2019-2020年高中化學(xué) 4-2 化學(xué)電源教案 新人教版選修4.doc

《2019-2020年高中化學(xué) 4-2 化學(xué)電源教案 新人教版選修4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中化學(xué) 4-2 化學(xué)電源教案 新人教版選修4.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中化學(xué) 4-2 化學(xué)電源教案 新人教版選修4 ●課標要求 通過查閱資料了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理，認識化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的實際意義及其應(yīng)用。 ●課標解讀 1.了解幾種常見化學(xué)電源，一次、二次、燃料電池的工作原理。 2．正確書寫有關(guān)電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。 ●教學(xué)地位 化學(xué)電池是依據(jù)原電池原理開發(fā)的具有很強的實用性和廣闊的應(yīng)用范圍的技術(shù)產(chǎn)品。本節(jié)的教學(xué)是理論知識在實踐中的延伸和拓展，將抽象的理論和學(xué)生在日常生活中積累的感性體驗聯(lián)系起來，幫助學(xué)生進一步的深入認識化學(xué)電池。簡介了三種電池的基本構(gòu)造，工作原理，性能和適用范圍。同時向?qū)W生滲透綠色環(huán)保的意識。 ●新課導(dǎo)入建議 當一個人的心臟跳動過慢時，醫(yī)生會建議他安裝一個心臟起搏器，借助化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來延長生命。該用什么材料制作這樣的電池呢？經(jīng)過科學(xué)家的長期研究，發(fā)明的這種電池叫做鋰電池。那除了這種電池外，還有其他的一些電池。讓我們一起來了解化學(xué)電源的多樣性吧！ ●教學(xué)流程設(shè)計 課前預(yù)習安排：(1)看教材P74頁，填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識1，化學(xué)電池”。 (2)看教材P75～77頁，填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識2，幾種常見的化學(xué)電池”，并完成【思考交流】。?步驟1：導(dǎo)入新課、本課時的教材地位分析。?步驟2：建議對【思考交流】多提問幾個學(xué)生，使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對該重點知識的探究。 步驟6：先讓學(xué)生自主總結(jié)本課時學(xué)習的主要知識，然后對照【課堂小結(jié)】以明確掌握已學(xué)的內(nèi)容、安排學(xué)生課下完成【課后知能檢測】。?步驟5：在老師指導(dǎo)下完成【變式訓(xùn)練】和【當堂雙基達標】中的題目，驗證學(xué)生對探究點的理解掌握情況。?步驟4：教師通過【例題】和教材P55～57頁講解研析對“探究”中的電極反應(yīng)進行總結(jié)。?步驟3：師生互動完成探究點“化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫”可利用【問題導(dǎo)思】設(shè)置的問題由淺入深地進行。建議教師除【例1】外，使用【教師備課資源】中例題，以拓展學(xué)生的思路。 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.了解電池的分類、特點及適用范圍。 2.了解幾類化學(xué)電池的構(gòu)造、原理。 3.了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池的危害。 1.一次、二次、燃料電池的構(gòu)造及工作原理。(重點) 2.原電池電極反應(yīng)式的書寫。(重難點) 化學(xué)電池 1.概念：是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?；瘜W(xué)電池的主要部分是電解質(zhì)溶液和浸在溶液中的正極和負極，使用時將兩極用導(dǎo)線接通，就有電流產(chǎn)生，因而獲得電能。 2．類型 幾種常見化學(xué)電池 1.一次電池(堿性鋅錳電池) (1)構(gòu)成：負極Zn，正極MnO2，電解質(zhì)KOH。 (2)電極反應(yīng)：負極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正極：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 2．二次電池(蓄電池) (1)構(gòu)成：負極Pb、正極PbO2，電解質(zhì)H2SO4溶液 (2)工作原理 ①放電：負極：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正極：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) ②充電時 鉛蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆過程。 陰極：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； 陽極：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)； 總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。 上述充放電反應(yīng)可寫成一個可逆反應(yīng)方程式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 3．燃料電池 (1)工作原理 ①連續(xù)地將燃料(如氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體)和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。 ②電極材料本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ③工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。 (2)氫氧燃料電池 ①電極材料Pt，酸性電解質(zhì)。 ②電極反應(yīng)：負極：H2－2e－===2H＋ 正極：O2＋2H＋＋2e－===H2O 總反應(yīng)：H2＋O2===H2O 若把氫氧燃料電池中的酸性介質(zhì)換成堿性介質(zhì)，其電極反應(yīng)式怎樣寫？ 【提示】　負極：2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O  化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫 【問題導(dǎo)思】　 ①化學(xué)電源中正、負極是什么物質(zhì)得、失電子？ 【提示】　正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)或O2得電子。 負極：活潑金屬或H2失去電子。 ②氫氧燃料電池在酸性電解質(zhì)和堿性電解質(zhì)中的總反應(yīng)實質(zhì)相同嗎？ 【提示】　相同，都為2H2＋O2===2H2O 1．根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式 (1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負極上的反應(yīng)物，并標出相同數(shù)目電子的得失。 (2)電極反應(yīng)式的書寫。 負極：活潑金屬或H2失去電子生成陽離子，若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式。如鉛蓄電池，負極：Pb＋SO－2e－===PbSO4。 正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)，或O2得到電子。若反應(yīng)物是O2，則： 電解質(zhì)是堿性或中性溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 電解質(zhì)是酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (3)正、負電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。 2．給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式 分析反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價變化情況)→選擇一個簡單的變化情況去寫電極反應(yīng)式→ 另一極的電極反應(yīng)直接寫出或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果 以2H2＋O2===2H2O為例，當電解質(zhì)溶液為KOH溶液時的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下： (1)根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價的變化情況，確定2 mol H2失掉4 mol電子，初步確定負極反應(yīng)式為2H2－4e－===4H＋。 (2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H＋不能共存，反應(yīng)生成水，推出OH－應(yīng)寫入負極反應(yīng)式中，故負極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－===4H2O。 (3)用總反應(yīng)式2H2＋O2===2H2O減去負極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 3．可充電電池電極反應(yīng)式的書寫 在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。 (1)原電池的負極與電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。 (2)原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。 書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意電解質(zhì)溶液的影響。 (1)中性溶液反應(yīng)物中無H＋或OH－。 (2)酸性溶液反應(yīng)物，生成物均無OH－。 (3)堿性溶液反應(yīng)物，生成物中均無H＋。 (4)水溶液不能出現(xiàn)O2－。 　(1)今有2H2＋O2KOH,2H2O反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負極通的應(yīng)是________，正極通的應(yīng)是______，電極反應(yīng)式分別為______________、______________。 (2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式為__________________、_____________________。 (1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進行后，其溶液的pH各有何變化？ _______________________________。 (3)如把H2改為甲烷、KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：________________、__________________。 【解析】　根據(jù)電池反應(yīng)式可知H2在反應(yīng)中被氧化，O2被還原，因此H2應(yīng)在負極上反應(yīng)，O2應(yīng)在正極上反應(yīng)。又因為是堿性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有H＋參加或生成，故負極反應(yīng)為：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若將導(dǎo)電物質(zhì)換成酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH－參加或生成，故負極：2H2－4e－===4H＋，正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在堿性條件下反應(yīng)KOH量不變，但工作時H2O增多故溶液變稀堿性變小，pH將變小。而后者為酸溶液，H2SO4量不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。如把H2改為甲烷用KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)CH4＋2O2===CO2＋2H2O，則負極為發(fā)生氧化反應(yīng)的CH4，正極為發(fā)生還原反應(yīng)的O2，由于有KOH存在，此時不會有CO2放出。 【答案】　(1)H2　O2　負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (2)負極：2H2－4e－===4H＋　正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(1)變小，(2)變大 (3)負極：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 正極：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 常見燃料電池的電極反應(yīng) 在燃料電池中，電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)酸堿性的改變，引起電極反應(yīng)的變化，但不影響燃料及O2的性質(zhì)。 電極反應(yīng)在遵守質(zhì)量守恒定律、電荷守恒、電子得失守恒的同時，還要特別考慮電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。 (1)甲烷燃料電池。 電解質(zhì)：KOH 正極(通O2)：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 負極(通CH4)：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O (2)甲醇燃料電池。 電解質(zhì)：KOH 正極：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 負極：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O (3)肼燃料電池。 電解質(zhì)：KOH 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 負極：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O 總反應(yīng)：N2H4＋O2===N2＋2H2O (4)熔融鹽燃料電池。 熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔i2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極燃氣，制得在650 ℃下工作的燃料電池。有關(guān)的電池反應(yīng)式為： 正極：O2＋2CO2＋4e－===2CO 負極：2CO＋2CO－4e－===4CO2 總反應(yīng)：2CO＋O2===2CO2 固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯一氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是(　　) A．有O2放電的a極為電池的負極 B．有H2放電的b極為電池的正極 C．a(chǎn)極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．該電池的總反應(yīng)方程式為2H2＋O2高溫,2H2O 【解析】　固體介質(zhì)允許O2－通過，說明為非水體系，因此C項中a極反應(yīng)式不正確，這種表達是水溶液中進行的反應(yīng)，a極反應(yīng)式應(yīng)該是：O2＋2e－===O2－，b極反應(yīng)：H2－2e－===2H＋，總反應(yīng)方程式是H2＋O2高溫,H2O。 【答案】　D 【教師備課資源】 　堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以KOH溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s) 下列說法錯誤的是(　　) A．電池工作時，鋅失去電子 B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq) C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g 【解析】　根據(jù)題意，該電池的負極材料是鋅。電池工作時，鋅本身失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子通過外電路移向另一極(正極)。在該電極上，MnO2獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MnOOH：2MnO2＋2e－―→2MnOOH。從元素守恒的角度來看，右側(cè)還多2個氫。在堿性溶液中不出現(xiàn)H＋，故正極反應(yīng)為2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。反應(yīng)中，失去0.2 mol電子，消耗掉0.1 mol鋅，質(zhì)量為6.5 g。 【答案】　C 化學(xué)電池一次電池二次電池燃料電池電極材料電解質(zhì)電極反應(yīng)主要特點 1．下列有關(guān)電池的說法不正確的是(　　) A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池 B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極 C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極 【解析】　鋰離子電池可以充電，再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流從銅電極流向鋅電極，而電子是由鋅電極流向銅電極，B項錯；電池的實質(zhì)即是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確。 【答案】　B 2．茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、PtFe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中 (　　) ①鋁合金是陽極?、阡X合金是負極　③海水是電解液 ④鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng) A．②③　　　　　　　　B．②④ C．①② D．①④ 【解析】　較活潑的鋁合金為負極(②對)。PtFe合金網(wǎng)為正極，海水是電解液(③對)。負極上發(fā)生氧化反應(yīng)(④錯)。 【答案】　A 3．關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是(　　) A．在放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是：Pb(s)＋SO(aq)===PbSO4(s)＋2e－ B．在放電時，該電池的負極材料是鉛板 C．在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小 D．在充電時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq) 【解析】　A項中電池放電時正極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為： PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；C項中電池充電時硫酸的濃度應(yīng)不斷增大；D項中電池充電時陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。 【答案】　B 4．鋅錳干電池的兩極分別為碳棒和鋅皮，在放電時電池總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn＋2MnO2＋2NHZn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O。根據(jù)上述信息，下列結(jié)論正確的是(　　) A．放電時正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為NH B．Zn為負極，碳為正極 C．工作時，電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極 D．長時間連續(xù)使用該電池時，內(nèi)裝糊狀物不會流出 【解析】　在電池的正極上發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，是總反應(yīng)中氧化劑發(fā)生反應(yīng)的電極。由鋅錳干電池的總反應(yīng)式可知，MnO2與NH發(fā)生的反應(yīng)為正極反應(yīng)。根據(jù)原電池的工作原理可知，相對活潑(指金屬性)的一極為負極，相對不活潑的一極為正極，B項正確；在外電路，電子從負極流向正極，C項錯誤；長時間連續(xù)使用該電池，由于鋅皮慢慢溶解而破損，糊狀物很可能流出而腐蝕用電器，D項錯誤。 【答案】　B 5．科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑，美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢化為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}： (1)這種電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 ______________________________。 (2)此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是________，負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是__________________。 (3)電解液中的H＋向________極移動，向外電路釋放電子的電極是________。 (4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是________。 【解析】　甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能。CH3OH在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；氧氣在正極反應(yīng)：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，兩反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式。在電池中，負極釋放出電子移動到正極上，故向外電路釋放電子的電極為負極。在原電池的內(nèi)電路中，陽離子向正極移動，故H＋向正極移動。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和H2O，對環(huán)境無污染。 【答案】　(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O　2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋ (3)正　負極　(4)對環(huán)境無污染 1．下列有關(guān)化學(xué)電池的說法中正確的是(　　) A．化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C．鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長 D．一次電池包括干電池和蓄電池 【解析】　蓄電池不但可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電)，也可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電)，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%，但不可能100%轉(zhuǎn)換。蓄電池可重復(fù)使用，屬于二次電池。 【答案】　C 2．已知蓄電池在充電時作電解池，放電時作原電池。鉛蓄電池上有兩個接線柱，一個接線柱旁標有“＋”，另一個接線柱旁標有“－”。關(guān)于標有“＋”的接線柱，下列說法中正確的是(　　) A．充電時作陽極，放電時作正極 B．充電時作陽極，放電時作負極 C．充電時作陰極，放電時作負極 D．充電時作陰極，放電時作正極 【解析】　“＋”接線柱放電時為原電池正極，充電時與外接電源正極相連，作陽極A正確。 【答案】　A 3．研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl 下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動 D．AgCl是還原產(chǎn)物 【解析】　根據(jù)總反應(yīng)中化合價的升降和正極、負極的反應(yīng)原理，正極反應(yīng)為5MnO2＋2e－===Mn5O，負極反應(yīng)為2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A項錯誤，B項正確；C項，陽離子向正極移動，錯誤；D項，AgCl是氧化產(chǎn)物，錯誤。 【答案】　B 4．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項重大貢獻。下列有關(guān)電池的敘述正確的是(　　) A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細 B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 【解析】　因為鋅錳干電池中鋅棒為負極，鋅棒變細，碳棒不變，故A錯；原電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以B錯；氫氧燃料電池負極反應(yīng)為H2－2e－===2H＋，所以C正確；太陽能電池的主要材料是硅，D錯。 【答案】　C 5．不久前，美國一個海軍航空站安裝了一臺250 kW的MCFC型燃料電池。該電池可同時供應(yīng)電和蒸氣，其燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3，工作溫度為600～800 ℃。已知該電池的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，負極反應(yīng)為H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列推斷正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為4OH－－4e－===O2＋2H2O B．放電時，CO向負極移動 C．電池供應(yīng)1 mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量4 mol D．放電時，CO向正極移動 【解析】　正極反應(yīng)是氧化劑得電子的反應(yīng)，A項錯；原電池中，陰離子向負極移動，B項正確，D項錯；電池提供1 mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2 mol，C項錯。 【答案】　B 6．生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金柵架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是：2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4 下列對鉛蓄電池的說法中錯誤的是(　　) A．需要定期補充硫酸 B．工作時鉛是負極，PbO2是正極 C．工作時負極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．工作時電解質(zhì)溶液的密度減小 【解析】　鉛蓄電池在工作時相當于原電池，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是負極，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是正極，所以Pb是負極，PbO2是正極；在工作時，負極發(fā)生的反應(yīng)是鉛失去電子生成Pb2＋，Pb2＋與溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等。在電池制備時，PbSO4的量是一定的，制成膏狀的PbSO4干燥后安裝，說明H2SO4不用補充；放電時，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。 【答案】　A 7．常見鎳氫電池的某極是儲氫合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價均為0)，電池反應(yīng)通常表示為LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2。下列說法不正確的是(　　) A．放電時儲氫合金作負極 B．充電時儲氫合金作陰極 C．充電時陰極周圍c(OH－)減小 D．放電時負極反應(yīng)：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O 【解析】　A選項，鎳氫電池放電時作原電池，發(fā)生反應(yīng)：LaNi5H6＋6NiO(OH)===LaNi5＋6Ni(OH)2，儲氫合金是還原劑，作原電池的負極。B選項，充電時，外電源的負極接在原電池的負極上，所以充電時儲氫合金作陰極。C選項，充電時陰極：LaNi5＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，所以充電時陰極周圍c(OH－)應(yīng)該增大，C選項錯誤。D選項正確。 【答案】　C 8．一種甲醇、氧氣和強堿溶液作電解質(zhì)的新型手機電池，可連續(xù)使用一個月，其電池反應(yīng)為：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，則有關(guān)說法正確的是(　　) A．放電時CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極 B．放電時負極的電極反應(yīng)為CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O C．標準狀況下，通入5.6 L O2并完全反應(yīng)后，有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移 D．放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低 【解析】　從電池反應(yīng)可知，CH3OH為原電池的負極，A選項錯誤；正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，標準狀況下，5.6 L O2為0.25 mol，轉(zhuǎn)移電子為 1 mol，C選項錯誤；從正極反應(yīng)可以看出，正極附近溶液OH－濃度增大，pH升高，D選項錯誤。 【答案】　B 9．目前人們正在研究開發(fā)一種高能電池——鈉硫電池，它是以熔融的鈉、硫為兩極，以Na＋導(dǎo)電的βAl2O3陶瓷為固體電解質(zhì)，反應(yīng)式如下：2Na＋xSNa2Sx。以下說法中正確的是(　　) A．放電時，鈉作負極，發(fā)生還原反應(yīng) B．放電時，鈉作正極，硫極發(fā)生還原反應(yīng) C．若用此電池電解水，當產(chǎn)生標準狀況下的O2 1.12 L時，消耗金屬鈉為4.6 g D．放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)為S－2e－===xS 【解析】　放電時為原電池裝置，鈉作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，硫極作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A、B、D均不正確。若用此電池電解水，當陽極產(chǎn)生標準狀況下的氣體為1.12 L O2時，則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為n(e－)＝4n(O2)＝40.05 mol＝0.2 mol，則消耗金屬鈉的質(zhì)量為m(Na)＝0.2 mol23 gmol－1＝4.6 g，故C項正確。 【答案】　C 10．有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是(　　) ①每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e－ ②負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電后，溶液pH不斷升高 A．①②　　　　　　　　B．①③ C．①④ D．③④ 【解析】　CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應(yīng)，即CH4CO2，嚴格講生成的CO2還會與KOH反應(yīng)生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O,1 mol CH4參加反應(yīng)有8 mol e－發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－。負極消耗OH－，但從總反應(yīng)CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的pH不斷下降，故①②正確，③④錯誤。 【答案】　A 11．鉛蓄電池是化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質(zhì)為稀硫酸，工作(放電)時該電池的總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試根據(jù)上述情況判斷： (1)蓄電池的負極材料是________。 (2)工作時，正極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________。 (3)工作時，電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)工作時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向________極。 (5)電流方向從________極流向________極。 【解析】　蓄電池工作時，起原電池作用，題中各小題概括敘述了蓄電池放電時所涉及的各個方面。根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價升高，所以Pb為負極；正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價降低，從總反應(yīng)式可知，PbO2是氧化劑，即正極反應(yīng)：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O；從正極反應(yīng)或電池的總反應(yīng)可知H2SO4參加了反應(yīng)，H＋轉(zhuǎn)變成H2O，所以溶液pH增大；原電池工作時溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方向與電子移動方向相反，從正極沿導(dǎo)線流向負極。 【答案】　(1)Pb (2)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O (3)增大　(4)負　(5)正　負 12．LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 請回答下列問題： (1)電池的負極材料為________，發(fā)生的電極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ________________________________________________________________________； (3)SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是____________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________； (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是 ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)分析反應(yīng)的化合價變化，可得Li為還原劑(作負極)，失電子：Li－e－===Li＋。 (2)SOCl2為氧化劑，得電子，從題給電池反應(yīng)可推出產(chǎn)物：Cl－、S、SO2。(或用總反應(yīng)減去負極反應(yīng))。 (3)題中已給出信息：堿液吸收時的產(chǎn)物是Na2SO3和NaCl，則沒有堿液吸收時的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，進而推出現(xiàn)象。 【答案】　(1)Li　Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出現(xiàn)白霧，有刺激性氣味氣體生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ (4)因為構(gòu)成電池的主要成分Li能與氧氣、水反應(yīng)，SOCl2也與水反應(yīng) 13．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 根據(jù)上述反應(yīng)式，完成下列題目。 (1)判斷下列敘述中正確的是________。 A．在使用過程中，電解質(zhì)KOH被不斷消耗 B．使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負極，Ag2O是正極 D．Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng) (2)寫出電池的總反應(yīng)式： ________________________________________________________________________。 (3)使用時，負極區(qū)的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH________，電解質(zhì)溶液的pH________。 【解析】　(1)由正、負電極反應(yīng)式可知：Zn電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負極區(qū)pH減小，Ag2O為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正極區(qū)pH增大；使用時電子由Zn極流向Ag2O極，正、負極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，故電解質(zhì)KOH未被消耗，電解質(zhì)溶液的pH不變。 【答案】　(1)C (2)Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag (3)減小　增大　不變 14. 氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答： (1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是________，在導(dǎo)線中電子流動方向為________(用a、b表示)。 (2)負極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下： Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。 ②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。 ③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。 【解析】　本題考查電化學(xué)知識。(1)原電池的實質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，其中H2從零價升至＋1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH－。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。(4)Ⅰ中Li從零價升至＋1價，作還原劑。Ⅱ中H2O的H從＋1價降至H2中的零價，作氧化劑。由反應(yīng)Ⅰ，當吸收10 mol H2時，則生成20 mol LiH，V＝m/ρ＝(207.9)/0.8210－3 L＝192.6810－3 L，則V(LiH)/V(H2)＝192.6810－3 L/224 L＝8.6010－4。20 mol LiH可生成20 mol H2，實際參加反應(yīng)的H2為2080%＝16 mol,1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O，轉(zhuǎn)移2 mol電子，所以16 mol H2可轉(zhuǎn)移32 mol的電子。 【答案】　(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋∮蒩到b(合理表達形式均可) (2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 (4)①Li　H2O?、?/1 163或8.6010－4?、?2　　　　 階段歸納提升課 一、原電池設(shè)計的基本依據(jù)和關(guān)鍵 進行原電池設(shè)計的基本依據(jù)，是原電池的構(gòu)成條件，關(guān)鍵是選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液。 1．電極材料的選擇 電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池中的負極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負極一般是活潑的金屬材料。正極和負極之間只有產(chǎn)生電勢差，電子才能定向移動，所以正極和負極一般不用同一種材料。 兩個電極的構(gòu)成分為4種情況： (1)活動性不同的兩種金屬。例如，鋅銅原電池中，鋅作電池的負極，銅作電池的正極。 (2)金屬和非金屬。例如，鋅錳干電池中，鋅片作電池的負極，石墨棒作電池的正極。 (3)金屬和化合物。例如，鉛蓄電池中，鉛板作電池的負極，二氧化鉛作電池的正極。 (4)惰性電極。例如，氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt。 2．電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)是為負極提供放電的物質(zhì)，因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，應(yīng)使用鹽橋連接。負極所在的電解質(zhì)溶液陽離子應(yīng)與電極材料是相同的陽離子。例如：在鋅、銅和硫酸構(gòu)成的原電池中，鋅極置于ZnSO4、ZnCl2、Zn(NO3)2等溶液中；正極材料置于硫酸溶液中。當然硫酸還可以換成鹽酸，電極上發(fā)生的反應(yīng)和電池總反應(yīng)與電解質(zhì)是硫酸是相同的。但是如果電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液，電極反應(yīng)是 負極：Zn－2e－===Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－===Cu 電池總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 3．原電池設(shè)計思路圖示： 　依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2設(shè)計的原電池如圖所示： 請回答下列問題： (1)電極X的材料是_____，電解質(zhì)溶液Y是______。 (2)Pt電極為電池的__________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為 ____________________________________________； X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________。 (3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 【解析】　將Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2　拆分：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反應(yīng))和2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(還原反應(yīng))兩個反應(yīng)。結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點分析可知，該電池的負極應(yīng)用鋅，則正極應(yīng)用活動性比鋅弱的材料，為保證Fe3＋在正極得電子，則電解質(zhì)溶液為FeCl3等易溶的鐵鹽溶液。 【答案】　(1)Zn　FeCl3溶液 (2)正　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Zn－2e－===Zn2＋ (3)Zn　Pt 二、電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫方法 1．整體思路 (1)題目僅給出原電池的裝置圖 ①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。 ②結(jié)合電解質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。 ③寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等)，將兩電極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式。 (2)題目僅給出原電池的總反應(yīng)式 ①分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑參加的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑參加的反應(yīng)即為負極反應(yīng)。 ②當氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應(yīng)注意電解質(zhì)的反應(yīng)。 ③若有一個電極反應(yīng)較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應(yīng)，然后再利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)即得到另一個電極反應(yīng)。 2．負極與正極上的電極反應(yīng)式的書寫 (1)負極 ①若負極材料本身被氧化，其電極反應(yīng)式有兩種情況：一種是負極金屬失電子后生成的金屬陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，此時的電極反應(yīng)可表示為M－ne－===Mn＋；另一種是負極金屬失電子后生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，此時的電極反應(yīng)要將金屬失電子的反應(yīng)、金屬陽離子與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起書寫，如鉛蓄電池的負極反應(yīng)為Pb＋SO－2e－===PbSO4。 ②若負極材料本身不反應(yīng)，如燃料電池，在書寫負極反應(yīng)式時，要將燃料失電子的反應(yīng)及其產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起書寫，如氫氧燃料電池(KOH溶液為電解質(zhì)溶液)的負極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O。 (2)正極 ①首先，判斷在正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。 a．當負極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，在正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某些微粒； b．當負極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，在正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的O2。 ②然后，根據(jù)具體情況寫出正極反應(yīng)式，在書寫時也要考慮正極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的問題，若參與反應(yīng)也要書寫疊加式。 3．書寫電極反應(yīng)式時應(yīng)注意的問題 (1)兩電極得失電子數(shù)目相等。 (2)電極反應(yīng)式常用“===”而不用“―→”表示。 (3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需要加“↑”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示。 (4)書寫電極反應(yīng)式時要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H＋或OH－或H2O。 (5)兩電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式中，若已知其中兩個，可由方程式的加減得到第三個。 　高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是(　　) A．放電時負極反應(yīng)為：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充電時陽極上反應(yīng)為：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O C．放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．放電時正極附近溶液的堿性增強 【解析】　放電時裝置為原電池，Zn作負極，充電時，裝置變?yōu)殡娊獬?，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以A、B正確；放電時正極反應(yīng)為：FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－，故電極附近溶液的堿性增強，正極所發(fā)生的是還原反應(yīng)而不是氧化反應(yīng)，C錯、D正確。故正確答案為C。 【答案】　C 1．如圖為某原電池的裝置圖，下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A．將Zn換成Fe，電池總反應(yīng)不變 B．將Cu換成Fe，電池總反應(yīng)不變 C．將Cu換成Fe，電壓表的讀數(shù)減小 D．將Zn換成Fe，電壓表的讀數(shù)減小 【解析】　A項中將Zn換成Fe，則負極反應(yīng)由Zn－2e－===Zn2＋變成Fe－2e－===Fe2＋，而Cu電極改換為比Zn活潑性差的導(dǎo)電電極，所有反應(yīng)不變，A項錯誤，B項正確；兩電極活潑性差距越大形成的原電池的電壓越高，C、D兩項正確。 【答案】　A 2．鋅錳干電池在放電時總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn(s)＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(　　) A．Zn　　　　　　　　　 B．碳 C．MnO2和NH D．Zn2＋和NH3 【解析】　根據(jù)方程式可知：Zn為原電池的負極，碳棒為原電池的正極，負極失電子變成Zn2＋，失去的電子被MnO2和NH得到，生成了低價態(tài)的Mn2O3和不帶電的NH3。所以在正極上NH和MNO2為反應(yīng)物。 【答案】　C 3．下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是(　　) A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置Y中負極的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 【解析】　該系統(tǒng)中存在太陽能、電能、機械能、化學(xué)能4種形式的能量轉(zhuǎn)化，故A錯；裝置Y中負極的電極反應(yīng)式為：H2－2e－===2H＋，通過X裝置產(chǎn)生O2和H2，故C正確；X，Y子系統(tǒng)理論上可以實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但不能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化，D錯。 【答案】　C 4．(xx大綱全國卷)①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是(　　) A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ 【解析】　利用原電池的形成和工作原理解決問題。在外電路中，電流從正極流向負極，則①作原電池的負極，②作正極，故活動性①>②；活動性相對較差的金屬作原電池的正極，故金屬的活動性①>③；有氣泡產(chǎn)生的電極發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，為原電池的正極，故活動性④>②；質(zhì)量減少的電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬離子而溶解，為負極，故活動性③>④，由此可得金屬活動性：①>③>④>②。 【答案】　B 5．(xx四川高考)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負極移動 B．若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣 C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 【解析】　審題是關(guān)鍵，反應(yīng)是在酸性電解質(zhì)溶液中進行的。在原電池中，陽離子要往正極移動，故A錯；因電解質(zhì)溶液為酸性的，不可能存在OH－，故正極的反應(yīng)式為：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，轉(zhuǎn)移4 mol電子時消耗1 mol O2，則轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時消耗2.24 L O2，故B、D錯；電池反應(yīng)式即正負極反應(yīng)式的和，將兩極的反應(yīng)式相加可知C正確。 【答案】　C 6．紐扣電池可用于計算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。關(guān)于該電池的敘述不正確的是(　　) A．使用時電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負極 B．使用時電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負極 C．正極的電極反應(yīng)為Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ D．Zn極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng) 【解析】　由總方程式可以看出，負極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負極流向正極，A項正確，B項錯誤；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項正確，D項也正確。 【答案】　B 7．(xx山東高考節(jié)選)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，其正極電極反應(yīng)為________________。 【解析】　電池反應(yīng)的總方程式為2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O，負極電極反應(yīng)式為2Cu－4e－===2Cu2＋，將電池反應(yīng)的總方程式與負極電極反應(yīng)式相減得正極電極反應(yīng)式：4H＋＋O2＋4e－===2H2O。 【答案】　4H＋＋O2＋4e－===2H2O