第1章 第2节 第2课时 化学电源-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（鲁科版2019）

新教材·化学 选择性必修1［L］ 第2课时　化学电源 化学电源及其分类 1．化学电源：是将化学能转化为电能的实用装置。 2．分类 常见的化学电源的工作原理分析 1．锌锰干电池 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 装置 电极及电池反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O(其中一种观点) 负极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 电池反应：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH 2．铅蓄电池 构造 以平行排列的铅、铅锑合金或铅钙合金栅板为主架，栅格中交替地填充着作为负极和正极的铅和二氧化铅，电解质溶液为H2SO4溶液 装置 电极 反应 负极(铅电极)：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正极(二氧化铅电极)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 电池 反应 放电：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 充电：2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4 3．燃料电池 (1)电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。工作时，将反应物分别不断地输入电池的两极。 (2)通入燃料(如氢气)的一极为负极，通入氧化剂(如O2)的一极为正极。 4．氢氧燃料电池 电池总反应 2H2＋O2===2H2O 酸性条件(H＋) 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性条件(Na2SO4) 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性条件(OH－) 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 特点 能量利用效率高、可连续使用、对环境污染小 1．下列说法错误的是(　　) A．依据原电池的原理设计出了化学电源 B．原电池是化学电源的雏形 C．判断电池的正、负极只需看其正、负极材料的活泼性 D．氧化还原反应所释放的化学能是化学电源的能量来源 答案　C 解析　判断电池的正、负极不仅与电极材料有关，还与电解质溶液有关。 2．我国首创的海洋电池以铝板为负极，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，下列说法不正确的是(　　) A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用 答案　B 解析　该原电池负极反应为Al－3e－===Al3＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，工作时电子由负极流向正极，而电流由正极流向负极。 3．下列有关电池的说法不正确的是(　　) A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．锌铜原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 答案　B 解析　锌铜原电池中，电子从负极锌沿外电路流向正极铜。 4．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2O PbO2＋Pb＋2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　) A．需要定期补充硫酸 B．工作时铅是负极，PbO2是正极 C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．工作时电解质溶液的密度减小 答案　A 解析　铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO生成PbSO4沉淀；放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。 5．甲醇燃料电池(DMFC)可用于笔记本电脑、汽车、遥感通讯设备等，它的一极通入甲醇，一极通入氧气；电解质是质子交换膜，它能传导氢离子(H＋)。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧气在电极上的反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O。下列叙述中不正确的是(　　) A．负极的反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ B．电池的总反应式是2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O C．电池工作时，H＋由正极移向负极 D．电池工作时，电子从通入甲醇的一极流出，经外电路流入通氧气的一极 答案　C 解析　首先判断出通入甲醇的一极失去电子作负极，通入氧气的一极得到电子作正极。电池工作时，H＋移向正极而不是移向负极，C错误。 探究　如何根据原电池反应书写电极反应 　(1)简单原电池电极反应的书写 书写简单原电池电极反应式时，可按照负极活泼金属失去电子生成阳离子，发生氧化反应，正极阳离子得到电子生成单质，发生还原反应的规律进行书写。首先判断出电极反应产物，然后结合电极反应物及转移电子数量写出反应式，最后结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得到电池反应。 (2)根据总反应写电极反应 若题中给出总反应，可根据化合价的变化，分析此反应中的氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)，然后写出其中较简单的电极反应，另一电极反应可用总反应减去已写出的电极反应得到。 以2H2＋O2===2H2O(KOH溶液做电解质溶液)为例，说明电极反应的书写。根据总反应中化合价变化，可知2 mol H2失去4 mol电子，初步确定负极反应为2H2－4e－===4H＋；由于电解质溶液中OH－与H＋不能共存，故负极反应应写成2H2＋4OH－－4e－===4H2O。用总反应减去负极反应即得正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 知识拓展 燃料电池电极反应的书写 (1)燃料电池的正、负极均为惰性电极，均不参与反应。 (2)正极反应的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子即O2＋4e－===2O2－，根据电解质的不同，正极反应的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 注意：燃料电池正极反应的本质是O2＋4e－===2O2－，在不同电解质环境中，其正极反应的书写形式有所不同。因此在书写正极反应时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。 (3)负极反应的书写 若负极通入的气体为含碳化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 以甲烷燃料电池为例： ①酸性条件 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O Ⅰ 正极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O Ⅱ Ⅰ－Ⅱ×2，得负极反应：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ ②碱性条件 总反应：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2OⅠ 正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－Ⅱ Ⅰ－Ⅱ×2，得负极反应：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③固体电解质(高温下能传导O2－) 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O Ⅰ 正极反应：O2＋4e－===2O2－ Ⅱ Ⅰ－Ⅱ×2，得负极反应：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) 总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O Ⅰ 正极反应：O2＋2CO2＋4e－===2CO Ⅱ Ⅰ－Ⅱ×2，得负极反应：CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O 1．纽扣电池可作为计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极组成分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列关于该电池的叙述不正确的是(　　) A．电池工作时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极 B．电池工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极 C．正极的电极反应为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ D．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应 答案　B 解析　由总反应可以看出，Zn为负极，Ag2O为正极，电池工作时电子由负极Zn经外电路流向正极Ag2O，A正确，B错误；负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，C、D正确。 2．原电池是化学对人类的一项重大贡献。 (1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： ①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为______________________________________________________________。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示： ①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。 ②正极反应式为___________________________________________________； 负极反应式为_____________________________________________________。 ③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移。(填“正”或“负”) ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体________L。 ⑤该电池________(填“能”或“不能”)在高温下工作。 答案　(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　②减小 (2)①正　②6O2＋24H＋＋24e－===12H2O　C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋　③负　正　④22.4　⑤不能 解析　(1)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。 (2)①O2→H2O发生还原反应，故A为燃料电池的正极，B为燃料电池的负极。 ④葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。 ⑤高温下由于微生物蛋白质发生变性，故该电池不能在高温下工作。 规律方法 几种常见燃料电池的电极反应式 名称 电解质溶液 电极反应 总反应 甲烷燃料电池 KOH溶液 正极(通O2)：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－； 负极(通CH4)：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O CH4＋2O2＋2KOH=== K2CO3＋3H2O 甲醇燃料电池 KOH溶液 正极(通O2)：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－； 负极(通CH3OH)：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电池 KOH溶液 正极(通O2)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 负极(通N2H4)： N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O N2H4＋O2=== N2＋2H2O 本课小结 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2做电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3＋H2，已知：NH3与Zn2＋结合生成[Zn(NH3)4]2＋。根据以上叙述判断下列结论不正确的是(　　) A．Zn为正极，碳为负极 B．Zn为负极，碳为正极 C．工作时电流由碳棒极经外电路流向Zn极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 答案　A 解析　由电极反应可知，Zn发生氧化反应，为电源的负极，碳棒为电源的正极。电子由锌极流出通过外电路流向碳棒，电流方向和电子移动方向相反。长时间连续使用时，MnO2吸收较多H2而体积膨胀，糊状物可能流出，因电解质呈酸性，故会腐蚀用电器。 2．下列关于铅蓄电池的说法正确的是(　　) A．放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) B．放电时，该电池的负极材料是铅板 C．充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．充电时，发生的电池反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 答案　B 解析　铅蓄电池的充放电总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，放电时Pb作负极，电极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，PbO2作正极，电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；充电时，硫酸的浓度不断增大。 3．下图为氢氧燃料电池原理示意图，下列叙述不正确的是(　　) A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 答案　B 解析　从图中可看出a电极处进入的是H2，b电极处进入的是O2，该电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，故a电极处H2失电子被氧化，a为负极；b电极为正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故B不正确。 4．镁­H2O2酸性电池采用海水做电解质溶液(加入一定量的酸)，下列说法正确的是(　　) A．电池总反应的离子方程式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O B．负极的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．工作时，正极周围海水的pH减小 D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动 答案　A 解析　酸性条件下，镁失电子生成Mg2＋，该原电池的电池反应式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，故A正确；负极上Mg失电子生成Mg2＋，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，故B错误；放电时，正极上电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，导致溶液中氢离子浓度减小，溶液的pH增大，故C错误；放电时，溶液中阳离子氢离子向正极移动，故D错误。 5．碱性锌锰干电池具有容量大、放电电流大的特点，得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋MnO2(s)＋H2O(l)===ZnO(s)＋Mn(OH)2(s)，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池工作时，电子由负极经过电解质溶液流向正极 C．电池正极的电极反应式为MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===Mn(OH)2(s)＋2OH－(aq) D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 答案　B 解析　根据总反应可知Zn失去电子被氧化，为原电池的负极，故A正确；原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电子不能经过电解质溶液，故B错误；根据电池总反应式为Zn(s)＋MnO2(s)＋H2O(l)===ZnO(s)＋Mn(OH)2(s)，可知反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===Mn(OH)2(s)＋2OH－(aq)，故C正确；负极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，外电路中每通过0.2 mol电子，消耗的Zn的物质的量为0.1 mol，质量为0.1 mol×65 g/mol＝6.5 g，故D正确。 6．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2－在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) ①多孔电极a为负极 ②a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O ④该电池的总反应式为2H2＋O22H2O A．①② B．②④ C．②③ D．③④ 答案　D 解析　①图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔电极a，多孔电极b为负极，多孔电极a为正极，错误；②a极对应的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，错误；③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，正确；④根据正、负极得失电子数相等，将正、负极电极反应式相加，该电池的总反应式为2H2＋O22H2O，正确；故选D。 7．瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池示意图如图，有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，Na＋向负极移动 B．电子由电极2经外电路流向电极1 C．电池总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O D．电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 答案　C 解析　先分析进出电极物质的化合价判断电池正、负极，NH3→N2，N元素化合价升高，故电极1为原电池负极，电极2为原电池正极，电池工作时，Na＋向正极移动，故A错误；电子由电极1经外电路流向电极2，故B错误，电极2电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；电极1电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，所以总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，故C正确，D错误。 8．高铁电池是电动汽车首选的电池之一，该电池的工作原理为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列关于该电池放电时的说法中正确的是(　　) A．高铁电池产生的电流从负极经外电路到达正极 B．正极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 C．负极pH减小，正极pH增大，电解液pH增大 D．每氧化1 mol高铁酸钾转移3 mol电子 答案　C 解析　根据电池反应式知，Zn元素化合价由0价变为＋2价，所以Zn作负极，放电时，负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，故B错误，C正确；放电时，电流方向与电子流动方向相反，电流从正极经外电路到达负极，A错误；高铁酸钾中Fe元素化合价由＋6价变为＋3价，所以高铁酸钾在反应中被还原，D错误。 9．(2021·湖北十一校高三第一次联考)含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是(　　) A．N极为电池的负极 B．随温度升高，电池的效率可能降低 C．每生成1 mol CO2，有4 mol H＋迁入M极区 D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－ 答案　D 解析　根据各电极上物质变化对原电池进行如下分析： 电极 电极反应 负极(N极) CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ 正极(M极) C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－ 总反应：CH3COO－＋2H2O＋4C6H5Cl===2CO2↑＋3H＋＋4Cl－＋4C6H6。根据原电池中阳离子向正极移动知，M极为正极，N极为负极，A正确；随温度升高，微生物活性降低，电池效率降低，B正确；N极为负极，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，生成1 mol CO2，转移电子的物质的量为4 mol，整个电路中通过的电量相同，因此生成1 mol CO2，由N极区进入M极区的H＋为4 mol，C正确；M极为正极，氯苯被还原成苯，电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－，D错误。 10．(2021·八省联考湖北卷)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．HNO3起催化剂的作用 B．电池工作时正极区溶液的pH降低 C．1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原 D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 答案　B 解析　乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者加和可得O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则HNO3在正极起催化作用，据此分析解答。由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则溶液中氢离子浓度减小，pH增大，故B错误；根据得失电子守恒可知，1 mol CH3CH2OH被完全氧化时，转移12 mol电子，则有3 mol O2被还原，故C正确；由分析知，负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故D正确。 11．(2019·全国卷Ⅲ)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D­Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D­Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是(　　) A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l) C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l) D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区 答案　D 解析　三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，A正确；二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，D错误。 二、非选择题 12．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且其用于高铁电池的研制也在进行中。如图甲是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为____________________________ ___________________________________________。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 ③图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有______________。 (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能、又能固氮的新型燃料电池，装置如图丙所示，电池正极的电极反应式为__________________________，A是________(填物质名称)。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图丁所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为__________________________。 答案　(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　②右　左　③使用时间长、工作电压稳定 (2)N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵 (3)从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2 解析　(1)①放电时，高铁酸钾在正极发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－。 ②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子应向正极移动即向左移动。 ③根据高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。 (2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，NH与Cl－结合成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液，即A是氯化铵。 (3)工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入CO的电极a是负极，负极上CO失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$