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选择性必修 第一册1 光的折射测试题
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这是一份选择性必修 第一册1 光的折射测试题，共44页。试卷主要包含了 知道化学电源的分类方法等内容，欢迎下载使用。
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第2课时 化学电源
1. 知道化学电源的分类方法。
2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力。
3.以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。
知识点一 化学电池
将 能转化为 能的装置。
1.分类
2.优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
3.判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。
(3)电池可储存时间的长短。
知识点二 几种常见的化学电池
1.一次电池(以碱性锌锰电池为例)
(1)构造：
(2)组成：
正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。
2.二次电池(以铅酸蓄电池为例)
(1)构造：
(2)组成：正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
①放电过程的电极反应、总反应：
负极： ；
正极： ；
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充电过程的电极反应、总反应：
阴极： (还原反应)；
阳极： (氧化反应)；
总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
③铅酸蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
3.燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)
(1)构造：
(2)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
电池反应： 。
知识点三 废旧电池的危害与处理
（1）危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
（2）处理方法：回收处理。
探究任务一 化学电源电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物质。
①负极：活泼金属或燃料失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。
如铅蓄电池的负极：Pb+SO42--2e- ==PbSO4。
②正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2+2H2O+4e-=4OH-；
电解质溶液呈酸性：O2+4H++4e-=2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式
如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
【典例1】 (2023·山西太原第五中学高二检测) 在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是( )
A.负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.负极反应式为Zn+2H2O-2e-=Zn(OH)2+2H+
C.正极反应式为2MnO2+2H++2e-=2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
【变式训练1】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-==NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
探究任务二 常见的燃料电池
1. 常见燃料电池的电极反应
(1)甲烷燃料电池。
电解质：KOH
正极(通O2)：2O2+4H2O+8e- ==8OH-
负极(通CH4)：CH4+10OH--8e- == CO32-+7H2O
总反应：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
(2)甲醇燃料电池。
电解质：KOH
正极：3O2+6H2O+12e-==12OH-
负极：2CH3OH+16OH--12e-==2CO32-+12H2O
总反应：2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH
正极：O2+2H2O+4e- ==4OH-
负极：N2H4+4OH--4e- ==N2↑+4H2O
总反应：N2H4+O2==N2+2H2O
(4)熔融盐燃料电池。
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：
正极：O2+2CO2+4e- ==2CO32-
负极：2CO+2 CO32--4e- ==4CO2
总反应：2CO+O2==2CO2
2.书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
【典例2】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.该燃料电池A是正极，B是负极
B.电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e- ==2H2O
C.电池工作时， CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e- ==2 CO32-
【变式训练2】 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，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子的流动方向为 (用a、b表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH-的移动方向为由 池移向 池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为 ，正极反应式为 。
1.下列有关电池的叙述正确的是( )
A.手机用的锂离子电池属于一次电池
B.锌锰干电池中，锌电极是负极
C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D.太阳能电池的主要材料为二氧化硅
2. (双选)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O+Zn +H2O = 2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH- 向负极移动
C．负极发生反应Zn +2OH- ﹣2e- = Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O + 2H++2e- = Ag+ H2O
3.一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷(C2H6)和氧气，其电极反应式为C2H6+18OH--14e- ==2CO32-+12H2O，7H2O+O2+14e- ==14OH-，有关此电池的推断正确的是( )
A.通氧气的电极为负极
B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D.电解质溶液中CO32-向正极移动
4.铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，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.SO42-只向PbO2处移动
D.电解质溶液的密度不断减小
5.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,电极反应为:Zn+2OH--2e- ==ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==2Ag+2OH-。根据上述信息,填写下列空白。
(1)判断下列叙述正确的是 。
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
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
(2)写出电池的总反应: 。
(3)电池工作时,负极区的pH (填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的pH ,电解质溶液的pH 。
6.经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是 。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为 ，该物质发生 反应，负极的电极反应式为 。
(3)电池使用过程中，当有0.5 ml电子转移时，消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH (填“升高”“不变”或“降低”)。
1.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池总反应为2Zn+O2==2ZnO，原料为锌粒、空气和电解质溶液。则下列叙述中正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.电池中有1 ml 电子转移时消耗Zn的质量为65 g
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液肯定不是强酸溶液
2. 在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )
A.该电池是一次电池
B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极
C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg
D.该电池工作时,外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上减少3.25 g
3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
4. (2023·陕西榆林第二中学高二检测)如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是( )
A.右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气
B.左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-==2CO2+12H+
D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-==6H2O
5.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。下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
B.充电时阳极反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
6.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
7. (2023·河北邢台第八中学高二检测)目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β″-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na+xSNa2Sx。以下说法正确的是( )
A.放电时，钠作正极，硫作负极
B.放电时，Na+向负极移动
C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连
D.放电时，负极发生的反应是：2Na-2e-==2Na+
8. 某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(1)放电时负极反应为 。
(2)充电时Fe(OH)3发生 反应。
(3)放电时电子在外电路由 极流向 极(填“正”或“负”)。
(4)放电时1 ml K2FeO4发生反应，转移电子数是 。
9.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A.一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- ==4OH-
C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D.反应2H2(g)+O2(g)== 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和
10.镁—过氧化氢燃料电池系统工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A.电池的负极反应为Mg-2e-==Mg2+
B.电池工作时，H+向负极移动
C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O
11.我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极
B.水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气
12.（2023·广东卷，6）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
13. Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2==4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 。
(2)电池正极发生的电极反应为 。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
14.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
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第2课时 化学电源
1. 知道化学电源的分类方法。
2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力。
3.以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。
知识点一 化学电池
将 能转化为 能的装置。
1.分类
2.优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
3.判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。
(3)电池可储存时间的长短。
知识点二 几种常见的化学电池
1.一次电池(以碱性锌锰电池为例)
(1)构造：
(2)组成：
正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。
2.二次电池(以铅酸蓄电池为例)
(1)构造：
(2)组成：正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
①放电过程的电极反应、总反应：
负极： ；
正极： ；
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充电过程的电极反应、总反应：
阴极： (还原反应)；
阳极： (氧化反应)；
总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
③铅酸蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
3.燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)
(1)构造：
(2)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
电池反应： 。
知识点三 废旧电池的危害与处理
（1）危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
（2）处理方法：回收处理。
【新知预习】答案
知识点一、化学 电 1. 失 得
2. 能量 转化率
知识点二、1. (2) MnO2 Zn KOH (3)Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
2MnO2+2e-+2H2O==2MnO(OH)+2OH-
2. (2) PbO2 Pb H2SO4
(3)①Pb+SO42--2e- ==PbSO4
PbO2+4H++ SO42-+2e-==PbSO4+2H2O
②PbSO4+2e-==Pb+ SO42-
PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+4H++SO42-
3. (2) H2-2e- ==2H+
O2+2H++2e- ==H2O
H2+O2==H2O
探究任务一 化学电源电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物质。
①负极：活泼金属或燃料失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。
如铅蓄电池的负极：Pb+SO42--2e- ==PbSO4。
②正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2+2H2O+4e-=4OH-；
电解质溶液呈酸性：O2+4H++4e-=2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式
如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
【典例1】 (2023·山西太原第五中学高二检测) 在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是( )
A.负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.负极反应式为Zn+2H2O-2e-=Zn(OH)2+2H+
C.正极反应式为2MnO2+2H++2e-=2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
【答案】D
【解析】在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现H+。在碱性锌锰电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH-结合为Zn(OH)2。
【变式训练1】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-==NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】三维多孔海绵状Zn表面积较大，可高效沉积ZnO，所沉积的ZnO分散度也高，A项正确；根据总反应方程式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知，充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应：Ni(OH)2(s)-e-+OH-(aq)==NiOOH(s)+H2O(l)，B项正确；放电时Zn在负极上发生氧化反应：Zn(s)-2e-+2OH-(aq)==ZnO(s)+H2O(l)，C项正确；在放电过程中，阴离子应向负极移动，D项错误。
探究任务二 常见的燃料电池
1. 常见燃料电池的电极反应
(1)甲烷燃料电池。
电解质：KOH
正极(通O2)：2O2+4H2O+8e- ==8OH-
负极(通CH4)：CH4+10OH--8e- == CO32-+7H2O
总反应：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
(2)甲醇燃料电池。
电解质：KOH
正极：3O2+6H2O+12e-==12OH-
负极：2CH3OH+16OH--12e-==2CO32-+12H2O
总反应：2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH
正极：O2+2H2O+4e- ==4OH-
负极：N2H4+4OH--4e- ==N2↑+4H2O
总反应：N2H4+O2==N2+2H2O
(4)熔融盐燃料电池。
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：
正极：O2+2CO2+4e- ==2CO32-
负极：2CO+2 CO32--4e- ==4CO2
总反应：2CO+O2==2CO2
2.书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
【典例2】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.该燃料电池A是正极，B是负极
B.电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e- ==2H2O
C.电池工作时， CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e- ==2 CO32-
【答案】D
【解析】A项，燃料电池中燃料通入负极，氧气通入正极，因此电极A是负极，电极B是正极，A项错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为：H2+ CO32--2e-==CO2+H2O，B项错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-==2 CO32-，正确。
【变式训练2】 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，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子的流动方向为 (用a、b表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH-的移动方向为由 池移向 池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为 ，正极反应式为 。
【答案】(1)化学能转化为电能 A→b 右 左
(2)2H2+4OH--4e-==4H2O O2+2H2O+4e-==4OH-
【解析】(1)原电池的实质是把化学能转化为电能；在原电池中，电子从负极经导线流向正极，氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极，故电子由a流向b；溶液中OH-的移动方向为由右池移向左池。(2)H2在负极上失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，负极反应式为2H2+4OH--4e-==4H2O。
1.下列有关电池的叙述正确的是( )
A.手机用的锂离子电池属于一次电池
B.锌锰干电池中，锌电极是负极
C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D.太阳能电池的主要材料为二氧化硅
【答案】B
【解析】手机用的锂离子电池属于二次电池，A项错误；锌锰干电池中锌失去电子，发生氧化反应，作负极，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失电子被氧化，C项错误；太阳能电池的主要材料为硅，光导纤维的主要材料是二氧化硅，D项错误。
2. (双选)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O+Zn +H2O = 2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH- 向负极移动
C．负极发生反应Zn +2OH- ﹣2e- = Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O + 2H++2e- = Ag+ H2O
【答案】BC
【解析】从电池总反应方程式分析，KOH未被消耗，H2O被消耗，溶液KOH的浓度增大，A项错误；负极发生反应Zn +2OH- --2e- = Zn(OH)2，OH—向负极移动，B、C项正确；电解质为KOH溶液，正极反应方程式出现H+，应为Ag2O2+2H2O+4e- =2Ag+4OH-，D项错误。
3.一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷(C2H6)和氧气，其电极反应式为C2H6+18OH--14e- ==2CO32-+12H2O，7H2O+O2+14e- ==14OH-，有关此电池的推断正确的是( )
A.通氧气的电极为负极
B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D.电解质溶液中CO32-向正极移动
【答案】B
【解析】原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，通氧气的一极为正极，选项A不正确；根据电极反应式和电子守恒可知，参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2，选项B正确；C项，由电极反应式可知，放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减小，选项C不正确； CO32- 向负极移动，选项D不正确。
4.铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，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.SO42-只向PbO2处移动
D.电解质溶液的密度不断减小
【答案】D
【解析】由题给电极反应可以看出，H2SO4不断被消耗，故溶液pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错误，D正确；由Pb元素化合价的变化可以看出，Pb是负极，所以A错误；该电池工作时，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，阴离子(SO42-和OH-)移向负极，所以C不正确。
5.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,电极反应为:Zn+2OH--2e- ==ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==2Ag+2OH-。根据上述信息,填写下列空白。
(1)判断下列叙述正确的是 。
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
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
(2)写出电池的总反应: 。
(3)电池工作时,负极区的pH (填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的pH ,电解质溶液的pH 。
【答案】(1)C (2)Zn+Ag2O==ZnO+2Ag (3)减小 增大 不变
【解析】(1)由两电极反应相加可得电池总反应:Zn+Ag2O==ZnO+2Ag,由总反应知,在使用过程中KOH不被消耗,A错;由电极反应可知Zn是负极,发生氧化反应,Ag2O是正极,发生还原反应,电子由Zn极流向Ag2O极。C对,B、D均错。
(3)电解质溶液为KOH溶液,使用时,负极区消耗OH-,pH减小;正极区产生OH-,pH增大,消耗和产生的OH-的量相等,H2O的量不变,则电解质溶液的pH不变。
6.经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是 。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为 ，该物质发生 反应，负极的电极反应式为 。
(3)电池使用过程中，当有0.5 ml电子转移时，消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH (填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】(1)KOH
(2)CH3OH(或甲醇) 氧化 CH3OH+8OH--6e- ==CO32-+6H2O
(3)2.67 (4)升高
【解析】(1)由电池反应可知，该电池的电解质是KOH。
(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应，正极上O2发生还原反应。正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，负极反应式为CH3OH+8OH--6e-==CO32-+6H2O。
(3)根据关系式CH3OH~6e-可知转移0.5 ml电子时，消耗甲醇约2.67 g。
(4)根据放电时正极的电极反应式可知，放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的碱性增强，pH升高。
1.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池总反应为2Zn+O2==2ZnO，原料为锌粒、空气和电解质溶液。则下列叙述中正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.电池中有1 ml 电子转移时消耗Zn的质量为65 g
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液肯定不是强酸溶液
【答案】D
【解析】因电池反应中有ZnO生成，故电解质溶液不可能为强酸溶液，否则ZnO会溶解。
2. 在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )
A.该电池是一次电池
B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极
C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg
D.该电池工作时,外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上减少3.25 g
【答案】D
【解析】锌锰干电池工作时,锌失去电子,电极反应为Zn-2e- ==Zn2+,所以外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上应减少6.5 g,所以D项错误。
3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】A
【解析】Zn比Cu活泼，为负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而Cu极附近溶液中c(H+)减小，A项错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解质溶液，故电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-，B项正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅酸蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
4. (2023·陕西榆林第二中学高二检测)如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是( )
A.右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气
B.左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-==2CO2+12H+
D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-==6H2O
【答案】A
【解析】在电解质溶液中，阳离子从负极移向正极。从质子通过的方向可知，a处通入的为甲醇，为原电池的负极；b处通入的为空气，为原电池的正极。
5.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。下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
B.充电时阳极反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
【答案】C
【解析】该电池放电时，负极发生氧化反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2，正极发生还原反应：FeO42-+4H2O+3e-==Fe(OH)3+5OH-，正极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O，B正确。
6.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
【答案】C
【解析】在干电池中，Zn作负极，逐渐溶解，B项正确。铅酸蓄电池工作时，负极反应为Pb+SO42--2e-==PbSO4，电极质量增大，C项错误。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D项正确。
7. (2023·河北邢台第八中学高二检测)目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β″-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na+xSNa2Sx。以下说法正确的是( )
A.放电时，钠作正极，硫作负极
B.放电时，Na+向负极移动
C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连
D.放电时，负极发生的反应是：2Na-2e-==2Na+
【答案】D
【解析】放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，故钠作负极，硫作正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，B错误；充电时，钠极(负极)与外电源的负极相连，硫极(正极)与外电源的正极相连，C错误；放电时，负极发生失电子的氧化反应，D正确。
8. 某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(1)放电时负极反应为 。
(2)充电时Fe(OH)3发生 反应。
(3)放电时电子在外电路由 极流向 极(填“正”或“负”)。
(4)放电时1 ml K2FeO4发生反应，转移电子数是 。
【答案】(1)Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2 (2)氧化 (3)负 正 (4)1.806×1024
【解析】放电时锌在负极发生氧化反应，电极反应是Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2；电子由负极流出，通过外电路流向正极；每1 ml K2FeO4发生反应，转移电子3 ml，其数目为1.806×1024；充电时Fe(OH)3失去电子发生氧化反应。
9.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A.一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- ==4OH-
C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D.反应2H2(g)+O2(g)== 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和
【答案】A
【解析】氢气与氧气反应生成水是可自发进行的放热的反应，ΔH<0，A项正确；氢氧燃料电池的负极反应为氧化反应，应是氢气在负极放电，B项错误；常温常压下，Vm大于22.4 L·ml-1，若常温常压下氢氧燃料电池消耗的氢气体积为11.2 L，则n(H2)<0.5 ml，转移电子数目小于6.02×1023，C项错误；反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)的ΔH=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，D项错误。
10.镁—过氧化氢燃料电池系统工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A.电池的负极反应为Mg-2e-==Mg2+
B.电池工作时，H+向负极移动
C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O
【答案】B
【解析】Mg-H2O2燃料电池中Mg作负极，电极反应为Mg-2e-==Mg2+，Pt作正极，电极反应为H2O2+2H++2e-==2H2O，总反应式为Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，消耗H+，使溶液中c(H+)减小，pH增大，原电池中阳离子移向正极，即H+移向正极。
11.我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极
B.水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气
【答案】B
【解析】A项，锂电极为负极，碳电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，正确；B项，负极材料锂能与水反应，不可用水溶液代替有机电解质，错误；C项，电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑，正确；D项，由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气，正确。
12.（2023·广东卷，6）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B【解析】本题考查了原电池结构与工作原理。O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A项错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B项正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为，C项错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2ml，而2ml Cl—失去2ml电子，故最多去除2ml Cl—，D项错误。
13. Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2==4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 。
(2)电池正极发生的电极反应为 。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
【答案】(1)Li Li-e-==Li+
(2)2SOCl2+4e-==4Cl-+S+SO2↑
(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2+H2O==SO2↑+2HCl↑
(4)构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应，SOCl2也与水反应
【解析】(1)分析反应中元素的化合价变化，可得Li为还原剂(作负极)，失电子：Li-e-==Li+。
(2)SOCl2为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物为Cl-、S、SO2(或用总反应减去负极反应)。
(3)题中已给出信息：碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，进而推出现象。
14.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)(下列三幅图中，作出任意一幅即可)
或
(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 (3)甲 乙池的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；甲池的负极不与所接触的电解质溶液发生化学反应，化学能在转化为电能的过程中损耗较小
【解析】(1)金属活泼性：Zn>Fe>Cu，根据带盐桥原电池的工作原理，ZnSO4(aq)/Zn(左)－CuSO4(aq)/Cu(右)、FeSO4(aq)/Fe(左)－CuSO4(aq)/Cu(右)和ZnSO4(aq)/Zn(左)－FeSO4(aq)/Fe(右)，都能构成符合装置示意图所要求的原电池。
(2)根据无盐桥原电池的工作原理，Zn(负极)－CuSO4(aq)－Cu(正极)、Fe(负极)－CuSO4(aq)－Cu(正极)，都能构成符合题目所要求的原电池。在这样的原电池中，负极金属失去电子被氧化，溶液中的Cu2＋移向正极，在正极上被还原为Cu。
(3)在原电池甲中，负极不与CuSO4溶液直接接触，所发生的化学反应只有原电池反应，而在原电池乙中，负极与CuSO4溶液直接接触，所发生的化学反应除原电池反应以外，还有非原电池反应，因此，在原电池甲和乙中，甲可更有效地将化学能转化为电能。
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第2课时 化学电源
1. 知道化学电源的分类方法。
2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力。
3.以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。
知识点一 化学电池
将 能转化为 能的装置。
1.分类
2.优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
3.判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。
(3)电池可储存时间的长短。
知识点二 几种常见的化学电池
1.一次电池(以碱性锌锰电池为例)
(1)构造：
(2)组成：
正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。
2.二次电池(以铅酸蓄电池为例)
(1)构造：
(2)组成：正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
①放电过程的电极反应、总反应：
负极： ；
正极： ；
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充电过程的电极反应、总反应：
阴极： (还原反应)；
阳极： (氧化反应)；
总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
③铅酸蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
3.燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)
(1)构造：
(2)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
电池反应： 。
知识点三 废旧电池的危害与处理
（1）危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
（2）处理方法：回收处理。
探究任务一 化学电源电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物质。
①负极：活泼金属或燃料失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。
如铅蓄电池的负极：Pb+SO42--2e- ==PbSO4。
②正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2+2H2O+4e-=4OH-；
电解质溶液呈酸性：O2+4H++4e-=2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式
如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
【典例1】 (2023·山西太原第五中学高二检测) 在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是( )
A.负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.负极反应式为Zn+2H2O-2e-=Zn(OH)2+2H+
C.正极反应式为2MnO2+2H++2e-=2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
【变式训练1】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-==NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
探究任务二 常见的燃料电池
1. 常见燃料电池的电极反应
(1)甲烷燃料电池。
电解质：KOH
正极(通O2)：2O2+4H2O+8e- ==8OH-
负极(通CH4)：CH4+10OH--8e- == CO32-+7H2O
总反应：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
(2)甲醇燃料电池。
电解质：KOH
正极：3O2+6H2O+12e-==12OH-
负极：2CH3OH+16OH--12e-==2CO32-+12H2O
总反应：2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH
正极：O2+2H2O+4e- ==4OH-
负极：N2H4+4OH--4e- ==N2↑+4H2O
总反应：N2H4+O2==N2+2H2O
(4)熔融盐燃料电池。
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：
正极：O2+2CO2+4e- ==2CO32-
负极：2CO+2 CO32--4e- ==4CO2
总反应：2CO+O2==2CO2
2.书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
【典例2】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.该燃料电池A是正极，B是负极
B.电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e- ==2H2O
C.电池工作时， CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e- ==2 CO32-
【变式训练2】 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，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子的流动方向为 (用a、b表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH-的移动方向为由 池移向 池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为 ，正极反应式为 。
1.下列有关电池的叙述正确的是( )
A.手机用的锂离子电池属于一次电池
B.锌锰干电池中，锌电极是负极
C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D.太阳能电池的主要材料为二氧化硅
2. (双选)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O+Zn +H2O = 2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH- 向负极移动
C．负极发生反应Zn +2OH- ﹣2e- = Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O + 2H++2e- = Ag+ H2O
3.一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷(C2H6)和氧气，其电极反应式为C2H6+18OH--14e- ==2CO32-+12H2O，7H2O+O2+14e- ==14OH-，有关此电池的推断正确的是( )
A.通氧气的电极为负极
B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D.电解质溶液中CO32-向正极移动
4.铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，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.SO42-只向PbO2处移动
D.电解质溶液的密度不断减小
5.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,电极反应为:Zn+2OH--2e- ==ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==2Ag+2OH-。根据上述信息,填写下列空白。
(1)判断下列叙述正确的是 。
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
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
(2)写出电池的总反应: 。
(3)电池工作时,负极区的pH (填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的pH ,电解质溶液的pH 。
6.经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是 。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为 ，该物质发生 反应，负极的电极反应式为 。
(3)电池使用过程中，当有0.5 ml电子转移时，消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH (填“升高”“不变”或“降低”)。
1.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池总反应为2Zn+O2==2ZnO，原料为锌粒、空气和电解质溶液。则下列叙述中正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.电池中有1 ml 电子转移时消耗Zn的质量为65 g
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液肯定不是强酸溶液
2. 在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )
A.该电池是一次电池
B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极
C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg
D.该电池工作时,外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上减少3.25 g
3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
4. (2023·陕西榆林第二中学高二检测)如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是( )
A.右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气
B.左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-==2CO2+12H+
D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-==6H2O
5.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。下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
B.充电时阳极反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
6.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
7. (2023·河北邢台第八中学高二检测)目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β″-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na+xSNa2Sx。以下说法正确的是( )
A.放电时，钠作正极，硫作负极
B.放电时，Na+向负极移动
C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连
D.放电时，负极发生的反应是：2Na-2e-==2Na+
8. 某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(1)放电时负极反应为 。
(2)充电时Fe(OH)3发生 反应。
(3)放电时电子在外电路由 极流向 极(填“正”或“负”)。
(4)放电时1 ml K2FeO4发生反应，转移电子数是 。
9.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A.一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- ==4OH-
C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D.反应2H2(g)+O2(g)== 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和
10.镁—过氧化氢燃料电池系统工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A.电池的负极反应为Mg-2e-==Mg2+
B.电池工作时，H+向负极移动
C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O
11.我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极
B.水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气
12.（2023·广东卷，6）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
13. Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2==4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 。
(2)电池正极发生的电极反应为 。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
14.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
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第2课时 化学电源
1. 知道化学电源的分类方法。
2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理，培养证据推理与模型认知的能力。
3.以科学态度与社会责任意识了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。
知识点一 化学电池
将 能转化为 能的装置。
1.分类
2.优点
具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。
3.判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位“(W·h)/kg”或“(W·h)/L”。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。
(3)电池可储存时间的长短。
知识点二 几种常见的化学电池
1.一次电池(以碱性锌锰电池为例)
(1)构造：
(2)组成：
正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。
2.二次电池(以铅酸蓄电池为例)
(1)构造：
(2)组成：正极： ；负极： ；电解质： 。
(3)工作原理：
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。
①放电过程的电极反应、总反应：
负极： ；
正极： ；
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
②充电过程的电极反应、总反应：
阴极： (还原反应)；
阳极： (氧化反应)；
总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
③铅酸蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
3.燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)
(1)构造：
(2)工作原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
电池反应： 。
知识点三 废旧电池的危害与处理
（1）危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
（2）处理方法：回收处理。
【新知预习】答案
知识点一、化学 电 1. 失 得
2. 能量 转化率
知识点二、1. (2) MnO2 Zn KOH (3)Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
2MnO2+2e-+2H2O==2MnO(OH)+2OH-
2. (2) PbO2 Pb H2SO4
(3)①Pb+SO42--2e- ==PbSO4
PbO2+4H++ SO42-+2e-==PbSO4+2H2O
②PbSO4+2e-==Pb+ SO42-
PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+4H++SO42-
3. (2) H2-2e- ==2H+
O2+2H++2e- ==H2O
H2+O2==H2O
探究任务一 化学电源电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
先分析题目给定的图示装置，确定原电池正、负极上的反应物质。
①负极：活泼金属或燃料失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。
如铅蓄电池的负极：Pb+SO42--2e- ==PbSO4。
②正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：
电解质溶液呈碱性或中性：O2+2H2O+4e-=4OH-；
电解质溶液呈酸性：O2+4H++4e-=2H2O。
③总反应式：正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式
如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。
(3)可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电时为原电池，充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳
①列物质，标得失：根据负极(阳极)发生氧化反应，正极(阴极)发生还原反应，判断出电极的产物，分析得失电子的数目，利用得失电子守恒配平。
②选离子，配电荷：根据溶液的酸碱性选择合适的离子，确保电极产物能在电解质溶液中稳定存在，然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水，配个数：通常介质为水溶液，根据需要选择水为反应物或生成物，利用质量守恒进行配平。
【典例1】 (2023·山西太原第五中学高二检测) 在碱性锌锰电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列有关该电池的电极反应式的书写正确的是( )
A.负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B.负极反应式为Zn+2H2O-2e-=Zn(OH)2+2H+
C.正极反应式为2MnO2+2H++2e-=2MnO(OH)
D.正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
【答案】D
【解析】在书写碱性电池的电极反应式时，方程式中不得出现H+。在碱性锌锰电池中，负极的Zn失去电子形成的Zn2+应该与OH-结合为Zn(OH)2。
【变式训练1】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-==NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】三维多孔海绵状Zn表面积较大，可高效沉积ZnO，所沉积的ZnO分散度也高，A项正确；根据总反应方程式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2OZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知，充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应：Ni(OH)2(s)-e-+OH-(aq)==NiOOH(s)+H2O(l)，B项正确；放电时Zn在负极上发生氧化反应：Zn(s)-2e-+2OH-(aq)==ZnO(s)+H2O(l)，C项正确；在放电过程中，阴离子应向负极移动，D项错误。
探究任务二 常见的燃料电池
1. 常见燃料电池的电极反应
(1)甲烷燃料电池。
电解质：KOH
正极(通O2)：2O2+4H2O+8e- ==8OH-
负极(通CH4)：CH4+10OH--8e- == CO32-+7H2O
总反应：CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O
(2)甲醇燃料电池。
电解质：KOH
正极：3O2+6H2O+12e-==12OH-
负极：2CH3OH+16OH--12e-==2CO32-+12H2O
总反应：2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O
(3)肼燃料电池。
电解质：KOH
正极：O2+2H2O+4e- ==4OH-
负极：N2H4+4OH--4e- ==N2↑+4H2O
总反应：N2H4+O2==N2+2H2O
(4)熔融盐燃料电池。
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。有关的电池反应式为：
正极：O2+2CO2+4e- ==2CO32-
负极：2CO+2 CO32--4e- ==4CO2
总反应：2CO+O2==2CO2
2.书写燃料电池的电极反应式应注意的问题
(1)电池的负极一定是可燃性气体失电子，发生氧化反应。电池的正极一定是助燃性气体(一般是O2)得电子，发生还原反应。
(2)电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的离子方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
【典例2】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.该燃料电池A是正极，B是负极
B.电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e- ==2H2O
C.电池工作时， CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e- ==2 CO32-
【答案】D
【解析】A项，燃料电池中燃料通入负极，氧气通入正极，因此电极A是负极，电极B是正极，A项错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为：H2+ CO32--2e-==CO2+H2O，B项错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-==2 CO32-，正确。
【变式训练2】 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，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子的流动方向为 (用a、b表示)。电池中的交换膜为阴离子交换膜，则溶液中OH-的移动方向为由 池移向 池(填“左”或“右”)。
(2)负极反应式为 ，正极反应式为 。
【答案】(1)化学能转化为电能 A→b 右 左
(2)2H2+4OH--4e-==4H2O O2+2H2O+4e-==4OH-
【解析】(1)原电池的实质是把化学能转化为电能；在原电池中，电子从负极经导线流向正极，氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极，故电子由a流向b；溶液中OH-的移动方向为由右池移向左池。(2)H2在负极上失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，负极反应式为2H2+4OH--4e-==4H2O。
1.下列有关电池的叙述正确的是( )
A.手机用的锂离子电池属于一次电池
B.锌锰干电池中，锌电极是负极
C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原
D.太阳能电池的主要材料为二氧化硅
【答案】B
【解析】手机用的锂离子电池属于二次电池，A项错误；锌锰干电池中锌失去电子，发生氧化反应，作负极，B项正确；氢氧燃料电池工作时，氢气在负极失电子被氧化，C项错误；太阳能电池的主要材料为硅，光导纤维的主要材料是二氧化硅，D项错误。
2. (双选)微型银—锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。电池总反应为Ag2O+Zn +H2O = 2Ag+Zn(OH)2，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低
B．电池工作过程中，电解质溶液中OH- 向负极移动
C．负极发生反应Zn +2OH- ﹣2e- = Zn(OH)2
D．正极发生反应Ag2O + 2H++2e- = Ag+ H2O
【答案】BC
【解析】从电池总反应方程式分析，KOH未被消耗，H2O被消耗，溶液KOH的浓度增大，A项错误；负极发生反应Zn +2OH- --2e- = Zn(OH)2，OH—向负极移动，B、C项正确；电解质为KOH溶液，正极反应方程式出现H+，应为Ag2O2+2H2O+4e- =2Ag+4OH-，D项错误。
3.一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通入乙烷(C2H6)和氧气，其电极反应式为C2H6+18OH--14e- ==2CO32-+12H2O，7H2O+O2+14e- ==14OH-，有关此电池的推断正确的是( )
A.通氧气的电极为负极
B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2
C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变
D.电解质溶液中CO32-向正极移动
【答案】B
【解析】原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，通氧气的一极为正极，选项A不正确；根据电极反应式和电子守恒可知，参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2，选项B正确；C项，由电极反应式可知，放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减小，选项C不正确； CO32- 向负极移动，选项D不正确。
4.铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，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.SO42-只向PbO2处移动
D.电解质溶液的密度不断减小
【答案】D
【解析】由题给电极反应可以看出，H2SO4不断被消耗，故溶液pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错误，D正确；由Pb元素化合价的变化可以看出，Pb是负极，所以A错误；该电池工作时，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，阴离子(SO42-和OH-)移向负极，所以C不正确。
5.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,电极反应为:Zn+2OH--2e- ==ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==2Ag+2OH-。根据上述信息,填写下列空白。
(1)判断下列叙述正确的是 。
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
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
(2)写出电池的总反应: 。
(3)电池工作时,负极区的pH (填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的pH ,电解质溶液的pH 。
【答案】(1)C (2)Zn+Ag2O==ZnO+2Ag (3)减小 增大 不变
【解析】(1)由两电极反应相加可得电池总反应:Zn+Ag2O==ZnO+2Ag,由总反应知,在使用过程中KOH不被消耗,A错;由电极反应可知Zn是负极,发生氧化反应,Ag2O是正极,发生还原反应,电子由Zn极流向Ag2O极。C对,B、D均错。
(3)电解质溶液为KOH溶液,使用时,负极区消耗OH-,pH减小;正极区产生OH-,pH增大,消耗和产生的OH-的量相等,H2O的量不变,则电解质溶液的pH不变。
6.经过长时间的研发和多次展示后，科技工作者开发出了甲醇燃料电池，该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的电解质是 。
(2)由电池反应可知，放电时该电池的负极反应物为 ，该物质发生 反应，负极的电极反应式为 。
(3)电池使用过程中，当有0.5 ml电子转移时，消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后，通入O2的电极附近溶液的pH (填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】(1)KOH
(2)CH3OH(或甲醇) 氧化 CH3OH+8OH--6e- ==CO32-+6H2O
(3)2.67 (4)升高
【解析】(1)由电池反应可知，该电池的电解质是KOH。
(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应，正极上O2发生还原反应。正极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，负极反应式为CH3OH+8OH--6e-==CO32-+6H2O。
(3)根据关系式CH3OH~6e-可知转移0.5 ml电子时，消耗甲醇约2.67 g。
(4)根据放电时正极的电极反应式可知，放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的碱性增强，pH升高。
1.据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池总反应为2Zn+O2==2ZnO，原料为锌粒、空气和电解质溶液。则下列叙述中正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.电池中有1 ml 电子转移时消耗Zn的质量为65 g
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液肯定不是强酸溶液
【答案】D
【解析】因电池反应中有ZnO生成，故电解质溶液不可能为强酸溶液，否则ZnO会溶解。
2. 在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )
A.该电池是一次电池
B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极
C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg
D.该电池工作时,外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上减少3.25 g
【答案】D
【解析】锌锰干电池工作时,锌失去电子,电极反应为Zn-2e- ==Zn2+,所以外电路中每通过0.2 ml电子,锌的质量理论上应减少6.5 g,所以D项错误。
3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B.乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-
C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
【答案】A
【解析】Zn比Cu活泼，为负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而Cu极附近溶液中c(H+)减小，A项错误；Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解质溶液，故电极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-，B项正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅酸蓄电池总反应式为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
4. (2023·陕西榆林第二中学高二检测)如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是( )
A.右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气
B.左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇
C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-==2CO2+12H+
D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-==6H2O
【答案】A
【解析】在电解质溶液中，阳离子从负极移向正极。从质子通过的方向可知，a处通入的为甲醇，为原电池的负极；b处通入的为空气，为原电池的正极。
5.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。下列叙述不正确的是( )
A.放电时负极反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2
B.充电时阳极反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
【答案】C
【解析】该电池放电时，负极发生氧化反应：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2，正极发生还原反应：FeO42-+4H2O+3e-==Fe(OH)3+5OH-，正极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe(OH)3+5OH--3e-==FeO42-+4H2O，B正确。
6.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C.铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
【答案】C
【解析】在干电池中，Zn作负极，逐渐溶解，B项正确。铅酸蓄电池工作时，负极反应为Pb+SO42--2e-==PbSO4，电极质量增大，C项错误。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D项正确。
7. (2023·河北邢台第八中学高二检测)目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β″-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na+xSNa2Sx。以下说法正确的是( )
A.放电时，钠作正极，硫作负极
B.放电时，Na+向负极移动
C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连
D.放电时，负极发生的反应是：2Na-2e-==2Na+
【答案】D
【解析】放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，故钠作负极，硫作正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，B错误；充电时，钠极(负极)与外电源的负极相连，硫极(正极)与外电源的正极相连，C错误；放电时，负极发生失电子的氧化反应，D正确。
8. 某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压，该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(1)放电时负极反应为 。
(2)充电时Fe(OH)3发生 反应。
(3)放电时电子在外电路由 极流向 极(填“正”或“负”)。
(4)放电时1 ml K2FeO4发生反应，转移电子数是 。
【答案】(1)Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2 (2)氧化 (3)负 正 (4)1.806×1024
【解析】放电时锌在负极发生氧化反应，电极反应是Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2；电子由负极流出，通过外电路流向正极；每1 ml K2FeO4发生反应，转移电子3 ml，其数目为1.806×1024；充电时Fe(OH)3失去电子发生氧化反应。
9.氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A.一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e- ==4OH-
C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D.反应2H2(g)+O2(g)== 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和
【答案】A
【解析】氢气与氧气反应生成水是可自发进行的放热的反应，ΔH<0，A项正确；氢氧燃料电池的负极反应为氧化反应，应是氢气在负极放电，B项错误；常温常压下，Vm大于22.4 L·ml-1，若常温常压下氢氧燃料电池消耗的氢气体积为11.2 L，则n(H2)<0.5 ml，转移电子数目小于6.02×1023，C项错误；反应2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)的ΔH=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，D项错误。
10.镁—过氧化氢燃料电池系统工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A.电池的负极反应为Mg-2e-==Mg2+
B.电池工作时，H+向负极移动
C.电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O
【答案】B
【解析】Mg-H2O2燃料电池中Mg作负极，电极反应为Mg-2e-==Mg2+，Pt作正极，电极反应为H2O2+2H++2e-==2H2O，总反应式为Mg+H2O2+2H+==Mg2++2H2O，消耗H+，使溶液中c(H+)减小，pH增大，原电池中阳离子移向正极，即H+移向正极。
11.我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极
B.水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气
【答案】B
【解析】A项，锂电极为负极，碳电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，正确；B项，负极材料锂能与水反应，不可用水溶液代替有机电解质，错误；C项，电池总反应为2Li+2H2O==2LiOH+H2↑，正确；D项，由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气，正确。
12.（2023·广东卷，6）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B【解析】本题考查了原电池结构与工作原理。O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A项错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B项正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为，C项错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2ml，而2ml Cl—失去2ml电子，故最多去除2ml Cl—，D项错误。
13. Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2==4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 。
(2)电池正极发生的电极反应为 。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
【答案】(1)Li Li-e-==Li+
(2)2SOCl2+4e-==4Cl-+S+SO2↑
(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2+H2O==SO2↑+2HCl↑
(4)构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应，SOCl2也与水反应
【解析】(1)分析反应中元素的化合价变化，可得Li为还原剂(作负极)，失电子：Li-e-==Li+。
(2)SOCl2为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物为Cl-、S、SO2(或用总反应减去负极反应)。
(3)题中已给出信息：碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，进而推出现象。
14.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。
限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。
(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。
要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极______________________________________。
(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)(下列三幅图中，作出任意一幅即可)
或
(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 (3)甲 乙池的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；甲池的负极不与所接触的电解质溶液发生化学反应，化学能在转化为电能的过程中损耗较小
【解析】(1)金属活泼性：Zn>Fe>Cu，根据带盐桥原电池的工作原理，ZnSO4(aq)/Zn(左)－CuSO4(aq)/Cu(右)、FeSO4(aq)/Fe(左)－CuSO4(aq)/Cu(右)和ZnSO4(aq)/Zn(左)－FeSO4(aq)/Fe(右)，都能构成符合装置示意图所要求的原电池。
(2)根据无盐桥原电池的工作原理，Zn(负极)－CuSO4(aq)－Cu(正极)、Fe(负极)－CuSO4(aq)－Cu(正极)，都能构成符合题目所要求的原电池。在这样的原电池中，负极金属失去电子被氧化，溶液中的Cu2＋移向正极，在正极上被还原为Cu。
(3)在原电池甲中，负极不与CuSO4溶液直接接触，所发生的化学反应只有原电池反应，而在原电池乙中，负极与CuSO4溶液直接接触，所发生的化学反应除原电池反应以外，还有非原电池反应，因此，在原电池甲和乙中，甲可更有效地将化学能转化为电能。
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