第4章 第1节 第2课时 化学电源-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（人教版2019 不定项版）

化学 选择性必修1 RJ(不定项版) 第二课时　化学电源 1.了解常见化学电源的构造、原理，能用电极反应表示其中发生的化学反应，体会变化与守恒思想。2.能列举常见的化学电源，能从物质变化和能量变化的角度分析新型电池的研发和利用。 1．化学电源 (1)概念：化学电源是将化学能变成电能的装置。 (2)化学电源的分类 (3)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：即电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 ②比功率：即电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。 ③电池可储存时间的长短。 2．常见的一次电池——碱性锌锰电池 (1)组成：碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH。 (2)工作原理 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 3．常见的二次电池——铅酸蓄电池 (1)铅酸蓄电池的结构 铅酸蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，两极均浸入稀硫酸中。 (2)铅酸蓄电池的工作原理 放电和充电是不同条件下的正、逆反应过程： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时——原电池 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4(氧化反应) 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应) 总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ②充电时——电解池(与放电过程相反) 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应) 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO(氧化反应) 总反应：2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4 (3)铅酸蓄电池的优缺点 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 4．燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例) (1)组成：电极材料为Pt，负极通入H2，正极通入O2，电解质是H2SO4。工作原理示意图如图。 (2)工作原理 负极：H2－2e－===2H＋ 正极：O2＋2H＋＋2e－===H2O 总反应：H2＋O2===H2O (3)优点：①能量转换率高，超过80%，远高于普通燃烧过程。 ②污染小，被誉为“绿色发电站”。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)太阳能电池不属于原电池。(　　) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。(　　) (3)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。(　　) (4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。(　　) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。(　　) (6)铅酸蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ 知识点一　一次电池与二次电池 1．一次电池电极反应式的书写 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 2．二次电池 (1)二次电池充、放电的原理 ①二次电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特 殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 ②充、放电时各电极上发生的反应 (2)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中离子移动方向时，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(原电池) 阳离子正极，阴离子负极 充电(电解池) 阳离子阴极，阴离子阳极 总之：阳离子发生还原反应的电极 阴离子发生氧化反应的电极 (3)二次电池电极反应式的书写 ①书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ⅰ.放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ⅱ.充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 ②书写示例(以高铁电池反应为例)： 3Zn＋2FeO＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－ 1.(北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，NH向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 答案：D 解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误。 2．下图为某新型的可充电锌－肼(Zn­Hz)电池充、放电时的物质转化示意图，其采用双功能电催化剂在同一电极实现了独立的析氢反应(放电)和产氮反应(充电)。下列说法不正确的是(　　) A．充电时，阴极区溶液的pH增大 B．放电时，正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．充电时，理论上每转移1 mol e－，阳极上会生成5.6 L N2(标准状况) D．当生成2.24 L(标准状况)H2时，理论上锌电极增重6.5 g 答案：D 解析：充电时，阴极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，阴极区溶液的pH增大，故A正确；充电时，阳极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，理论上每转移1 mol e－，阳极上会生成0.25 mol氮气，生成氮气的体积为5.6 L(标准状况)，故C正确；放电时，正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，负极发生反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，当生成2.24 L(标准状况)H2时，转移0.2 mol电子，根据得失电子守恒，理论上锌电极减轻6.5 g，故B正确，D错误。 知识点二　燃料电池的电极反应式的书写 1．加减法书写燃料电池电极反应式 (1)总反应式的书写 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。若负极通入含碳化合物CO、CH4或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。 (2)正极反应式的书写 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，正极反应式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。 ④在固体电解质(高温下能传导O2－)中，电极反应为O2＋4e－===2O2－。 (3)负极反应式的书写 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。 2．氧化还原法书写有机燃料电池电极反应式 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)燃料电池负极反应式的书写方法如下： 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K2CO3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价，CO中碳元素的化合价为＋4价，故1 mol乙醇完全反应失去2 mol×[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，故负极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O 3.甲醇－空气燃料电池(DMFC)是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) 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 答案：B 4．通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： (1)在酸式介质中，负极反应的物质为________，正极反应的物质为________，酸式电池的电极反应式：负极__________________，正极__________________。电解质溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在碱式介质中，碱式电池的电极反应：负极____________________________，正极________________________________。电解质溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法中不正确的是________。 A．太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更节约资源 B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境 C．分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同 D．分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同 答案：(1)H2　O2　2H2－4e－===4H＋　 O2＋4e－＋4H＋===2H2O　变大 (2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　变小 (3)C 解析：(3)以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为H2－2e－===2H＋、H2－2e－＋2OH－===2H2O，不相同，C错误。 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质为KOH，电极反应为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述正确的是(　　) A．使用过程中，电池负极区溶液的pH增大 B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 C．Zn是负极，Ag2O是正极 D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应 答案：C 2．液流式铅酸蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[(CH3SO3)2Pb]代替硫酸作为电解质，该电池充放电的总反应为2Pb2＋＋2H2OPb＋PbO2＋4H＋，下列说法不正确的是(　　) A．放电时，电极质量均减小 B．放电时，正极反应是PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O C．放电时，溶液中Pb2＋向Pb极移动 D．充电时，阳极周围溶液的pH减小 答案：C 解析：电池放电时，负极反应为Pb－2e－===Pb2＋，正极反应为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，则放电时，电极质量均减小，A、B正确；放电时阳离子向正极(PbO2)移动，C错误；充电时，阳极反应为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，阳极周围溶液的pH减小，D正确。 3．(江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 答案：C 解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 4．(辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 答案：B 解析：放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SO，D错误。 5．科学家预言，燃料电池将成为21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事目的。一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作电极催化剂，在电解质溶液稀硫酸中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答下列问题： (1)该电池的总反应是_________________________________________________ _________________________________________。 (2)该电池正极发生的电极反应是________________；负极发生的电极反应是__________________________。 (3)电解质溶液中的H＋向________(填“正极”或“负极”，下同)移动；向外电路释放电子的电极是________。 (4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转换率高，其次是________________。 答案：(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O　2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ (3)正极　负极 (4)对空气的污染较小 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列有关化学电源的说法中正确的是(　　) A．二次电池又叫蓄电池，它放电后可再充电使活性物质获得再生 B．燃料电池能将全部化学能转化为电能 C．化学电源只能将化学能转化为电能 D．一次电池包括干电池和蓄电池 答案：A 2．铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，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(　　) 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 答案：B 解析：Pb作负极，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；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．以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为4NH3＋3O22N2＋6H2O。下列有关说法错误的是(　　) A．氨燃料电池在充电时，OH－向电池的负极移动 B．氨燃料电池在放电时，负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O C．以氨气代替氢气的主要优点是氨气易液化、易储存 D．燃料电池的能量转化率一般比普通电池的高 答案：A 4．清华大学某课题组提出了一种可完全生物降解的锌－钼(Zn­Mo)原电池，是实现生物可吸收电子药物的重要电源，结构如图所示。已知电池使用过程中在Zn表面形成一层ZnO薄膜，下列说法正确的是(　　) Zn Mo 水凝胶掺杂NaCl A.Zn作原电池负极，其质量逐渐减小 B．该电池在放电过程中，水凝胶的pH不变 C．Zn表面发生的电极反应：Zn－2e－===Zn2＋ D．电路中通过0.02 mol电子时，理论上消耗0.02 mol O2 答案：B 解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应生成ZnO，电极质量增大，A错误；负极反应式为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应式为2Zn＋O2===2ZnO，故水凝胶的pH不变，B正确，C错误；正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电路中通过0.02 mol电子时，理论上消耗0.005 mol O2，D错误。 5．我国某科研团队借助氧化还原介质RM，将Li­CO2电池的放电电压提高至3 V以上，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的高 B．负极反应：LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋ C．RM和RM＋—CO均为该电池反应的催化剂 D．LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定 答案：B 解析：由图中Li＋移动方向可知，LiFePO4电极为负极，则LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的低，A错误；由图中的物质转化关系可知负极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，B正确；RM是该电池反应的催化剂，RM＋—CO为中间产物，C错误；由CO2＋RM―→RM＋—CO、2RM＋—CO＋2Li＋＋2e－===2RM＋Li2C2O4知，2 mol Li＋参与反应，固定2 mol CO2，则负极减重7 g，有44 g CO2被固定，D错误。 6．燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，其原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是(　　) A．H＋通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应：2NH－6e－===N2↑＋8H＋ D．电池的总反应：4NH＋3O2===2N2＋6H2O＋4H＋ 答案：B 解析：根据燃料电池装置可知，a极为正极，通入空气后，氧气在正极发生还原反应，电极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；b极为负极，NH在负极发生氧化反应，电极反应式：2NH－6e－===N2↑＋8H＋。根据a极电极反应式可知，工作过程中每当消耗4 mol氢离子的同时，生成2 mol水，则工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小，B错误。 7．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，电池的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(　　) A．电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池放电过程中，正极附近溶液的酸性增强 D．电池放电时，正极反应为Ni2O3＋3H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ 答案：C 8．某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．电流通过外电路从a极流向b极 B．b极上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a极通过固体电解质移向b极 答案：D 解析：由电池总反应及原电池原理可知，充入H2的一极(a极)是负极，充入O2的一极(b极)是正极；电流由正极经外电路流向负极；电池内部阳离子即H＋移向正极，b极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A、B错误，D正确。C项没有指明标准状况，错误。 9．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．加入HNO3降低了正极反应的活化能 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 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 10．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(　　) 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 答案：D 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。 11．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(　　) A．锂片作负极，发生还原反应 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 答案：AD 解析：由电池总反应式Li＋MnO2===LiMnO2可知，Li失电子，作负极，发生氧化反应，A错误；负极反应式为Li－e－===Li＋，MnO2得电子，正极反应式为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。 12．一种高效固碳新技术装置如图。利用锂－二氧化碳电池，在放电过程中二氧化碳转化为C和碳酸锂，在电池充电过程中通过选用合适的催化剂使碳酸锂单独被氧化分解，而C留在电池内，下列说法不正确的是(　　) A．该电池放电时，CO2从放电进气口进入 B．该电池中聚合物电解质膜是阴离子交换膜 C．该电池充电时的阳极反应：2Li2CO3－4e－===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋ D．该电池充电时，电极B与电源的负极相连 答案：BD 解析：A项，由题目信息可知，放电时电池的总反应为4Li＋3CO2===C＋2Li2CO3，Li在负极(电极A)失电子，则CO2从放电进气口进入，正确；B项，放电时Li＋通过聚合物电解质膜进入B极区形成Li2CO3，故该膜为阳离子交换膜，错误；C项，由题目信息知，充电时阳极上碳酸锂失电子，发生氧化反应，生成O2、CO2和Li＋，正确；D项，充电时，电极B为阳极，连接电源的正极，错误。 13．我国科学家设计了一种水系S­MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．充电时，电极b为阳极 B．充电时，阳极附近溶液的pH增大 C．放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－===S＋2Cu2＋ D．放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移 答案：C 解析：由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为Cu2＋和S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a为阳极，电极b为阴极，A错误；充电时电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。 三、非选择题 14．(1)二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为________________________________。 (2)NH3­O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的________(填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时，电路中流过电子的物质的量为________。 答案：(1)①从A到B　②SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ (2)①负　②6 mol 15．空军通信卫星电源是以硼氢化合物NaBH4和H2O2为原料的燃料电池，电极材料均采用Pt，其工作原理如图所示。回答下列问题： (1)该燃料电池能量转化的主要形式是____________________，外电路中电子的流动方向为________(填标号)。 ①电极a→用电器→电极b；②电极b→用电器→电极a；③电极a→离子交换膜→电极b；④电极b→离子交换膜→电极a。 (2)电极a上的电极反应式为______________________________________。 (3)图中离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜，电池工作时，Na＋往________(填“电极a”或“电极b”)方向迁移。 (4)每生成0.01 mol OH－，转移的电子数为________NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)，需要H2O2溶液(质量分数为2%)的质量为________g。 (5)若用LiAlH4代替NaBH4进行上述反应，则该电池的总反应为__________________ ______________________。 答案：(1)化学能转化为电能　① (2)BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O (3)阳　电极b　 (4)0.01　8.5 (5)LiAlH4＋4H2O2===LiAl(OH)4＋4H2O 解析：由装置图可知，电极b上过氧化氢参与反应生成氢氧根离子，氧元素化合价降低，得电子，作正极，电极a上硼氢化钠中氢元素化合价升高，失电子，作负极。 (4)正极的电极反应为H2O2＋2e－===2OH－，所以产生0.01 mol OH－，转移的电子数为0.01NA，需要H2O2的物质的量为0.005 mol，质量为 g＝8.5 g。 19 学科网（北京）股份有限公司 $$