现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲溶液中的阴离子移向B极 B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C 【答案】C 【解析】A．在装置甲中金属A不断溶解，则A作原电池的负极，B作原电池的正极，在电解质溶液中，阴离子移向正电荷较多的A极，A错误； B．在乙中C电极的质量增加，则C电极为原电池的正极，B电极为原电池的负极，C电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，B错误； C．在装置丙中，电极A上有气体产生，则A为原电池的正极，D为原电池的负极。负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，外电路中电子定向移动，在内电路中离子定向移动，电流的方向为正电荷移动方向。电流由正极经导线流向负极，因此电流方向为A→导线→D→电解质溶液→A，C正确； D．在原电池装置中，负极金属活泼性强于正极，根据装置甲可知金属活动性：A＞B；根据装置乙中现象，可知金属活动性：B＞C；根据装置丙的现象可知金属活动性：D＞A，故四种金属活动性由强到弱的顺序是：D＞A＞B＞C，D错误； 故合理选项是C。 7．（23-24高二下·浙江杭州·期中）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 A．正极反应式为： B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量增大 C．该燃料电池的总反应方程式为： D．该电池工作时每消耗，有电子转移 【答案】B 【解析】A．氢氧燃料电池正极由氧气发生还原反应，电极反应式：，A正确； B．氢氧燃料电池正极由氧气发生还原反应，电极反应式：，负极电极反应：，钾离子不参与反应，根据得失电子守恒，则电解液中KOH的物质的量不变，B错误； C．氢氧燃料电池总反应：，C正确； D．该电池正极反应式：，该电池工作时每消耗，有电子转移，D正确； 答案选B。 8．（23-24高二下·河北邯郸·期中）利用微生物可将水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示，电池工作时，下列说法错误的是 A．左侧工作室的电极反应式为(苯酚) B．右侧工作室发生还原反应，得到电子 C．和均为非可燃性气体，且均有氧化性 D．左侧离子交换膜为阳离子交换膜，右侧离子交换膜为阴离子交换膜 【答案】D 【分析】图示装置为原电池装置，在右侧电极，高浓度的废水，转化为氮气和低浓度的废水，说明N元素化合价降低，发生还原反应，因此右侧电极为正极，则左侧电极为负极，据此解答。 【解析】A．左侧电极为负极，苯酚失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：(苯酚)，A正确； B．右侧电极为正极，硝酸根离子得到电子，发生还原反应转化为氮气，B正确； C．和均为非可燃性气体，且在反应中碳、氮元素化合价均可以降低为更低价态，则两者均有氧化性，C正确； D．在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向着正极移动，Na+通过阳离子交换膜向右室移动，氯离子通过阴离子交换膜向左室移动，从而实现水的淡化，故左侧离子交换膜为阴离子交换膜，右侧离子交换膜为阳离子交换膜，D错误； 故选D。 9．（23-24高二下·江苏泰州·期中）微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中浓度与去除率的关系。不正确的是 A．M为电源负极，有机物被氧化 B．处理时有从交换膜右侧向左侧迁移 C．电池工作时，N极附近溶液增大 D．浓度较大时，可能会造成还原菌失活 【答案】B 【分析】由图可知，该电池中有机物在微生物的作用下发生氧化反应生成CO2，所以M为负极，N极上氧气得到电子与氢离子结合成水，发生还原反应，N为正极，据此作答。 【解析】A．根据分析可知，M为电源负极，有机物被氧化，故A正确； B．根据图中关系可知，，处理时需要6mol电子，但是同时也会有定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6mol，离子移动的方向也错误，故B错误； C．由图可知，电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大，故C正确； D．由图可知，当离子浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活，故D正确； 故答案选B。 10．（23-24高二下·云南大理·期中）某氢氧燃料电池的原理如图所示。该电池的负极反应式为。则下列判断中错误的是 A．a处通入的是 B．Y极的反应为 C．电极X是负极，气体a被氧化 D．电解质溶液可能是NaOH溶液 【答案】D 【分析】 由图中H＋的移动方向和该电池的负极反应式为：H2－2e－2H＋，得到电极X是负极，电极Y是正极，由此解题。 【解析】 A． 根据分析，电极X是负极，发生H2－2e－2H＋，则a处通入的是H2，A正确； B． b处通入的是O2，在Y极得到电子结合H＋生成水，反应为O2+4e－+4H＋2H2O ，B正确； C． 电极X是负极，氢气失去电子、被氧化，C正确； D． 电解质溶液若是NaOH溶液，则不可能生成H＋，电解质溶液应是酸性溶液， D错误； 答案选D。 11．（23-24高二下·湖南·期中）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 【答案】C 【分析】甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，加入氨水的电极为原电池负极，电极反应Cu-2e-=Cu2+，加入氨水发生反应，右端为原电池正极，电极反应Cu2++2e-=Cu，中间为阴离子交换膜，据此分析解题。 【解析】A．向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，A错误； B．在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误； C．放电时，负极和正极反应分别为Cu-2e-=Cu2+，Cu2++2e-=Cu，向甲室加入足量氨水后，发生反应，故电池的总反应为，C正确； D．扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D错误； 答案选C。 12．（23-24高二下·湖南长沙·期中）在第十三届阿布扎比国际防务展上，采用氢燃料电池(如图所示)系统的无人机，创造了该级别无人机续航的纪录。下列说法错误的是 已知：两电极均为惰性电极。 A．该电池工作时，能量的转化形式主要为由化学能转化为电能 B．该电池工作时，电极的总反应式为 C．若仅用代替，此时电极上的电极反应式为 D．若仅用酸性电解液代替碱性电解液，电池工作时，电极上的电极反应式为 【答案】C 【分析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，结合图可知电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O；通入氧气的一极为原电池的正极，结合图可知电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，阳离子向正极移动，据此分析解题。 【解析】A．氢氧燃料电池工作时，能量的转化形式主要为由化学能转化为电能，A正确； B．氢氧燃料电池工作时，电极的总反应式为，B正确； C．若仅用代替，此时M电极上的电极反应式为：，C错误； D．若仅用酸性电解液代替碱性电解液，电池工作时，电极上O2得到电子生成H2O，电极方程式为：，D正确； 故选C。 13．（23-24高二下·浙江·期中）我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．硫电极为正极，发生氧化反应 B．通过阳离子交换膜向硫电极方向迁移 C．硫电极上发生的电极反应为 D．理论上，每消耗1mol硫，同时消耗2mol Li 【答案】B 【分析】由图可知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li-e-=Li+，硫电极为正极，铜离子和硫在正极得到电子发生还原反应生成硫化亚铜，电极反应式为2Cu2++S+4e-=Cu2S，电池的总反应为4Li+2Cu2++S=4Li++ Cu2S。 【解析】A．硫电极为正极，铜离子和硫在正极得到电子发生还原反应生成硫化亚铜，故A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，Li+通过阳离子交换膜向硫电极方向迁移，故B正确； C．硫电极为正极，电极反应式为2Cu2++S+4e-=Cu2S，故C错误； D．依据电子守恒可知，每消耗1molS，同时消耗4molLi，故D错误； 故答案选B。 14．（23-24高二下·江苏盐城·期中）为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是 A．O2-在电解质中向a电极移动，电流方向由a电极经导线流向b电极 B．报警器触发工作时，图2的装置将电能转化为化学能 C．当电路中有0.008mol电子转移时，则电极a有22.4mL甲烷参与反应 D．多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为： 【答案】D 【分析】甲烷、空气、构成燃料电池，电池工作时，通入CH4的多孔电极a为负极，CH4失电子产物与电解质反应生成CO2等，通入空气的多孔电极b为正极，O2得电子生成O2-。 【解析】A．由分析可知，a为负极，b为正极，则O2-在电解质中向a电极移动，但电流方向由b电极经导线流向a电极，A不正确； B．报警器触发工作时，图2的装置形成原电池，将化学能转化为电能，B不正确； C．在a电极，发生电极反应CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，则当电路中有0.008mol电子转移时，电极a有0.001molCH4参加反应，在标准状况下其体积为22.4mL，题中没有指明标准状况，C不正确； D．多孔电极a极为负极，CH4失电子产物与电解质反应生成CO2等，则发生反应的电极反应式为：，D正确； 故选D。 15．（23-24高二下·山东青岛·期中）我国科学家首次开发了一种新型电池，发电的同时可实现废水净化，原理如图。下列说法错误的是 A．工作时，外电路的电流方向为b→a B．放电时，由Ⅱ室透过离子交换膜移到Ⅰ室 C．电极a发生反应： D．理论上，外电路每转移2mol电子可转化0.25mol 【答案】C 【分析】由图可知Ⅰ室中HCHO被氧化为HCOO-，Ⅰ室为负极区，电极a为负极，电极b为正极，正极NO得电子生成NH3，据此分析解答； 【解析】A．由以上分析可知a为负极，b为正极，电池工作时，外电路中电流由正极b流向负极a，故A正确； B．放电时，溶液中得阴离子向负极区移动，则由Ⅱ室透过离子交换膜移到Ⅰ室，故B正确； C．电极a发生反应：，故C错误； D．正极反应为：；外电路每转移2mol电子可转化0.25mol ，故D正确； 故选：C。 16．（23-24高二上·河南开封·期中）原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中。 (1)一种处理垃圾渗透液并用其发电的装置工作示意图如下。 ①在空气中，微生物将垃圾渗透液硝化，该反应的离子方程式为 。 ②Y电极的电极反应式为 。 ③盐桥中移向 (填“X或Y”)极；当转移0.15mol电子时，生成标准状况下的体积为 L。 (2)用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示。 ①电极X是该电池的 (填“正”或“负”)极，电池总反应式为 。 ②电池工作时，质子通过交换膜 (填“从左向右”或“从右向左”)迁移。 【答案】(1) X 0.896 (2) 负 从左向右 【分析】(1)由图可知，X电极上NH3转化成N2，发生氧化反应，为负极，Y电极上结合转化为和，发生了还原反应，为正极； (2) 由图可知，乙醇的酸性燃料电池中，乙醇发生氧化反应转化成乙酸，O2发生还原反应生成H2O。 【解析】（1）在空气中，微生物将垃圾渗透液硝化，被氧化为，该反应的离子方程式为：；Y电极上结合转化为和，发生了还原反应，为正极，其电极反应式为：；原电池中阴离子向负极移动，所以Cl-向X移动；负极反应式为：，据正负两极电极反应式得出原电池总反应式为：，转移0.15mol生成n(N2)=0.04mol，标准状况下体积为0.896L。 （2）X电极上乙醇发生氧化反应转化成乙酸，为负极，其电池总反应式为：；原电池工作时阳离子向正极移动，所以质子通过交换膜从左向右迁移。 17．（22-23高二上·辽宁葫芦岛·期中）现代生活离不开化学电源，各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的，学会设计原电池有重要的意义。请回答下列问题： I．某化学兴趣小组根据反应设计原电池，装置如图所示。 (1)负极的电极材料为 ，正极的电极材料可采用 。 (2)X溶液为 ，电池工作时，向 (填“正极”或“负极”)移动。 II．燃料电池能抵转换效率高、对环境污染小，是一种很有前途的能源利用方式。根据反应设计的甲烷燃料电池如图所示。 (3)M极为 (填“正极”或“负极”)，应通入的气体为 ，该电极发生的电极反应为 。 (4)该电池工作一段时间后，溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)，当消耗(标准状况下)时，电路中转移了 。 【答案】(1) 石墨 (2) 溶液 正极 (3) 负极 (4) 减小 0.4 【解析】（1）反应中Cu失电子发生氧化反应，负极的电极材料为Cu，正极的电极材料可采用石墨。 （2）反应中，Fe3+发生还原反应，所以X溶液为溶液，电池工作时，阳离子移向正极，向正极移动。 （3）根据图示，M极流出电子，M为负极，负极失电子发生氧化反应，根据可知，CH4发生氧化反应，则M应通入的气体为CH4，该电极甲烷失电子生成碳酸根离子和水，发生的电极反应为。 （4）该电池总反应为，反应消耗OH-，工作一段时间后，溶液的减小，当消耗(标准状况下)时，电路中转移。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有 学科网（北京）股份有限公司 $$