第四章 专题突破(七) 新型化学电源-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（人教版 单选）

本讲义聚焦高中化学新型化学电源核心知识点，系统涵盖浓差电池、物质循环转化型电池、锂电池与锂离子电池、微生物燃料电池等类型，通过例题解析、离子交换膜作用及电极反应原理等知识点总结，构建从基础原理到实际应用的学习支架。 资料特色在于结合具体案例（如浓差电池Li⁺移动分析、微生物燃料电池处理废水），培养科学思维与科学探究能力，课中辅助教师系统授课，课后通过针对练习和测评帮助学生巩固知识、查漏补缺，体现化学学科解决实际问题的价值。

类型一　浓差电池 浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　) A.电池工作时，Li＋通过离子导体移向Y极区 B.电流由X极通过外电路流向Y极 C.正极发生的反应为2H＋＋2e－H2↑ D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl 答案：A 解析：X极加入盐酸，生成氢气，H＋发生还原反应：2H＋＋2e－H2↑，X极为正极，Y极上Cl－发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li＋向X极区移动，A项错误、C项正确；在外电路中电流由正极流向负极，B项正确；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D项正确。 1.在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及“离子交换膜” (1)常见的离子交换膜 阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H＋通过 (2)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)离子交换膜的选择依据离子的定向移动。 2.“浓差电池”的分析方法 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 针对练1.利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池工作原理如图所示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。已知：Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋，下列说法不正确的是(　　) A.放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu＋4NH3－2e－[Cu(NH3)4]2＋ B.放电时，电池的总反应：Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋　ΔH＞0 C.放电时，N经离子交换膜由右侧向左侧迁移 D.上述原电池的形成说明相同条件下，[Cu(NH3)4]2＋的氧化性比Cu2＋的弱 答案：B 解析：通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，则左侧电极作负极，电极反应为Cu＋4NH3－2e－[Cu(NH3)4]2＋；右侧电极质量增加，则右侧电极作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，则放电时电池的总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋，结合题给信息可知，ΔH＜0，A项正确、B项错误；A为阴离子交换膜，则放电时，N经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C项正确；负极反应中，Cu作还原剂，失电子生成氧化产物[Cu(NH3)4]2＋，正极反应中Cu2＋作氧化剂，相同条件下，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性：Cu2＋＞[Cu(NH3)4]2＋，D项正确。 类型二　物质循环转化型电池 某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　　) 学生用书⬇第108页 A.a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O2CO2↑＋N2↑＋16H＋ B.质子交换膜处H＋由右向左移动 C.该电池在微生物作用下将化学能转化为电能 D.开始放电时b电极附近溶液pH不变 答案：C 解析：该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，则产物为CO2和N2，根据反应物所处区域可知，a电极为负极，在a电极上H2N(CH2)2NH2失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A错误；原电池中阳离子向正极移动，a电极是负极，b电极是正极，所以H＋透过质子交换膜由左向右移动，B错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C正确；因为是酸性溶液，b电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，所以b电极附近溶液的pH变大，D错误。 　　根据物质转化中元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 针对练2.利用微生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B.正极区，在氢化酶作用下发生反应：H2＋2MV2＋2H＋＋2MV＋ C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案：B 解析：由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N22NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，条件温和，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应：MV＋－e－MV2＋，为负极，生成的MV2＋在氢化酶作用下发生反应：H2＋2MV2＋2H＋＋2MV＋，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。 类型三　锂电池与锂离子电池 锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li＋)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该电池比钠-液态多硫电池的比能量高 B.放电时，内电路中Li＋的移动方向为从a到b C.Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物 D.该电池的适宜工作温度应该在Al2O3的熔点和沸点之间 答案：D 解析：分析图知电极a为负极，电极b为正极，放电时，内电路中Li＋从电极a移向电极b，B正确；Al2O3为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；硫和钠的熔、沸点较低，而Al2O3熔点较高，温度不宜超过Al2O3的熔点，否则S或Li会气化，D错误。 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 (1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化-还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 (2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－C6＋xLi＋。 (3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 针对练3.“大气固碳”的锂电池装置(如图所示)原理为4Li＋3CO22Li2CO3＋C。下列说法错误的是(　　) A.电极A为负极 B.聚合物电解质膜只允许锂离子通过 C.放电时，若电路中转移NA个电子，右室质量增加33 g D.放电时，若0.3 mol CO2气体参加反应，则电路中转移电子的数目为0.4NA 答案：C 解析：由原理和图知，电极A为负极，电极反应式为Li－e－Li＋，电极B为正极，电极反应式为3CO2＋4e－＋4Li＋2Li2CO3＋C，据此回答。放电时，电极A为负极，A正确；锂离子在负极生成，在正极参与反应，故聚合物电解质膜只允许锂离子通过，B正确；放电时，若电路中转移NA个电子，右室质量增加 g＝40 g，C错误；由3CO2＋4e－＋4Li＋2Li2CO3＋C知，若0.3 mol CO2气体参加反应，则电路中转移电子的数目为0.4NA，D正确。 学生用书⬇第109页 类型四　微生物燃料电池 利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A.X电极是负极 B.Y电极上的反应式：Cm(H2O)n－4me－mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋ C.H＋由左向右移动 D.有1 mol CO2生成时，消耗1 mol MnO2 答案：B 解析：根据装置图，X电极上MnO2转化成Mn2＋，化合价降低，发生还原反应，X作正极，A错误；Y电极为负极，Cm(H2O)n中C的平均化合价由0价升高为＋4价，电极反应式为Cm(H2O)n－4me－mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋，B正确；根据原电池工作原理，阳离子由负极向正极移动，即H＋由右向左移动，C错误；正极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，建立关系式为2mMnO2～4me－～mCO2，有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。 　　微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 针对练4.如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是(　　) A.M极电极反应式：H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－2CO2↑＋N2↑＋16H＋ B.充电时二次电池的正极应与M极相连 C.H＋通过质子交换膜由N极向M极移动 D.若N极消耗了标准状况下2.24 L O2，则有0.4 mol电子从N极流向M极 答案：A 解析：由题图知，M极为负极，N极为正极，H2N(CH2)2NH2在负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A正确；充电时二次电池的正极应与外接电源的正极相连，即与N极相连，B错误；H＋通过质子交换膜由M极移向N极，C错误；当N电极消耗标准状况下2.24 L O2时，则转移× 4＝0.4 mol电子，所以有0.4 mol电子从M极流向N极，D错误。 1.以硝酸盐为离子导体的Na-O2电池装置与其某一电极M附近的反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.镍电极上发生还原反应 B.M电极的电极反应为4Na＋＋O2＋2N＋2e－4NaNO2 C.Na2O是该过程中的中间产物 D.固体电解质能起到隔绝空气的作用 答案：B 解析：金属钠为活泼金属，作负极，镍电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，A正确；根据原理图可知，M电极的电极反应为2Na＋＋N＋2e－Na2O＋N，然后又发生2Na2O＋O22Na2O2和2N＋O22N，B错误；由原理图可知，Na2O属于该过程中的中间产物，C正确；固体电解质能够防止钠直接与氧气反应，能起到隔绝空气的作用，D正确。 2.某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A.电池可用于乙醛的制备 B.b电极为正极 C.电池工作时，a电极附近pH降低 D.a电极的反应式为O2＋4e－－4H＋2H2O 答案：A 解析：由装置图可知，电池将乙烯和水转化为乙醛，可用于乙醛的制备，A正确；燃料电池通入O2的一极为正极，即a电极是正极，b电极是负极，B错误；电池工作时，氢离子移向正极a电极，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，a电极附近pH升高，C错误，D错误。 3.浓差电池是利用物质的浓度差产生电动势的一种装置。某浓差电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) 学生用书⬇第110页 A.X电极为负极 B.电路中转移0.1 mol e－时，左池减少了0.1 mol离子 C.隔膜为阴离子交换膜 D.右池中的电极反应式为Ag－e－＋Cl－AgCl 答案：A 解析：Cl－参加电极反应，左池钾离子浓度大，所以K＋要向右池移动，离子交换膜为阳离子交换膜，右池为正极池，左池为负极池，左池发生电极反应：Ag－e－＋Cl－AgCl，右池发生电极反应：AgCl＋e－Ag＋Cl－，以此解答。由分析可知，X电极为负极，故A正确；由分析可知，电路中转移0.1 mol e－时，左池中减少0.1 mol Cl－、0.1 mol K＋共减少0.2 mol离子，B错误；由分析可知，离子交换膜为阳离子交换膜，C错误；由分析可知，右池中的电极反应式为AgCl＋e－Ag＋Cl－，D错误。 4.微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(　　) A.负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋ B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C.当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 答案：B 解析：由题图可知，a极为负极，b极为正极，负极反应：CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，A正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B错误；电路中有1 mol电子通过时，电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，则除去1 mol NaCl，即58.5 g，C正确；负极反应：CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，正极反应：2H＋＋2e－H2↑，根据得失电子守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D正确。 课时测评30　新型化学电源 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题，每小题4分，共32分) 1.韦斯顿标准电池具有高度稳定性，常用于测量或校准其他类型的电池的电动势，其装置如图所示，已知Cd的金属性强于Hg。下列说法不正确的是(　　) A.该装置把化学能转化为电能 B.Cd汞齐为含Hg的混合物 C.正极的电极反应：Hg2SO4(s)＋2e－2Hg(l)＋S(aq) D.放电过程中CdSO4·H2O(s)质量保持不变 答案：D 解析：根据题意可知，Cd的金属性强于Hg，因此Cd失去电子，作负极，发生的电极反应为Cd(Hg)－2e－Cd2＋＋Hg；而Hg2SO4得到电子，作正极，电极反应为Hg2SO4(s)＋2e－2Hg(l)＋S(aq)，据此作答。该装置为原电池装置，因此该装置把化学能转化为电能，故A正确；汞有一种独特的性质，它可以溶解多种金属(如金、银、钾、钠、锌等)，溶解以后便组成了汞和这些金属的合金，汞齐又称汞合金，是汞与一种或几种其他金属所形成的合金，Cd汞齐是一种由汞和Cd合金化而成的固态混合物，故B正确；根据分析可知，Hg2SO4得到电子，作正极，电极反应为Hg2SO4(s)＋2e－2Hg(l)＋S(aq)，故C正确；根据分析可知，负极产生镉离子，正极释放出硫酸根，结合后可以产生硫酸镉，溶液变为过饱和溶液，有CdSO4·H2O(s)析出，因此放电过程中CdSO4·H2O(s)质量增大，故D错误。 2.中国科学院长春应用化学研究所提出了一种基于H2O/H2O2/O2自循环的生物杂化光电化学池(BPEC)，通过在单室内协同耦合光电化学H2O2生成和生物电化学H2O2消耗，实现了直接和可持续的“太阳能-燃料-电能”转化，如图。下列有关电池放电的叙述正确的是(　　) A.b电极为正极 B.电子由a极经外电路流向b极 C.b极反应为2H2O－2e－H2O2＋2H＋，H2O2－2e－O2↑＋2H＋ D.a极1 mol O2完全反应时，向负极迁移的质子数可能为4NA 答案：C 解析：如图所示，根据物质转化可知，a极上氧气被还原，a极为正极；b极上水被氧化，b极为负极，以此解题。由分析可知b电极为负极，A项错误；放电时，电子由负极经外电路流向正极，即由b极经外电路流向a极，B项错误；水失去电子分两步反应，双氧水是中间产物，C项正确；a极上O2反应的还原产物可能是H2O2、H2O，所以，1 mol O2完全反应时向正极迁移的质子数应大于等于2 mol、小于等于4 mol，D项错误。 3.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－2H2O C.电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S D.每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 答案：C 解析：根据题意可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2S2＋2H2O，电路中每通过4 mol电子，负极应该有2 mol H2S反应，并且题目中没有给出气体所处的状况，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol，参与反应会转移1 mol电子，可知有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。 4.锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是(　　) A.放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B.放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－ C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D.整个反应过程中，氧化剂为O2 答案：B 解析：因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－2Cu＋2OH－，B错误；Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，C、D正确。 5.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.电池工作过程中电子由a极流向b极 B.b极反应式：Cr2＋6e－＋14H＋2Cr3＋＋7H2O C.电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大 D.每处理1 mol Cr2，可生成33.6 L(标准状况下)CO2 答案：C 解析：由图分析知，a极CH3COOH转化为CO2和H＋，发生氧化反应，为负极，b极Cr2和H＋转化为Cr3＋，发生还原反应，为正极。A项，电子由负极流向正极，正确；C项，a极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O2CO2↑＋8H＋，每转移8 mol电子，有8 mol H＋生成并转移至b极，同时消耗2 mol H2O，故c(H＋)增大，pH减小，错误；D项，1 mol Cr2转化为Cr3＋得6 mol e－，CH3COOH转化为CO2每生成1 mol CO2失4 mol e－，故每处理1 mol Cr2生成CO2的物质的量为 mol，标准状况下为33.6 L，正确。 6.如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能。下列说法一定正确的是(　　) A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动 B.与X相连接的是用电器标有“＋”的接线柱 C.M电极反应式为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－6nCO2↑＋24nH＋ D.当M电极微生物将废水中16.2 g淀粉转化掉时，N电极产生134.4 L N2(标准状况下) 答案：C 解析：根据题给信息知，该装置是将化学能转化为电能的原电池，由图可知，M是负极，N是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。M是负极，N是正极，质子透过离子交换膜由左(M极)向右(N极)移动，A错误；电子从M极(负极)流出，与X相连接处是电子流入端，则与X相连接的是用电器标有“－”的接线柱，B错误；有机物在负极M上失电子发生氧化反应，电极反应式为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－6nCO2↑＋24nH＋，C正确；每转化掉16.2 g(即 mol)淀粉时，转移电子的物质的量为2.4 mol，由得失电子守恒知，N电极产生0.6 mol N2，在标准状况下的体积为13.44 L，D错误。 7.磷酸铁锂电池放电时正极的反应式为FePO4＋Li＋＋e－LiFePO4。该电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.放电时，Li＋通过隔膜移向正极 B.放电时，电子由铜箔经溶液流向铝箔 C.放电时，负极发生的电极反应：Cu－2e－Cu2＋ D.该电池放电过程中C、Fe、P元素化合价均发生变化 答案：A 解析：电子不能在溶液中迁移，故B错误；根据锂离子流向可知左侧为负极，右侧为正极，根据图示可知放电时左侧电极有锂离子生成，所以负极反应为LixC6－xe－xLi＋＋6C，故A正确，C错误；放电过程中C和P的化合价均没有发生变化，故D错误。 8.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－V＋2[B(OH)4]－＋4H2O。 该电池工作时，下列说法错误的是(　　) A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O8[B(OH)4]－＋4V D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 答案：B 解析：根据VB2电极发生的反应：VB2＋16OH－－11e－V＋2[B(OH)4]－＋4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，所以电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O8[B(OH)4]－＋4V，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。 9.(14分)(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图1是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。 ①电极b为　　　　极。 ②电极b上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。 (2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图2所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为　　　　极，Y极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 ②Y极生成1 mol Cl2时，　　　　 mol Li＋移向　　　　(填“X”或“Y”)极。 (3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图3： ①该电池中外电路电子的流动方向为　　　　　　　　(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②A电极附近甲醇发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)①正　②CO2＋2e－＋2H＋HCOOH (2)①正　2Cl－－2e－Cl2↑　②2　X (3)①从A到B　②CH3OH＋H2O－6e－6H＋＋CO2↑ 解析：(1)①从图1可以看出，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极。②由①可知电极b的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋HCOOH。(2)①根据装置可知生成H2的X极为正极，生成Cl2的Y极为负极。(3)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②CH3OH失电子生成CO2和H＋，根据化合价变化和原子守恒可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－6H＋＋CO2↑。 10.(14分)我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下： 回答下列问题： (1)电池中，Zn为　　　　极，B区域的电解质为　　　　(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。 (2)电池反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (3)阳离子交换膜为图中的　　　　膜(填“a”或“b”)。 (4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为　　　　毫安时(mAh)(1 mol电子的电量为1 F，F＝96 500 C·mol－1，结果保留整数)。 (5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，　　　(填“＞”或“＜”)。 答案：(1)负　K2SO4 (2)PbO2＋S＋Zn＋2H2O PbSO4＋[Zn(OH)4]2－　 (3)a　(4)5 361　(5)＞ 解析：(1)锌是活泼金属，Zn电极为负极；由图示可知A区域电解质为KOH，C区域电解质为H2SO4，则B区域电解质为K2SO4。(2)负极反应为Zn－2e－＋4OH－[Zn(OH)4]2－，正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O，总反应离子方程式为PbO2＋S＋Zn＋2H2OPbSO4＋[Zn(OH)4]2－。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应变为[Zn(OH)4]2－，为了维持溶液呈电中性， K＋应通过交换膜进入B区域，因此a膜为阳离子交换膜。(4)n(Zn)＝＝0.1 mol，则转移的电子为0.2 mol，1 mol电子的电量为96 500 C，转移0.2 mol电子产生的电量Q＝0.2 mol×96 500 C·mol－1＝19 300 C，则理论上可产生的电量为 mAh≈5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以Zn-PbO2的电势差比Pb-PbO2的电势差大，则＞。 学科网（北京）股份有限公司 $