1.2.2 化学电源（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修1（鲁科版2019，单选）

化学电源 第二课时 1 目 录 01 02 新知探究(一)——化学电源 新知探究(二)——常见的典型燃料电池 课时跟踪检测 03 命题热点——突破新型化学电源 04 01 新知探究(一)——化学电源 (一)化学电源的分类及特点 原电池 燃料 氧化剂 (二)常见的化学电源 1．锌锰干电池 类别 酸性锌锰干电池 碱性锌锰干电池 结构示意图 续表 负极材料 锌筒 正极材料 碳棒 电解质 氯化锌、氯化铵 __________ 氢氧化钾 电极反应 负极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O 正极反应 — 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 电池反应 — ___________________________________ 续表 Zn＋2MnO2＋H2O=== ZnO＋2MnOOH [微点拨]　锌锰干电池的自放电现象 干电池在高温及潮湿环境下贮存，自放电较为严重，主要是负极锌腐蚀引起。在低温下贮存自放电较小，但如果密封不好使氧进入电池，则自放电加剧。因自放电而产生的氢气积累到一定程度会发生气胀或漏液，这是应该防止的。 2．铅蓄电池 (1)构造 电极材料 负极 铅 正极 二氧化铅 电解质溶液 H2SO4溶液 (2)工作原理 Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O [微思考]　铅蓄电池在放电过程中其两极质量会减少吗？ 提示：由于硫酸铅属于难溶物，附着在电极上，铅蓄电池在放电时两极材料由铅→硫酸铅，由二氧化铅→硫酸铅，因此该电池放电过程中的两极材料的质量都会增加。 (3)铅蓄电池的优缺点 优点 性能优良造价低、可多次充放电 缺点 单位质量电池释放的电能少 [微点拨]　铅蓄电池充电时，充电电池负极接外电池的负极，正极接外电池的正极，负极发生还原反应，正极发生氧化反应。充电时，电极反应是放电时电极反应的逆过程，但不是可逆反应。 √ [题点多维训练] 1．(2024·武汉高二检测)日常所用锌锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl为电解质，下列有关锌锰干电池的叙述中，正确的是(　 ) A．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 B．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 D．干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化 解析：A、B错，干电池中，锌失电子做负极，石墨做正极，电流从正极(石墨)经外电路流向负极(锌)； C对，干电池长时间连续工作后，锌筒被腐蚀，糊状物可能流出，腐蚀用电器； D错，干电池属于一次电池，只能将化学能转化为电能而不能将电能转化为化学能，不能实现化学能与电能的相互转化。 2．铅蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如图所示，已知PbSO4难溶于水，电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列说法不正确的是(　 ) √ 解析：Pb为负极，发生氧化反应，A正确； 电池工作时，硫酸浓度减小，则电解质溶液pH增大，B错误； A．放电时，负极发生了氧化反应，反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2 B．放电时，正极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O C．电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小 D．该电池放电时将电能转化为化学能 √ 解析：由电池总反应可知，放电时负极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，负极区OH－浓度减小，pH减小；放电时正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，正极区OH－浓度增大，pH增大；二次电池放电时化学能转化为电能。 02 新知探究(二)——常见的典型燃料电池 1．常见的四种典型燃料电池 名称 电解质 电极反应和电池反应 氢氧燃料电池 KOH 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 电池反应：2H2＋O2===2H2O H2SO4 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 负极：2H2－4e－===4H＋ 电池反应：2H2＋O2===2H2O 续表 续表 2．燃料电池电极反应的书写 明确正负极 正负极均为惰性电极，一般具有很强的催化活性，但不参与反应 书写电极反应式 正极反应 通入的气体一般是氧气。 ①在酸性溶液中，其电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O； ②在碱性及中性溶液中，其电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－； ③在熔融碳酸盐中，其电极反应为O2＋2CO2＋4e－=== 续表 3.有机燃料电池电极反应的书写方法 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，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。 如乙醇碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应的书写方法。 [典例]　以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写。 (1)酸性条件燃料电池 电池反应：_____________________________________； 正极反应：_____________________________________； 负极反应：_____________________________________。 (2)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池 电池反应：__________________________________________； 正极反应：__________________________________________； 负极反应：__________________________________________。 (3)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 电池反应：__________________________________________； 正极反应：__________________________________________； 负极反应：__________________________________________。 [答案]　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 思维建模|燃料电池的解题模板 [题点多维训练] 题点(一)　水溶液电解质 1．有人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法中正确的是(　 ) √ 2．某种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为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，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ √ 解析：原电池电解质溶液中，阳离子移向电池的正极，A项错误； 根据负极反应以及电子守恒原理，有0.4 mol电子转移时，消耗氧气为0.1 mol，标况下体积为2.24 L，B项错误； 该酸性燃料电池的正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误； 将正、负极电极反应相加得电池反应方程式：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，C项正确。 题点(二)　固体电解质 3．通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　 ) A．该装置实现化学能向电能的转化 B．该电池的总反应为2NO＋O2===2NO2 C．NiO电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－===NO2 D．当有2.24 L的O2参与反应时，转移了0.4 mol e－ √ 解析：该装置为原电池装置，是把化学能转化成电能的装置，A项正确； 根据装置的工作原理，正极反应：O2＋4e－===2O2－，负极反应：NO＋O2－－2e－===NO2，两式相加得2NO＋O2===2NO2，B、C项正确； 没有说明在标准状况下，D项错误。 4．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如下图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　 ) A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 √ 解析：由电池总反应方程式及原电池原理可知，充入H2的一极即a极是负极，充入O2的一极即b极是正极；电子由负极经外电路流向正极；电池内部阳离子即H＋移向正极，正极即b极的电极反应式应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A项、B项错误， D项正确。C项没有指明标准状况，故C项错误。 题点(三)　熔融盐电解质 5．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　 ) √ 解析：燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，a电极是负极、b电极是正极，所以a是CH4，b为空气。电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，A错误； √ 解析：通入CO的一极为电源的负极，CO失去电子转变为CO2，负极发生氧化反应，A、D错误； 03 命题热点——突破新型化学电源 [典例]　(2023·全国新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　 ) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O √ [解析]　由题意知Zn电极：放电时为负极，Zn－2e－===Zn2＋；充电时为阴极，Zn2＋＋2e－===Zn。V2O5电极：放电时为正极，xZn2＋＋V2O5＋nH2O＋2xe－===ZnxV2O5·nH2O，充电时为阳极，ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O。放电时Zn失去电子生成Zn2＋，Zn为负极，则V2O5为正极，A、D正确； 放电时，阳离子(Zn2＋)移向正极，B正确； 由分析可知，放电总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，充电总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误。 思维建模|“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 ①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。 (2)新型电池充电 ①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 ②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 [浸润素养训练] 1．(2024·沈阳高二期中)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　 ) √ A．B电极为正极 B．微生物代谢反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．B电极的电极反应式为HS－＋2e－===S↓＋H＋ D．质子从海水层通过交接面向海底沉积层移动 √ 3．(2024年1月·安徽高考适应性演练)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如图。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是(　 ) √ 04 课时跟踪检测 1．下列说法不正确的是(　 ) A．一次电池要回收利用防止污染 B．铅蓄电池是一次电池 C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D．铅蓄电池在放电过程中，硫酸根离子浓度降低 解析：铅蓄电池是二次电池；铅蓄电池在放电过程中两个电极均消耗硫酸根离子，因此硫酸根的浓度降低。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 2．下列关于充电电池的叙述，不正确的是(　 ) A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应 B．充电电池可以无限制地反复放电、充电 C．充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行 D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放 解析：充电电池的使用有一定年限，所以不能无限制的反复充电、放电，B错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 3．电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质为KOH，其电极反应锌极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，氧化银极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法正确的是(　 ) A．锌为正极，被氧化 B．氧化银为正极，被氧化 C．电子从锌极流向氧化银极 D．锌为负极，被还原 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：根据化合价变化可知Zn被氧化，锌是负极，A、D错误； 根据化合价变化可知，Ag2O为正极，被还原，B错误； 电子由负极通过外电路流向正极，即从锌流向氧化银，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：由电池反应式可知，不需要定期补充硫酸，A项错误； 铅蓄电池放电时，相当于原电池，则发生氧化反应的电极是负极，发生还原反应的电极是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极，B项正确； 放电时，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也减小，D项正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 5．如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列有关说法不正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒变软 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．碱性氢氧燃料电池的负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确； 在干电池中，Zn做负极，被氧化，所以干电池在长时间使用后，锌筒变软，故B正确； 铅蓄电池工作过程中，负极上铅失去电子，生成硫酸铅，硫酸铅是难溶物，所以负极质量应增加，故C错误； 碱性氢氧燃料电池的负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 6．下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 C．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池工作时，每消耗22.4 L O2转移4 mol电子 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：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，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由分析知，A错误，C正确； 阳离子向正极移动即向通入氧气的一极移动，故B错误； 没有说明是否处于标准状况，无法计算物质的量，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．电池放电时，电池负极周围溶液的碱性增强 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池放电时，氢元素被还原 D．电池放电时，氢气是负极反应物 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：充电电池在放电时是原电池，在这个反应方程式中从左到右是放电，根据发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极，所以D正确，B、C错误； 而H2作为电池的负极发生的反应是H2＋2OH－－2e－===2H2O，溶液中应该是OH－浓度减小，所以A错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 8．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＋Mo3S4 MgxMo3S4，在镁原电池放电时，下列说法错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．Mg2＋向正极迁移 B．Mo3S4得到电子 C．Mo3S4发生氧化反应 D．负极反应为Mg－2e－===Mg2＋ 解析：该原电池反应中镁是还原剂，为原电池的负极，失去电子，电极反应是Mg－2e－===Mg2＋；Mo3S4在反应中是氧化剂，得到电子，发生还原反应；溶液中阳离子向正极移动，故A、B、D正确，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 9．甲醇­空气燃料电池(DMFC)是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图。下列有关叙述正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．该装置能将电能转化为化学能 B．电流由乙电极经导线流向甲电极 C．负极的电极反应式为CH3OH＋6OH－－6e－===CO2↑＋5H2O D．b口通入空气，c口通入甲醇 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：甲醇­空气燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故A错误； 由图知，H＋移向乙电极，即乙电极为正极，则甲电极为负极，电流由正极(乙电极)经导线流向负极(甲电极)，故B正确； 负极甲醇失电子被氧化，电极方程式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故C错误； 图中b、c分别通入的是甲醇、空气，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 10．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 ①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。 ②正极反应式为________________________________ __________________________________________________________。 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，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是____________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图2所示，该装置中离子导体为氧化钇­氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 ①a极电极反应式为_________________________________。 ②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)。 ③电子由电极____________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 解析：(1)由图1可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。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。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 (2)由元素价态变化可知，电极a为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，总反应为2CO＋O2===2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 答案：(1)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③负　正　④22.4 L (2)①CO＋O2－－2e－===CO2　②b　a　③a　b 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 高阶思维训练 11．我国科学家将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．a极为正极 B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大 C．b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－ D．若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：结合图示知，葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，所以a极为负极，故A项错误； 电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C项错误； 由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可知，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，故D项正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 12．如图所示的锂二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．锂片作负极，发生氧化反应 B．放电时，正极反应式为MnO2＋Li＋＋e－===LiMnO2 C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中 D．放电时，电子移动方向为电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：由电池总反应Li＋MnO2===LiMnO2可知，Li失电子，作负极，发生氧化反应，A正确； 负极反应式为Li－e－===Li＋，MnO2得电子，电极反应式为MnO2＋Li＋＋e－===LiMnO2，B正确； 负极Li是活泼金属，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确； 放电时电子从负极经用电器流向正极，不在电解质中移动，故电子移动方向为电极盖1→用电器→电极盖2，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 13．(2024·连云港高二期末)利用微电池技术去除天然气中的H2S并生成FeS的装置如图所示，下列说法不正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．微电池负极的电极反应式为Fe－2e－＋H2S===FeS＋2H＋ B．去除过程发生的总反应为2Fe＋2H2S＋O2===2FeS＋2H2O C．通入气体一段时间后，去除速率降低的可能原因是铁减少，形成微电池的数量减少 D．该装置使用一段时间后，内部有大量的铁锈产生 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：根据题中信息可知，铁生成FeS，铁元素的化合价升高，铁作负极，其电极反应式为Fe－2e－＋H2S===FeS＋2H＋，A正确； 氧气在正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应为2Fe＋2H2S＋O2===2FeS＋2H2O，B正确； 通入气体一段时间后，去除速率降低，可能原因是产生的FeS附着在铁表面，阻碍反应进行，也可能是铁减少，形成微电池的数量减少，C正确； 铁锈主要成分为Fe2O3，根据此装置的总反应可知，铁主要被氧化成FeS，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 14．(2024·包头高二期末)近年来电池研究领域涌现出纸电池，它像纸一样轻薄柔软，其结构如图所示。某同学据此利用质量相同的铜片和镁片、电解液(CuSO4溶液)和隔离膜制作简易电池。下列关于其放电过程说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 A．铜片为负极 B．电子由镁片经隔离膜流向铜片 C．导线中转移0.02 mol e－时，两极质量差为0.88 g D．将铜片换为铝片，电解液换为NaOH溶液，负极为镁片 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析：铜片、镁片、CuSO4溶液构成原电池，镁片为负极，失电子，发生氧化反应，铜片为正极，故A错误； 电子不能进入电解质溶液，电子由镁片经外电路流向铜片，故B错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 Pb＋SO－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O A．电池工作时，Pb为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，电解质溶液pH保持不变 C．硫酸根离子在负极和正极都参与了反应 D．正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O 负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，正极反应式为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，故硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，C、D正确。 3．镍镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15年。其总反应为Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。下列说法正确的是(　 ) 甲烷燃料电池 KOH 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 电池反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 甲醇燃料电池 KOH 正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 电池反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O 肼燃料电池 KOH 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O 电池反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O 2CO 书写电极反应式 负极反应 通入的一定是燃料。若负极通入含碳的化合物，如CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为正四价碳的化合物，其中在酸性溶液中生成二氧化碳，在碱性溶液中生成CO；若负极通入含有氢元素的化合物，则最终都有水生成 第一步：确定生成物。 乙醇燃烧生成CO2和H2O，其中CO2与KOH溶液反应生成K2CO3和H2O，故生成物为CO和H2O。 第二步：确定价态的变化及转移电子数。 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为－2，CO中碳元素的化合价为＋4，故1 mol乙醇完全反应失去2×[4－(－2)]＝12 mol电子。 第三步：列出表达式。 C2H5OH＋OH－－12e－―→CO＋H2O。 第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。 由碳原子守恒确定CO的化学计量数为2，由电荷守恒确定OH－的化学计量数为16。(注：失去12个电子，相当于带12个单位正电荷) 再由氢原子守恒确定H2O的化学计量数为11，故负极反应为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 (2)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O (3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋4CO2＋8e－===4CO CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O ①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－ ②负极上CH4失去电子，电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④电池放电时，溶液pH不断升高 A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 解析： CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O, 1 mol CH4参加反应有8 mol e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从电池反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。 A．此电池在常温时也能工作 B．正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO C．CO向正极移动 D．a为CH4，b为CO 正极上O2得电子和CO2反应生成CO，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，B正确； 原电池放电时，CO向负极移动，C错误； 根据分析，a是CH4，b为空气，D错误。 6．现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2CO＋O2===2CO2。则下列说法正确的是(　 ) A．通CO的一极是电池的正极 B．负极发生的电极反应是O2＋2CO2＋4e－===2CO C．负极发生的电极反应是CO＋CO－2e－===2CO2 D．正极发生氧化反应 正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO32－，负极反应为CO＋CO32－－2e－===2CO2，B错误，C正确。 解析： A极氧元素价态降低得电子，故A极为正极，B电极为负极，故A错误； 微生物作用下发生反应：2CH2O＋SO＋H＋===2CO2＋HS－＋2H2O，SO中硫元素化合价降低，做氧化剂，CH2O中的碳元素化合价升高，做还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B正确； B极是负极，发生HS－失电子的氧化反应，电极反应式为HS－－2e－===S↓＋H＋，故C错误； 原电池中阳离子移向正极，故海水中的H＋从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故D错误。 2．(2023·福建卷)一种可在较高温度下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[ (n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应：2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是(　 ) A．含4n个Al—Cl键 B．中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C．充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 解析：放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。的结构为，所以含4n个Al—Cl键，A正确； 由的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，B正确； 由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移3 mol电子，C正确； 由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的浓度越高，D错误。 A．放电时，正极反应为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－ B．放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2＋向正极迁移 C．充电时，a为外接电源负极 D．充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－ 解析：放电时，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，A正确； 放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，混合电解液中没有Zn2＋，B错误； 充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，C正确； 充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，D正确。 4．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金栅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．放电时Pb是负极，PbO2是正极 C．放电时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．放电时电解质溶液的密度减小 放电时，负极上铅失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO结合生成PbSO4，电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，C项正确； 7．镍氢电池是可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是H2＋NiOOHNi(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是(　 ) 放电过程中，导线中转移0.02 mol e－时，负极镁失电子生成镁离子，质量减少×24 g·mol－1＝0.24 g，正极铜离子得电子生成铜，质量增加×64 g·mol－1＝0.64 g，两极质量差为0.64 g＋0.24 g＝0.88 g，故C正确； 将铜片换为铝片，电解液换为NaOH溶液，负极为铝，其电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，故D错误。 $$