第2章 微专题(七) 新型化学电池(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

掌握原电池的工作原理，利用其原理，制造新的化学电源，培养学生的“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”的核心素养，建立其思维模型。 涉及新型电池的试题，由于取材广、信息新，一般从以下几个角度进行考查： 1．新型电池“放电”时正极、负极的判断 2．新型电池正极、负极上电极反应的书写 首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否与电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应－较简单一极的电极反应＝较复杂一极的电极反应”的方法解决。 3．新型电池放电时，电解质溶液中离子移动的方向 解题时，首先判断出电池的正、负极，原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 1．(2023·日照月考)一种水性电解液Zn­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 解析　根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H＋，生成Mn2＋，Ⅱ区的K＋向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K＋向Ⅱ区移动，据此分析答题。根据分析，Ⅱ区的K＋只能向Ⅰ区移动，A错误；根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 答案　A 2．(双选)(2024·聊城一中高一期中)肼(N2H4)燃料电池是一种理想的电池，产物无污染，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．当消耗1 mol O2时，负极生成1 mol气体 B．电池工作时，负极的pH升高 C．正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．X最好用阳离子交换膜 解析　负极N2H4失电子生成N2，当消耗1 mol O2时转移4 mol电子，根据电子守恒，负极生成1 mol N2，故A正确；电池工作时，负极反应式是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，负极的pH降低，故B错误；根据题图示，正极生成氢氧化钠，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；负极通入氢氧化钠，正极流出氢氧化钠，X最好用阳离子交换膜，故D正确。 答案　AD 3．(双选)肼­过氧化氢碱性燃料电池因其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．惰性电极B是电池的负极 B．电子的转移方向：由惰性电极A经电解质溶液转移到惰性电极B C．电池工作过程中，若A极区产生14 g N2，则转移电子的数目为2NA D．有人提出可用甲烷代替肼，此时惰性电极A发生的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 解析　由题图可知，氮元素价态升高，失电子，惰性电极A是电池的负极，惰性电极B是电池的正极，据此分析解题。据分析可知惰性电极A是电池的负极，惰性电极B是电池的正极，A错误；电子的转移方向是由负极流向正极的，电子转移不经过电解质溶液，B错误；电池工作过程中，N2H4中N的化合价为－2价，N2中N的化合价为0价，若A极区产生14 g N2即0.5 mol,0.5 mol N2H4→0.5 mol N2，则转移电子的物质的量为(2×2e－)×0.5 mol＝2 mol，个数为2NA，C正确；有人提出可用甲烷代替肼，A为负极失电子，且为碱性环境，此时惰性电极A发生的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，D正确。 答案　CD 4．(双选)(2024·菏泽一中高一期中)一种新型电池装置如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．铂电极做负极 B．镍钴电极反应：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C．Ⅱ区的Na＋通过a交换膜向Ⅰ区迁移，Cl－通过b交换膜向Ⅲ区迁移 D．离子选择隔膜a和b可以交换位置 解析　铂电极氢离子变氢气得电子，做正极，电极方程式是2H＋＋2e－===H2↑，镍钴电极肼失去电子生成氮气，做负极，电极方程式是N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，据此解答。铂电极氢离子得电子，做正极，故A错误；如题图所示，镍钴电极肼失去电子生成氮气，电极反应为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，故B正确；铂电极做正极，阳离子向这边移动，所以Na＋通过a交换膜向Ⅰ区迁移，镍钴电极失去电子为负极，阴离子向这边移动，所以Cl－通过b交换膜向Ⅲ区迁移，故C正确；离子选择隔膜a交换膜允许Na＋透过，隔膜b交换膜允许Cl－透过，若a和b交换位置会导致无法制备脱盐水，故D错误。 答案　AD 学科网（北京）股份有限公司 $$