第6章 第1节 第3课时 化学电源-【优学精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册教用Word（人教版）

本讲义聚焦化学电源核心知识点，系统梳理一次电池（锌锰干电池）、二次电池（铅酸蓄电池）、燃料电池（氢氧燃料电池等）的特点与工作原理，构建从电池分类、电极反应式书写到新型电池应用的学习支架，帮助学生形成完整知识脉络。 资料以丰富实例（如锂空气电池、磷酸铁锂电池）为载体，通过“分点突破”细化原理、“探究与创新”深化理解，结合规律方法培养科学思维，新型电池分析提升科学探究能力。课中助力教师高效授课，课后例题习题帮助学生巩固电极反应式书写等重点，弥补知识盲点，体现化学与社会发展的联系，渗透科学态度与责任。

第3课时　化学电源 课程 标准 1.知道一次电池、二次电池、燃料电池等化学电源的特点，能正确书写简单电池的电极反应式。 2.通过化学电源的学习，体会新型电池的重要性，体会提高燃料燃烧效率，开发高能清洁燃料的重要性 分点突破（一）　化学电源 1.一次电池——锌锰干电池 工作 原理 负极 　锌筒　 锌被氧化，逐渐消耗 正极 石墨棒 　二氧化锰　被还原 电解质 氯化铵糊 — 特点 放电后　不能　充电 便于携带，价格低 2.二次电池 3.燃料电池 1.氢氧燃料电池往往以KOH溶液或硫酸溶液作电解质溶液。 （1）若电解质溶液为稀硫酸，正极反应式为　　，负极反应式为　　。 提示：O2＋4e－＋4H＋2H2O H2－2e－2H＋ （2）若电解质溶液为KOH溶液，正极反应式为　　，负极反应式为　　。 提示：O2＋4e－＋2H2O4OH－ H2－2e－＋2OH－2H2O （3）两种电解质溶液工作时溶液的pH如何变化？ 提示：产物为水，故碱性环境中pH减小，酸性环境中pH增大。 2.铅酸蓄电池常用作汽车电源，其结构如图所示。放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 。 （1）负极材料是　　，正极材料是　　，电解质溶液是　　。 提示：Pb　PbO2　H2SO4 （2）工作时，电解质溶液中的H＋移向　　极。 提示：正 （3）工作时，电解质溶液中的硫酸浓度　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 提示：减小 （4）当铅酸蓄电池向外电路提供2 mol电子时，理论上负极板的质量增加　　 g。 提示：负极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，外电路中转移2 mol电子，负极板增加1 mol S的质量，即96 g。 1.下列有关锌锰干电池的说法正确的是（　　） A.锌外壳是负极，碳棒是正极 B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C.在外电路中电流从锌外壳流向碳棒 D.在电池内部阳离子从碳棒向锌外壳移动 解析：A　A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，碳棒是正极，正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，错误；C项，在外电路中电流从碳棒流向锌外壳，错误；D项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，错误。 2.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述正确的是（　　） A.Pb是正极 B.PbO2得电子，被氧化 C.负极反应是Pb＋S－2e－PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强 解析：C　从铅酸蓄电池的放电反应可以看出，放电过程中Pb失去电子变为Pb2＋，发生氧化反应，因而Pb是负极；PbO2得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了H2SO4，使溶液的酸性减弱。 3.下列电池工作时，O2在正极得电子的是（　　） A B C D 锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池 解析：C　氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O22H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。 分点突破（二）　电极反应式的书写 1.我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3。可用作灯塔所需的电池。已知：海水呈弱碱性。 （1）铝板在该电池中作　　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：负　4Al－12e－＋12OH－4Al（OH）3 （2）铂电极作　　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：正　3O2＋6H2O＋12e－12OH－ 2.高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH 。 负极反应式为　　，正极反应式为　　。 提示：3Zn＋6OH－－6e－3Zn（OH）2　2Fe＋8H2O＋6e－2Fe（OH）3＋10OH－ 　电极反应式的书写 （1）负极反应式的书写 ①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化 若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn－2e－Zn2＋，Cu－2e－Cu2＋。 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为Pb＋S－2e－PbSO4。 ②负极材料本身不反应 氢氧（酸性）燃料电池，负极反应为H2－2e－2H＋；氢氧（碱性）燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－2H2O。 （2）正极反应式的书写 首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒，其次确定该微粒得电子后生成什么物质。 如氢氧（酸性）燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O； 氢氧（碱性）燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－。 1.（2024·九江联考）科学家研制出了一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上，形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）。下列有关说法正确的是（　　） A.电池的正极反应式为2MnO2＋2H＋＋2e－2MnO（OH） B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2 C.每生成1 mol MnO（OH），电池中转移2NA个电子 D.电池中MnO（OH）既是氧化产物又是还原产物 解析：B　根据电池总反应Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）知，反应中Zn被氧化，为电池的负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋ H2O，MnO2被还原，为电池的正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－。由以上分析知，正极反应式为MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－，A错误； Zn为电池的负极，MnO2为正极，涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2，B正确；由MnO2＋e－＋H2OMnO（OH）＋OH－知，每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子，电池中转移NA个电子，C错误；MnO2被还原，MnO（OH）是还原产物，D错误。 2.（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。 ①上述生产硫酸的总反应式为2SO2＋O2＋2H2O2H2SO4，b电极是正（填“正”或“负”）极，b电极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，a 电极发生氧化反应（填“氧化反应”或“还原反应”）。 ②生产过程中H＋ 向b（填“a”或“b”）电极移动。 （2）将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极为负极，其电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，该燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O　，电池在放电过程中溶液的pH 将减小（填“增大”“减小”或“不变”）。 解析：（1）题给原电池中，二氧化硫失电子，发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极，通入氧气的电极是正极，负极反应式为SO2＋2H2O－2e－S＋4H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－2H2O，生产过程中H＋由a电极移向b电极。（2）由CH4和O2构成的碱性燃料电池中，CH4发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，正极为通入氧气的一极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2OH－C＋3H2O 。 新型化学电源（探究与创新） 【典例1】　锂（Li）—空气电池的工作原理如图所示。已知该电池的总反应为4Li＋O2＋2H2O4LiOH。 回答下列问题： （1）请判断该电池的正、负极。 提示：Li电极是原电池的负极；通入空气的一极是正极。 （2）写出该电池的正极反应式。 提示：O2＋2H2O＋4e－4OH－。 （3）电池工作时，Li＋向哪一极移动？ 提示：Li＋向正极移动。 【典例2】　已知：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。磷酸铁锂电池装置如图所示。其中正极材料橄榄石形LiFePO4通过黏合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。 （1）电池工作时的总反应为Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C，则放电时，Li＋迁移方向为　　（填“由左向右”或“由右向左”），图中聚合物隔膜应为　　（填“阳”或“阴”）离子交换膜。 （2）负极反应式为　　。 提示：（1）由右向左　阳 （2）LixC6－xe－xLi＋＋6C 【规律方法】 1.书写陌生电池的电极反应式 第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应的物质。 第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 第三步：写出比较容易书写的电极反应式。 第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 2.陌生电池中离子的移动方向 阴离子移向负极（发生氧化反应的电极）、阳离子移向正极（发生还原反应的电极）。 【迁移应用】 1.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极。下列说法正确的是（　　） A.正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－ B.负极反应为Al＋3OH－－3e－Al（OH）3↓ C.电池在工作过程中电解质溶液的碱性增强 D.电池工作时，电子从正极通过外电路流向负极 解析：A　正极O2得电子，正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－，A项正确；铝合金作负极，失电子变成Al3＋，Al3＋与OH－反应生成[Al（OH）4]－，负极反应为Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－，B项错误；电池总反应为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O4[Al（OH）4]－，反应中消耗OH－，导致溶液碱性减弱，C项错误；电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极，D项错误。 2.一种锂—空气电池如图所示。当电池工作时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0 或1）。下列说法正确的是（　　） A.多孔碳材料电极为负极 B.锂电极发生氧化反应 C.电池工作时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 D.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－ 解析：B　多孔碳材料电极是惰性电极，作正极，A错误；锂电极是活性电极作电池的负极，发生氧化反应，B正确；电池工作时，电子由负极流向正极，C错误；该电池为非水电解质体系，故正极上O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x，D错误。 1.对化学电源的叙述正确的是（　　） A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 C.化学电源均是安全、无污染的 D.化学电源即为可充电电池 解析：A　由于化学电源是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位，A正确，B错误；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染，C错误；有些化学电源是可充电电池（如镍镉电池），有些是不可充电的（如干电池），D错误。 2.碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnO（OH）。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式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－ 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，理论上锌的质量减小6.5 g 解析：C　根据题意可知，锌作负极失电子，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O，A正确；正极电极反应式为MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－，B正确；原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误；根据锌电极反应式Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O 可知，外电路中每通过0.2 mol电子，有0.1 mol锌参加反应，其质量为6.5 g，D正确。 3.燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气（或空气）反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（　　） A.负极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－ B.负极反应：CH4＋8OH－－8e－CO2＋6H2O C.随着放电的进行，溶液的c（OH－）不变 D.放电时溶液中的阴离子向负极移动 解析：D　O2＋2H2O＋4e－4OH－应为正极反应，A项错误；燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应为CH4＋10OH－－8e－C＋7H2O，B项错误；由于部分碱液和二氧化碳反应，因此溶液的c（OH－）将减小，C项错误。 4.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，电解质溶液为KOH溶液，电极反应如下： Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－ 总反应为Ag2O＋ZnZnO＋2Ag （1）Zn是负极，Ag2O 发生还原反应。 （2）电子由Zn（填“Zn”或“Ag2O”，下同）极流向Ag2O极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是32.5g。 （3）在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量不变（填“增大”“减小”或“不变”）。 解析：（1）根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Zn作负极，Ag2O得电子，被还原，发生还原反应。（2）发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗Zn的质量是 32.5 g。（3）电池中KOH只起到增强导电性的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的物质的量不变。 1.（2024·黑龙江学业考试）电池放电后不能充电的电池属于一次电池，能充电的电池属于二次电池。下列属于一次电池的是（　　） A.铅酸蓄电池 B.锌锰干电池 C.镍氢电池 D.锂离子电池 解析：B　铅酸蓄电池属于二次电池，A错误；锌锰干电池放电后不能再充电，属于一次电池，B正确；镍氢电池放电后可充电，属于二次电池，C错误；锂离子电池放电后可充电，属于二次电池，D错误。 2.工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是（　　） A.两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液 B.通入氢气的电极为电池的负极 C.电解质溶液中的阴离子向通氯气的电极移动 D.通氯气的电极反应为Cl2＋2e－2Cl－ 解析：C　将氢气、氯气的反应设计成燃料电池制备盐酸，必须用稀盐酸作电解质溶液，以免带入新杂质。通入可燃性的H2的电极作负极，负极反应为H2－2e－2H＋，通入助燃气Cl2的电极作正极，正极反应为Cl2＋2e－2Cl－，总反应为H2＋Cl22HCl。在电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 3.碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2。下列说法正确的是（　　） A.Zn为正极，MnO2为负极 B.该电池为二次电池 C.负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2 D.工作时电子由MnO2经外电路流向Zn 解析：C　Zn的化合价升高，Zn为负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2，Mn元素的化合价降低，MnO2为正极，A错误，C正确；碱性锌锰电池为一次电池，B错误；工作时电子由Zn经外电路流向MnO2，D错误。 4.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示，其放电时的电池反应为PbO2（s）＋Pb（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）＋2H2O（l），根据此反应判断下列叙述中正确的是（　　） A.PbO2是负极 B.Pb是负极 C.PbO2得电子，被氧化 D.电池放电时，电解质溶液的酸性增强 解析：B　根据电池反应知，放电过程中Pb失去电子，作负极，B项正确；PbO2得电子被还原，作正极，A、C项错误；由于原电池在放电过程中消耗硫酸，故电解质溶液的酸性减弱，D项错误。 5.（2024·广州高一期末）我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A.锂为负极，发生还原反应 B.Li＋移向正极并在正极得电子 C.电子由锂→有机电解质→固体电解质→水溶液→石墨 D.电池工作时的总反应为2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑ 解析：D　Li是活泼金属，锂为负极，锂失电子发生氧化反应，A错误；电池中阳离子移向正极，Li＋移向正极，水电离的H＋在正极得电子生成H2，B错误；电子由锂→导线→石墨，C错误；锂在负极失电子生成Li＋，水在正极得电子生成H2，电池工作时的总反应为2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑，D正确。 6.如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOx的生成，某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。 （1）使用时，空气从B口通入（填“A”或“B”）；当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗O2的体积2.24L（标准状况下）。 （2）假设使用的“燃料”是甲烷（CH4），a极的电极反应式为CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O。 解析：（1）由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入；b为正极，电极反应式为O2＋H2O＋4e－4OH－，当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗0.1 mol O2，标况下氧气的体积为V＝0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L。（2）假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－C＋7H2O。 7.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解质溶液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（　　） A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2 B.负极反应式为Mg＋2OH－－2e－Mg（OH）2 C.活性炭可以加快O2 在负极上的反应速率 D.电子的移动方向为由a经外电路到b 解析：C　由题给信息和题图可知，电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2，A正确；负极反应式为Mg＋2OH－－2e－Mg（OH）2，B正确；氧气在正极反应，所以活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，C错误；根据原电池原理，电子从负极流出，经外电路流向正极，即电子由a经外电路到b，D正确。 8.某新型燃料电池以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，装置如图所示，下列有关说法不正确的是（　　） A.通入H2的一极为负极 B.通入N2的一极电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N C.电池工作过程中左右两边区域溶液pH逐渐减小 D.物质A是NH4Cl 解析：C　放电过程中，负极失去电子，电极反应式为H2－2e－2H＋，则通入H2的一极为负极，A正确；通入N2的一极为正极，正极得电子发生还原反应，即氮气被还原生成N，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N，B正确；正极的电极反应式为N2＋6e－＋8H＋2N，反应中消耗氢离子，则电池工作过程中左边区域溶液pH逐渐增大，负极反应中生成H＋，则右边区域溶液pH逐渐减小，C错误；根据负极和正极的电极反应式可得到该电池的总反应为N2＋3H2＋2H＋2N，因此物质A为NH4Cl，D正确。 9.铅酸蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，下列说法正确的是（　　） A.铅酸蓄电池属于二次电池 B.当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol C.铅酸蓄电池放电时负极质量减小，正极质量增加 D.铅酸蓄电池放电时电子由负极经过溶液定向移动到正极 解析：A　铅酸蓄电池可以反复充电、放电，属于二次电池，A正确；根据总反应式Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，当电路中转移 0.2 mol 电子时，消耗的H2SO4为0.2 mol，B错误；由负极反应式：Pb＋S－2e－PbSO4可知，铅酸蓄电池放电时负极质量增加，由正极反应式：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O可知，正极质量也增加，C错误；铅酸蓄电池放电时电子由负极经过导线定向移动到正极，电子不能经过电解质溶液，D错误。 10.（2023·咸阳月考）某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只允许阴离子通过，总反应为Zn＋H2O2＋2H＋Zn2＋＋2H2O，下列说法正确的是（　　） A.石墨为电池的负极 B.电子由Zn电极经外电路流向石墨电极 C.Zn极发生还原反应 D.电池工作时，H2O2被氧化 解析：B　从图中可以看出，右侧Zn电极为负极，左侧石墨电极为正极，A不正确；电池工作时，电子由负极沿导线流入正极，则电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，B正确；Zn极为负极，负极发生氧化反应，C不正确；电池工作时，正极发生反应H2O2＋2H＋＋2e－2H2O，H2O2得电子被还原，D不正确。 11. （2024·芜湖开学考试）氢燃料电池汽车具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，从而备受关注。某氢燃料电池汽车的结构如图所示，下列说法正确的是（　　） A.燃料电池堆发电时还原剂是H2 B.工业上利用过氧化钠与水反应制氧气 C.因为氢气易液化，所以氢燃料电池续航能力强 D.燃料电池堆产生标准状况下22.4 L H2O转移2 mol电子 解析：A　该燃料电池为酸性氢燃料电池，根据电子或H＋移动方向可知，左侧电极为负极，通入燃料氢气，右侧电极为正极，通入氧化剂氧气或空气，负极反应式为H2－2e－2H＋，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O。燃料电池堆发电时，H2发生失电子的氧化反应，作还原剂，A正确；工业上常用分离空气法制备氧气，过氧化钠与水反应制氧气的成本太高，B错误；氢气不易液化，C错误；标准状况下H2O不是气态，则标准状况下22.4 L H2O的物质的量大于1 mol，转移电子大于2 mol，D错误。 12.（1）将CH4与O2的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。 ①实验测得OH－向B电极移动，则B（填“A”或“B”）处电极入口通甲烷。 ②当消耗甲烷的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为9.6 mol。 （2）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，原电池负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2；放电时每转移3 mol电子，有1mol K2FeO4被还原，正极附近溶液的碱性增强（填“增强”“不变”或“减弱”）。 解析：（1）①实验测得OH－向B电极移动，则B电极是负极，因此B处通入的是甲烷。②甲烷的体积为33.6 L（标准状况下），其物质的量是1.5 mol，假设电池的能量转化率为80％，则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80％×8＝9.6 mol。 （2）反应中锌失去电子，则原电池负极的电极反应为Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2；铁元素化合价从＋6价降低到＋3价，因此放电时每转移3 mol电子，有1 mol K2FeO4被还原。正极附近溶液的碱性增强。 13.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： （1）氢氧燃料电池在导线中电流的方向为由b到a（用a、b表示）。 （2）负极反应为H2＋2OH－－2e－2H2O　。 （3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的贮氢材料，吸氢和放氢原理如下： Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2OLiOH＋H2↑ ①反应Ⅰ中的还原剂是Li，反应Ⅱ中的氧化剂是H2O。 ②已知LiH固体密度为0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为8.71×10－4。 ③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为32 mol。 解析：（1）氢氧燃料电池中氢气失去电子被氧化，为负极；氧气获得电子被还原，为正极，电流由正极经导线流向负极，即由b到a。（2）负极上氢气失电子生成的H＋和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2＋2OH－－2e－2H2O。（3）①氢化锂中Li的化合价为＋1价，H的化合价为－1价，则反应2Li＋H22LiH中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂；反应LiH＋H2OLiOH＋H2↑中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂。②根据化学反应方程式Ⅰ可知2n（H2）＝n（LiH），224 L H2的物质的量为10 mol，则生成的LiH为20 mol，其质量为20 mol×（7＋1）g·mol－1＝160 g，V（LiH）＝＝≈195 cm3，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为∶224 L≈8.71×10－4。 ③根据化学方程式Ⅱ可知20 mol LiH可以生成20 mol H2，实际参加反应的H2为20 mol×80％＝16 mol，1 mol H2转化为1 mol H2O，转移2 mol电子，所以16 mol H2参与反应可转移32 mol电子。 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $