第1章 第2节 第2课时 化学电源（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

第2课时　化学电源 汈汈汈汈汈 学习目标 核心素养 1.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。 2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，了解新型电池的开发等。 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观(实验现象)探析微观(电子、离子的转移)的变化，能运用化学符号(电极反应式)描述常见简单物质及其变化。 2.证据推理与模型认知：能从定性(图中物质的变化等)与定量(电极反应式的叠加)结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论(电池的总反应式等)。 3.科学态度与社会责任：深刻认识化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响，提高环保意识和节能意识。 知识点一　化学电源 1．电池分类及特点 电池 一次电池 可充电电池 (二次电池) 燃料电池 特点 只能放电， 不能充电 可反复充电和放电，充电时是一个电解池；放电时是一个原电池 能量利用率高，可连续使用，污染轻 2.一次电池(以锌锰干电池为例) 酸性锌锰电池 碱性锌锰电池 基本构造 负极：Zn 负极：Zn 正极：MnO2 正极：MnO2 电解质：NH4Cl和ZnCl2混合液 电解质：KOH 续表 工作 原理 负极 反应 Zn－2e－===Zn2+ Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O 正极 反应 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O 2MnO2＋2H2O ＋2e－=== 2MnOOH＋2OH－ 总反 应 Zn＋2MnO2＋2NH===Mn2O3＋2NH3＋H2O＋Zn2+ 2MnO2＋H2O ＋Zn===2MnOOH＋ZnO 性能与 适用范围 优点：制作简单，价格低廉； 缺点：容易发生自放电而导致存放时间段、放电后电压下降较快 优点：比能量和可储存时间比酸性锌锰电池具有较大提高，用于大电流和连续放电 3.二次电池(以铅蓄电池为例) (1)铅蓄电池的构造与组成 (2)工作原理 放电过程 充电过程 负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4(氧化反应) 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO(还原反应) 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 总反应：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (3)铅蓄电池的优缺点 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。 [思考探究] 　纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH溶液，电池的负极是________(填电极材料)，正极发生的是________反应(填反应类型)，总反应式为________。其负极电极反应为________、正极电极反应为________。 提示：根据电极反应式，Zn失电子发生氧化反应，在原电池中负极发生失电子的氧化反应，故Zn做负极；在原电池中正极发生得电子的还原反应；总反应式即两极方程式相加消去电子，总反应式为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。其电极反应为：负极Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋ H2O、正极Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 答案：Zn　还原　Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 化学电源电极反应式的书写思路 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [典例1]　铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　) A．Pb为正极被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液的密度不断减小 [解析]　由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电子由负极流向正极；内电路中带负电荷的阴离子(SO和OH－)移向负极；硫酸不断被消耗，pH不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。 [答案]　D 1．锌锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。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)＋2MnO2(s)＋H2O(l)Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是(　　) A.电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 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 解析：选C　根据电池总反应式可知电池工作时Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn(s)－2e－＋2OH－(aq)===Zn(OH)2(s)，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，A、B正确；原电池中，电子由负极经外电路流向正极，C错误；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-16.5 g，D正确。 知识点二　燃料电池 燃料电池不同于一般的电池。它的特点是电池的正、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，通过燃料(如氢气)在负极发生氧化反应。氧化剂(如氧气)在正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。 1．(活动·探究)制作一个简单的燃料电池 设计 目标 设计思路及依据 选择实验用品 选择实验用品的目的 实验装置 实验现象 获得 氢气 锌粒、稀硫酸、铁架台、试管、单孔橡皮塞、导气管 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 试管内有气泡冒出 续表 获得 氧气 氯酸钾、二氧化锰、铁架台、试管、单孔橡皮塞、导气管、酒精灯 2KClO32KCl＋3O2↑ _产生气体能使带火星木条复燃 制作 氢氧 燃料 电池 KOH溶液或稀硫酸或K2SO4溶液，氢气，氧气，石墨棒，U形管，橡胶塞，导线，电流表，电源。 2H2＋O2===2H2O 两极分别通入氢气、氧气后，电流表指针偏转 注意：也可用初中学习过的电解水装置获得氢气和氧气 2．氢氧燃料电池 氢氧燃料电池用多孔石墨做电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。 (1)氢氧燃料电池的总反应式是：2H2＋O2===2H2O。 (2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性(稀硫酸) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性(KOH溶液) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 注意：除氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，它可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质或质子交换膜等作为离子导体。 [思考探究] 1．氢氧燃料电池中，正、负极反应物分别是什么？ 提示：根据反应2H2＋O2===2H2O可知，H2中氢元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，应在电池负极反应，O2中氧元素化合价降低，得到电子发生还原反应，应在电池正极反应，故正极反应物是O2，负极反应物是H2。 2．哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？ 提示：氢氧燃料电池的电极材料是性质稳定的导体如石墨、金属铂等；强酸溶液如稀硫酸、强碱溶液如KOH溶液、熔融碳酸盐如熔融Na2CO3、固体电解质和离子交换膜等可以作为离子导体。 3．请写出上述实验装置中设计的氢氧燃料电池的电极反应？ 提示：负极反应2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应2H2＋O2===2H2O。 4．如果上述电池的电解质溶液换为稀硫酸，其电极反应是否发生变化？请写出电极反应。 提示：电极反应和介质有关，负极反应2H2－4e－===4H＋，正极反应O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 5．除氢氧燃料电池外，其他燃料电池的负极通常还有哪些物质？正极放电的是什么物质？ 提示：燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体；正极放电的是氧气。 6．用稀硫酸作电解质溶液时，甲烷燃料电池的正、负极反应如何书写？并写出总反应式。若用KOH作电解质溶液时，甲烷燃料电池的总反应式变化吗？试分别写出两极的电极反应。 提示：甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，其中正极反应为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，负极反应为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。变化；因为CO2与KOH溶液反应生成K2CO3，故总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，其中正极反应为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。 1．燃料电池的组成和工作原理 (1)组成 (2)工作原理(以酸性氢氧燃料电池为例) 利用质子交换膜技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在负极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达正极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到正极，这样就产生了电能。 2．书写燃料电池电极反应式的三步骤 3．牢记四类燃料电池的正极反应式 按电解质分类的燃料电池 正极的电极反应式 1.碱性燃料电池 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 2.酸性燃料电池 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 3.熔融碳酸盐燃料电池 O2＋2CO2＋4e－===2CO 4.固体氧化物燃料电池 O2＋4e－===2O2- 5.质子交换膜 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 重要提醒：(1)燃料电池负极反应产物的判断 碱性介质：C元素―→CO，其余介质： C―→CO2 酸性介质：H元素―→H＋，其余介质： H―→H2O (2)配电荷守恒的方法： 用电解质溶液中的离子平衡电荷。阴离子(OH－、O2-、CO)在负极反应左侧，阳离子(H＋)在负极反应右侧。 [典例2]　氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如下所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是(　　) A．该电池中电极b是正极 B．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a C．该电池的正极反应为O2 ＋4H＋＋4e－===2H2O D．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O [解析]　燃料电池中，通氧气的一极为正极，即b为正极，A正确；外电路中电子由负极通过导线流向正极，所以电子由电极a通过导线流向电极b，B错误；该电池的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正确；氢氧燃料电池的正、负极反应物分别为氧气和氢气，该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，D正确。 [答案]　B 2．一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．正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 解析：选C　在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，A错误；每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24 L O2，B错误；根据题意，电解质溶液呈酸性，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D错误。 [课堂检测] 1．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 解析：选B　该原电池负极反应为Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3，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，答案为B。 2．目前常见的燃料电池主要有四种，下面是这四种燃料电池的工作原理示意图，其中正极的反应产物为水的是(　　) 解析：选C　A中通空气的一极为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2-。B中通O2的一极为正极，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。C中通空气的一极为正极，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O。D中通CO2和O2的一极为正极，电极反应式为2CO2＋O2＋4e－===2CO。 3．一种新型锂—氮电池的装置图如下，它以可传递Li＋的醚类物质作电解质，电池的总反应为6Li＋N2===2Li3N。电池工作时，下列说法正确的是(　　) A．X极发生还原反应 B．电流由X极经用电器流入Y极 C．转移1 mol电子时，有2 mol Li＋由左向右移动 D．Y极电极反应式为6Li＋＋N2＋6e－===2Li3N 解析：选D　由装置图可知X极为锂电极，为负极，发生氧化反应，Y极通入的是N2，为正极，发生还原反应。X极为负极，发生氧化反应，故A错误；电流由Y极经用电器流入X极，故B错误；X极电极反应式为Li－e－===Li＋，转移1 mol电子时，有1 mol Li＋由左向右移动，故C错误；Y极为正极，发生还原反应，电极反应式为6Li＋＋N2＋6e－===2Li3N，故D正确。 4．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下图，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 解析：选C　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，电子由电极1经外电路流向电极2，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。 5．化学电源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)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在65 ℃下工作的燃料电池。请完成有关的电池反应式： 负极反应：2CO＋2CO－4e－===4CO2； 正极反应：________________________________________________________________________； 总电池反应式：________________________________________________________________________。 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)正极发生还原反应，故正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO，根据正极反应＋负极反应＝总电池反应，可推知总电池反应式应为2CO＋O2===2CO2。 答案：(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO ＋7H2O　②减小　(2)O2＋2CO2＋4e－===2CO　2CO＋O2===2CO2课时作业(四)　化学电源 一、选择题 1．下列关于化学电源的说法正确的是(　　) A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g 答案：D 2．电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 解析：选A　根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，做该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，做该电池的正极，A项正确、B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。 3．Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2+＋2Ag＋2Cl－，有关该电池的说法正确的是(　　) A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 解析：选D　由电池反应方程式看出，Mg是还原剂，AgCl是氧化剂，故金属Mg做负极，故A项错误；金属Mg做负极，其电极反应式为：Mg－2e－===Mg2+，故B项错误；因为该电池能被海水激活，故KCl溶液也可以激活该电池，故C项错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，故D项正确。 4．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 B．放电时负极上电极反应式为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2 C．放电时负极附近溶液的碱性增强 D．放电时正极上电极反应式：NiOOH＋H2O＋2e－===Ni(OH)2＋OH－ 解析：选B　放电时，电解质溶液中的氢氧根离子向负极移动，故A项错误；放电时，负极上电极反应式为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故B项正确；由B可知，负极附近碱性减弱，故C项错误；放电时正极上电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，D项电荷不守恒。 5．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氧离子(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(　　) A．有O2参加反应的电极a为电池的负极 B．电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2-===H2O C．电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O 解析：选D　因为电子从电极b流向电极a，所以电极b为负极，H2在该极发生氧化反应；电极a为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H2－2e－＋O2-===H2O，正极的电极反应式为O2＋2e－===O2-，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O。 6．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是(　　) A．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极 B．O2所在的铂电极处发生还原反应 C．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析：选C　乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，电流由正极流向负极，即从O2所在的铂电极经外电路流向另一电极，故A项正确；乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应，故B项正确；该电池的负极上乙醇失电子发生氧化反应，由装置图可知酒精在负极被氧气氧化生成醋酸：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，故C项错误；微处理器通过检测电流大小可以得出电子转移的物质的量，根据电极反应式可以计算出被测气体中酒精的含量，故D项正确。 7．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以C4H10为燃料，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．a为C4H10，b为O2 B．在熔融电解质中，CO向正极移动 C．此电池在常温时也能工作 D．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10－26e－＋13CO===17CO2＋5H2O 解析：选D　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，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a为C4H10，b为O2，故A项正确；原电池放电时，阴离子移向负极，故CO向负极移动，故B项错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，常温下不能工作，故C项错误；通入丁烷的一极是负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为C4H10－26e－＋13CO===17CO2＋5H2O，故D项正确。 8．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点，一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　) A．b极发生氧化反应 B．a极为该电池的正极 C．放电时，电流从a极经过负载流向b极 D．a极的反应式：N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O 解析：选D　该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应为：N2H4＋O2===N2＋2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。该燃料电池中，通入氧化剂空气的电极b为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故A项错误；该燃料电池中，通入燃料的电极为负极，即a极为负极，故B项错误；放电时，电流从正极b经过负载流向a极，故C项错误；通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，在碱性条件下，电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，故D项正确。 9．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为电极反应式为2C2H6＋7O2＋8KOH===4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是(　　) A．放电一段时间后，负极周围溶液的pH增大 B．正极反应式为14H2O＋7O2＋28e－===28OH－ C．每消耗1 mol C2H6，则电路中转移12 mol电子 D．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变 解析：选B　燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，A不正确；每消耗1 mol C2H6，则电路中转移14 mol电子，C错误；由于KOH参与电极反应，所以KOH的物质的量浓度减小，D不正确。 10．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　) A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 解析：选B　根据总反应中元素化合价的升降和正、负极的反应原理可知，正极反应式为5MnO2＋2e－===Mn5O，负极反应式为2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A项错误、B项正确；阳离子向正极移动，C项错误；AgCl是氧化产物，D项错误。 二、非选择题 11．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。 回答下列问题： O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 (1)电池的负极反应式：______________。 电池的正极反应式： 6O2＋6e－===6O； 6CO2＋6O===3C2O＋6O2。 反应过程中O2的作用是________________________________________________________________________。 (2)该电池的总反应式：________________________________________________________________________。 解析：Al－CO2电池中，Al为负极，反应式为Al－3e－===Al3+(或2Al－6e－===2Al3+)。根据电池的正极反应式可知O2的作用是作催化剂。将正、负极两个电极反应式相加，可得电池的总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 答案：(1)Al－3e－===Al3+(或2Al－6e－===2Al3+)　催化剂 (2)2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 12．Ⅰ.直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为__________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为________，通过质子交换膜的离子是________。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为________。 Ⅱ.肼(N2H4)­双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图所示。则电池正极反应式为____________，电池工作过程中，A极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析：Ⅰ.(1)燃料电池中通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH＋16OH－12e－===2CO＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；通过质子交换膜能够使质子通过。 (4)根据图示，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，CO向电极a移动，电极b为正极，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 Ⅱ.肼—双氧水燃料电池中正极发生还原反应，正极反应式为2H2O2＋4e－===4OH－，电池工作过程中，A极为负极，总反应为N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O，用总反应方程式减正极反应式得到负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，负极区溶液的pH逐渐减小。 答案：Ⅰ.(1)氧气 (2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O 　空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH (3)O3＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋ (4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO Ⅱ.H2O2＋2e－===2OH－　减小 13．燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)甲烷燃料电池(NaOH作电解质溶液)的负极反应为________________________________________________________________________， 正极反应为________________________________________________________________________， 放电过程中溶液的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正极反应为____________________。 负极反应为________________________________________________________________________。 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。 (3)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇­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CO的含量越高，请回答： ①a极电极反应为________________________________________________________________________。 ②工作时，O2-由电极________向电极________移动(填“a”或“b”，下同)，电子由电极________通过传感器流向电极________。 解析：(1)负极为CH4失电子被氧化，在碱性条件下转化为CO，故负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；正极O2得电子在碱性条件下生成OH－，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应为CH4＋2O2 ＋2OH－===CO＋3H2O。随着放电反应的进行，OH－不断消耗，pH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。②由于电解质中含有H＋，故正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。③放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。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气体为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。(3)①根据元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应为CO＋O2-－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应为O2＋4e－===2O2-，总反应为2CO＋O2===2CO2。②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。 答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　减小 (2)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O　C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋　③员　正　④22.4　⑤不能 (3)①CO＋O2-－2e－===CO2　②b　a　a　b 学科网（北京）股份有限公司 $$