資源簡介

化學　必修 第二冊(蘇教)
第二課時　化學電源
　1．知道一次電池、二次電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點及在生活中的應用。2．能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。3．了解研制新型電池的重要性。4．初步了解電解池概念及電解在物質(zhì)制備中的應用。
一、化學電源
1．化學電源的分類
分類 特點 舉例
一次電池 用過之后
二次電池 充電后能繼續(xù)使用 銀鋅紐扣電池、 、鎳氫電池
燃料電池 燃料和氧化劑由外部連續(xù)供給 、甲醇－空氣燃料電池
2．常見化學電源的組成與反應原理
電池名稱 電池組成 電池反應
鋅錳干電池 鋅、石墨棒、二氧化錳、氯化鋅、氯化銨 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===
銀鋅紐扣電池 鋅、氧化銀、氫氧化鉀溶液 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag
鉛蓄電池 鉛、二氧化鉛、硫酸
鎳氫電池 貯氫合金、泡沫氧化鎳、氫氧化鉀溶液 NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(MH表示貯氫合金M中吸收結(jié)合的氫)
氫氧燃料電池 鉑碳/氫氣、鉑碳/氧氣、氫氧化鉀溶液
甲醇－空氣燃料電池 鈀碳/甲醇、鉑－燒結(jié)鎳/空氣、氫氧化鉀溶液 2CH3OH＋3O2＋4OH－===
二、電解池
1．概念
將 轉(zhuǎn)化為 的裝置。
2．電解的應用
　判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細。(　　)
(2)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?　　)
(3)充電電池可以無限制地反復充、放電。(　　)
(4)原電池放電和電解池充電互為可逆反應。(　　)
(5)電解飽和食鹽水陽極產(chǎn)生Cl2。(　　)
(6)電解時電子的流向為電源負極→陰極→溶液→陽極→電源正極。(　　)
電動汽車(BEV)是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。工作原理：蓄電池——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動機——動力傳動系統(tǒng)——驅(qū)動汽車行駛。 [問題探究] 1．燃料電池在工作時燃燒嗎？氫氧燃料電池在酸性條件和堿性條件下的正極反應式相同嗎？若不同，請分別寫出反應式。除氫氧燃料電池外，其他燃料電池的負極反應物通常還有哪些？正極放電的是什么物質(zhì)？ 提示：不燃燒，因為燃料電池的原料是在兩極分 別發(fā)生氧化反應和還原反應，而不是直接進行得失電子的反應。不相同；酸性條件下正極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，堿性條件下正極反應式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。負極反應物還可以是烴(如甲烷、乙烷等)、醇(如甲醇、乙醇等)、氨、水煤氣等可燃性氣體或液體。正極放電的是氧氣。 2．鉛蓄電池的正、負極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？工作時正、負極質(zhì)量有什么變化？ 提示：負極：Pb；正極：PbO2；電解質(zhì)溶液：稀H2SO4。工作時正極由PbO2變?yōu)镻bSO4，負極由Pb變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量均增加。
知識點一　一次電池與二次電池
1．一次電池——鋅錳干電池
(1)結(jié)構：鋅錳干電池的鋅筒為負極，石墨棒為正極，在石墨棒周圍填充糊狀的NH4Cl等作電解質(zhì)。
(2)原理：鋅錳干電池是一次電池，放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的。
(3)電極反應
負極：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋
正極：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
總反應：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)
2．二次電池
(1)二次電池又稱充電電池。其能量的轉(zhuǎn)化關系：化學能電能。
(2)常見的二次電池——鉛蓄電池
①結(jié)構：負極材料是Pb，正極材料是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。
②原理：放電后可以充電，使活性物質(zhì)獲得再生。
③電極反應
a．放電時
負極(Pb)：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正極(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
b．充電時
陰極(Pb)：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
陽極(PbO2)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
總反應：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
④應用：電壓穩(wěn)定，使用方便安全，常作汽車電瓶。
3．根據(jù)總反應寫電極反應式的方法
根據(jù)總反應和電解質(zhì)特點，寫出較易寫的電極反應式，然后用總反應減去該電極反應式，可得另一極的電極反應式。
＝－
如：銀鋅紐扣電池(KOH溶液)
總反應：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
負極(易寫)反應：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
正極(復雜)反應＝總反應－負極反應式，得：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。
1．下列有關鋅錳干電池的說法正確的是(　　)
A．鋅外殼是負極，石墨棒是正極
B．在外電路中電子從石墨棒流向鋅外殼
C．電流從鋅外殼流到石墨棒上
D．在電池內(nèi)部陽離子從石墨棒向鋅外殼移動
2．鎳鎘(Ni Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其總反應為Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關該電池的說法正確的是(　　)
A．放電時的正極反應式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
B．充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程
C．放電時，負極附近溶液的pH不變
D．放電時，電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動
知識點二　燃料電池
1．氫氧燃料電池
電極材料 鉑碳 鉑碳
電解質(zhì)溶液 氫氧化鉀溶液 稀硫酸
結(jié)構原理 示意圖
電極反應 負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 負極：2H2－4e－===4H＋ 正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
電池總反應 2H2＋O2===2H2O
2．燃料電池電極反應式的書寫方法
(1)寫出電池總反應。燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應則總反應為加和后的反應。例如甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的總反應為CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
(2)寫出電池的正極反應式
根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是O2，若電解質(zhì)溶液不同，其電極反應有所不同，我們要熟記以下兩種情況：
①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)根據(jù)電池總反應和正極反應式寫出電池的負極反應式。
3．對燃料電池的理解
(1)對反應本質(zhì)的理解：燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?br/>(2)對反應方式的理解：燃料電池在使用過程中，并沒有發(fā)生燃料的燃燒反應，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。
(3)對反應程度的理解：燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應則是平穩(wěn)的。
(4)對能量利用的理解：燃料直接燃燒時，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。
(5)對電極的理解：燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。
3．燃料電池是目前電池研究的熱點之一。某課外小組自制的氫氧燃料電池如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是(　　)
A．a(chǎn)極是負極，該電極上發(fā)生氧化反應
B．b極發(fā)生的電極反應是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．電池總反應方程式為2H2＋O2===2H2O
D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
4．如圖是甲醇(CH3OH)燃料電池的化學原理示意圖，下列判斷不正確的是(　　)
A．電極A為電池負極
B．電極B表面上發(fā)生還原反應
C．工作一段時間溶液pH保持不變
D．燃料電池工作時不會出現(xiàn)火焰
知識點三　電解在物質(zhì)制備中的應用
1．電解原理圖示
2．電解池的特征
(1)有外加電源。
(2)電解池的能量變化：電能→化學能。
(3)電解池的電極：①陽極(接電源正極)→氧化反應→化合價升高→失電子；②陰極(接電源負極)→還原反應→化合價降低→得電子。
(4)電解池的電子流向：負極→陰極，陽極→正極。
(5)電解池的離子流向：溶液中的陽離子→陰極，溶液中的陰離子→陽極。
3．電解池陰、陽極的判斷方法
判斷方法 陽極 陰極
與電源連接方式 與電源正極相連的電極 與電源負極相連的電極
電子或電流流動方向 電子流出，電流流入的電極 電子流入，電流流出的電極
離子遷移方向 陰離子移向的電極 陽離子移向的電極
反應類型 發(fā)生氧化反應的電極 發(fā)生還原反應的電極
4．應用
(1)氯堿工業(yè)
①電解原理分析及電極反應：NaCl是強電解質(zhì)，在溶液中完全電離，水也能部分電離，NaCl===Na＋＋Cl－、H2O??H＋＋OH－。放電能力：H＋>Na＋，Cl－>OH－，通直流電后，H＋、Na＋向陰極移動，H＋被還原成H2，Cl－、OH－向陽極移動，Cl－被氧化成Cl2。
陰極：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應)
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應)
電解過程中陰極的H＋來自水的電離，同時剩余OH－，則生成NaOH，故電解飽和食鹽水的總反應為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②由于陰極產(chǎn)物為H2、NaOH，陽極產(chǎn)物為Cl2，故工業(yè)上習慣把電解飽和食鹽水叫作氯堿工業(yè)。
(2)制備活潑金屬或非金屬
通常用電解法冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等，Cl2等活潑非金屬單質(zhì)也可用電解法制備。如2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
5．下列關于電解飽和食鹽水的說法正確的是(　　)
①電解產(chǎn)物為Cl2和Na?、陔娊膺^程中，碳棒一極產(chǎn)生黃綠色氣體?、垭娊庖欢螘r間后，向碳棒附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈紅色?、茈娊庖欢螘r間后，向鐵釘附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈紅色
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
6．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是(　　)
A．電解熔融的氯化鋁制取金屬鋁
B．電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉，陰極反應式為Na＋＋e－===Na
C．電解飽和食鹽水制燒堿
D．電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂
本課總結(jié)
自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂提升
1．某種燃料電池中發(fā)生的化學反應為在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳，則該電池負極發(fā)生的反應是(　　)
A．CH3OH＋8OH－－6e－===6H2O＋CO
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2．汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構如圖所示，放電時的電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根據(jù)此反應判斷下列說法正確的是(　　)
A．PbO2是電池的負極 B．Pb是電池的負極
C．PbO2得電子，被氧化 D．電池放電時，溶液的酸性增強
3．我國科研人員研制出一種Li N2電池，電池反應為6Li＋N2===2Li3N，其放電過程為原電池工作原理，電池結(jié)構如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)極作正極
B．N2發(fā)生氧化反應
C．a(chǎn)極的電極反應式為Li－e－===Li＋
D．電池工作時，電子從a電極經(jīng)導線流向b電極，再從b電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向a電極
4．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一張薄層紙片(在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導體。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，下列說法正確的是(　　)
A．該電池的正極為鋅
B．該電池反應中二氧化錳起催化作用
C．當0．1 mol Zn完全溶解時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1．204×1024
D．該電池的正極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－
5．“碳呼吸”電池工作原理如圖所示，電解質(zhì)溶液為含C2O的鹽溶液，電池總反應為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，下列有關說法正確的是(　　)
A．Al作正極
B．C2O由正極向負極遷移
C．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學能
D．每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134．4 L CO2
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★★ ★★ ★ ★★
對點 化學電源的分類 新型化學電源的工作原理 燃料電池的原理 新型化學電源的工作原理 新型化學電源的工作原理 燃料電池的原理及相關計算 燃料電池的原理及相關計算
題號 8 9 10 11 12 13
難度 ★ ★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
對點 鋅錳干電池的原理 二次電池放電時的工作原理 新型燃料電池的工作原理 新型二次電池的工作原理 新型二次電池的工作原理 化學電源與物質(zhì)生產(chǎn)結(jié)合的綜合考查
[學習·理解]
1．下列幾種化學電池中，不屬于可充電電池的是(　　)
A．堿性鋅錳電池 B．手機用鋰電池
C．汽車用鉛蓄電池 D．玩具用鎳氫電池
2．鋅－空氣電池具有蓄電量大、充電循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(Zn與Al的化學性質(zhì)相似)。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．電池放電時Zn電極逐漸溶解
B．電池放電時化學能轉(zhuǎn)化為電能
C．電子由石墨經(jīng)導線流向Zn片
D．石墨為正極
3．LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩。如圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是(　　)
A．a(chǎn)處通入氧氣，b處通入氫氣
B．通入H2的電極發(fā)生反應：H2－2e－===2H＋
C．通入O2的電極為電池的正極
D．該裝置將化學能最終轉(zhuǎn)化為電能
4．可用于電動汽車的鋁－空氣電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，鋁合金為負極，通入空氣的一極為正極。下列說法正確的是(　　)
A．兩種情況下的正極反應式都為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，負極反應式為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3
C．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，電池工作過程中電解質(zhì)溶液的堿性保持不變
D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極
5．手機使用的鋰電池以質(zhì)量輕、能量高而備受關注，目前已成功研制出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應是Li＋MnO2===LiMnO2。下列說法中正確的是(　　)
A．MnO2是負極，電極反應式為MnO2＋e－===MnO
B．Li是正極，電極反應式為Li－e－===Li＋
C．電池內(nèi)部產(chǎn)生的MnO向鋰電極移動
D．鈉比鋰更活潑，相同質(zhì)量的鈉作電極比鋰提供的電能更多
6．科學家研制出一種乙醇電池，它用酸性溶液(H＋)作電解質(zhì)溶液。電池總反應為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列說法不正確的是(　　)
A．乙醇在電池的負極上參加反應
B．1 mol CH3CH2OH被氧化轉(zhuǎn)移6 mol電子
C．在外電路中電子由負極經(jīng)導線流向正極
D．隨著反應的進行，正極附近溶液的酸性減弱
7．某研究所研制的氫氧燃料電池，可同時提供電和水。所用燃料為氫氣，電解質(zhì)為熔融的碳酸鉀。已知該電池的總反應為2H2＋O2===2H2O，則下列推斷正確的是(　　)
A．正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．該電池可在常溫或高溫時進行工作，對環(huán)境具有較強的適應性
C．該電池供應36 g水，同時轉(zhuǎn)移2 mol電子
D．負極反應為2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2
[應用·實踐]
8．(2024·北京卷)酸性鋅錳干電池的構造示意圖如右。關于該電池及其工作原理，下列說法正確的是(　　)
A．石墨作電池的負極材料
B．電池工作時，NH向負極方向移動
C．MnO2發(fā)生氧化反應
D．鋅筒發(fā)生的電極反應為Zn－2e－===Zn2＋
9．銀鋅電池是一種常見化學電源，其放電時的反應原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作原理示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．Zn電極是負極
B．Ag2O電極發(fā)生還原反應
C．Zn電極的電極反應式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變
10．以氨為燃料的固體氧化物燃料電池(SOFC)具有廣闊的應用前景，一種氧離子導電SOFC的工作原理如圖所示(NH3在催化劑作用下先分解為N2和H2)。下列說法不正確的是(　　)
A．H2在負極放電
B．正極的電極反應：O2＋4e－===2O2－
C．外電路轉(zhuǎn)移6 mol e－，理論上生成4 mol H2O
D．O2－向負極移動
11．第二代鈉離子電池是負極為鑲嵌在硬碳中的鈉、正極為錳基高錳普魯士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一種新型二次電池，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，B極的電勢高于A極
B．放電時，正極反應為Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]
C．充電時，Na＋穿過離子交換膜在B極上得電子
D．充電時，A極接外加電源的正極
12．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。請回答下列問題：
(1)高鐵電池的負極材料是________。
(2)放電時，正極發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)；已知負極反應為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，則正極反應為__________________________________。
(3)放電時，________(填“正”或“負”)極附近溶液的堿性增強。
[創(chuàng)新·提高]
13．科研人員設想用如圖所示裝置生產(chǎn)硫酸。
(1)上述生產(chǎn)硫酸的總反應方程式為____________________，b是________極，b電極反應式為__________________________，生產(chǎn)過程中H＋向________(填“a”或“b”)電極區(qū)域運動。
(2)該小組同學反思原電池的原理，其中觀點正確的是________(填字母)。
A．原電池反應的過程中可能沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
B．原電池裝置一定需要2個活動性不同的金屬電極
C．電極一定不能參加反應
D．氧化反應和還原反應可以拆開在兩極發(fā)生
(3)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的含有質(zhì)子交換膜(只允許H＋通過)的燃料電池的結(jié)構示意圖如下：
質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1 L 2 mol·L－1 H2SO4溶液。電池總反應式為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，c電極為________(填“正極”或“負極”)，c電極的電極反應式為__________________________。
1化學　必修 第二冊(蘇教)
第二課時　化學電源
　1．知道一次電池、二次電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點及在生活中的應用。2．能正確書寫簡單化學電源的電極反應式。3．了解研制新型電池的重要性。4．初步了解電解池概念及電解在物質(zhì)制備中的應用。
一、化學電源
1．化學電源的分類
分類 特點 舉例
一次電池 用過之后不能復原 鋅錳干電池
二次電池 充電后能繼續(xù)使用 銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池、鎳氫電池
燃料電池 燃料和氧化劑由外部連續(xù)供給 氫氧燃料電池、甲醇－空氣燃料電池
2．常見化學電源的組成與反應原理
電池名稱 電池組成 電池反應
鋅錳干電池 鋅、石墨棒、二氧化錳、氯化鋅、氯化銨 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)
銀鋅紐扣電池 鋅、氧化銀、氫氧化鉀溶液 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag
鉛蓄電池 鉛、二氧化鉛、硫酸 PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
鎳氫電池 貯氫合金、泡沫氧化鎳、氫氧化鉀溶液 NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(MH表示貯氫合金M中吸收結(jié)合的氫)
氫氧燃料電池 鉑碳/氫氣、鉑碳/氧氣、氫氧化鉀溶液 2H2＋O2===2H2O
甲醇－空氣燃料電池 鈀碳/甲醇、鉑－燒結(jié)鎳/空氣、氫氧化鉀溶液 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
二、電解池
1．概念
將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。
2．電解的應用
　判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細。(　　)
(2)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?　　)
(3)充電電池可以無限制地反復充、放電。(　　)
(4)原電池放電和電解池充電互為可逆反應。(　　)
(5)電解飽和食鹽水陽極產(chǎn)生Cl2。(　　)
(6)電解時電子的流向為電源負極→陰極→溶液→陽極→電源正極。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
電動汽車(BEV)是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。工作原理：蓄電池——電流——電力調(diào)節(jié)器——電動機——動力傳動系統(tǒng)——驅(qū)動汽車行駛。 [問題探究] 1．燃料電池在工作時燃燒嗎？氫氧燃料電池在酸性條件和堿性條件下的正極反應式相同嗎？若不同，請分別寫出反應式。除氫氧燃料電池外，其他燃料電池的負極反應物通常還有哪些？正極放電的是什么物質(zhì)？ 提示：不燃燒，因為燃料電池的原料是在兩極分 別發(fā)生氧化反應和還原反應，而不是直接進行得失電子的反應。不相同；酸性條件下正極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，堿性條件下正極反應式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。負極反應物還可以是烴(如甲烷、乙烷等)、醇(如甲醇、乙醇等)、氨、水煤氣等可燃性氣體或液體。正極放電的是氧氣。 2．鉛蓄電池的正、負極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？工作時正、負極質(zhì)量有什么變化？ 提示：負極：Pb；正極：PbO2；電解質(zhì)溶液：稀H2SO4。工作時正極由PbO2變?yōu)镻bSO4，負極由Pb變?yōu)镻bSO4，質(zhì)量均增加。
知識點一　一次電池與二次電池
1．一次電池——鋅錳干電池
(1)結(jié)構：鋅錳干電池的鋅筒為負極，石墨棒為正極，在石墨棒周圍填充糊狀的NH4Cl等作電解質(zhì)。
(2)原理：鋅錳干電池是一次電池，放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的。
(3)電極反應
負極：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋
正極：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
總反應：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)
2．二次電池
(1)二次電池又稱充電電池。其能量的轉(zhuǎn)化關系：化學能電能。
(2)常見的二次電池——鉛蓄電池
①結(jié)構：負極材料是Pb，正極材料是PbO2，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。
②原理：放電后可以充電，使活性物質(zhì)獲得再生。
③電極反應
a．放電時
負極(Pb)：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正極(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
b．充電時
陰極(Pb)：PbSO4＋2e－===Pb＋SO
陽極(PbO2)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
總反應：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
④應用：電壓穩(wěn)定，使用方便安全，常作汽車電瓶。
3．根據(jù)總反應寫電極反應式的方法
根據(jù)總反應和電解質(zhì)特點，寫出較易寫的電極反應式，然后用總反應減去該電極反應式，可得另一極的電極反應式。
＝－
如：銀鋅紐扣電池(KOH溶液)
總反應：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
負極(易寫)反應：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
正極(復雜)反應＝總反應－負極反應式，得：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。
1．下列有關鋅錳干電池的說法正確的是(　　)
A．鋅外殼是負極，石墨棒是正極
B．在外電路中電子從石墨棒流向鋅外殼
C．電流從鋅外殼流到石墨棒上
D．在電池內(nèi)部陽離子從石墨棒向鋅外殼移動
答案：A
2．鎳鎘(Ni Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其總反應為Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關該電池的說法正確的是(　　)
A．放電時的正極反應式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
B．充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程
C．放電時，負極附近溶液的pH不變
D．放電時，電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動
答案：A
解析：根據(jù)題給總反應可知，放電時Cd的化合價升高，作負極，電極反應式為Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd電極周圍溶液中OH－的濃度減小，pH減小，總反應減負極反應式可得正極反應式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，A正確，C錯誤；充電過程電能轉(zhuǎn)化為化學能，B錯誤；放電時，電解質(zhì)溶液中的OH－移向負極(Cd電極)，D錯誤。
知識點二　燃料電池
1．氫氧燃料電池
電極材料 鉑碳 鉑碳
電解質(zhì)溶液 氫氧化鉀溶液 稀硫酸
結(jié)構原理 示意圖
電極反應 負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 負極：2H2－4e－===4H＋ 正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
電池總反應 2H2＋O2===2H2O
2．燃料電池電極反應式的書寫方法
(1)寫出電池總反應。燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應則總反應為加和后的反應。例如甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的總反應為CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
(2)寫出電池的正極反應式
根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是O2，若電解質(zhì)溶液不同，其電極反應有所不同，我們要熟記以下兩種情況：
①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下的電極反應式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)根據(jù)電池總反應和正極反應式寫出電池的負極反應式。
3．對燃料電池的理解
(1)對反應本質(zhì)的理解：燃料電池的本質(zhì)是燃料與氧化劑之間能夠發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，且能夠?qū)ν夥懦瞿芰俊?br/>(2)對反應方式的理解：燃料電池在使用過程中，并沒有發(fā)生燃料的燃燒反應，而是燃料和氧化劑分別在兩極放電，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。
(3)對反應程度的理解：燃料的燃燒是一種劇烈的氧化還原反應，而燃料電池中發(fā)生的氧化還原反應則是平穩(wěn)的。
(4)對能量利用的理解：燃料直接燃燒時，大量的熱能釋放到空氣中，能量利用率低，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高，是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。
(5)對電極的理解：燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。
3．燃料電池是目前電池研究的熱點之一。某課外小組自制的氫氧燃料電池如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是(　　)
A．a(chǎn)極是負極，該電極上發(fā)生氧化反應
B．b極發(fā)生的電極反應是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．電池總反應方程式為2H2＋O2===2H2O
D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
答案：B
解析：B項，b極通入O2，為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，不正確。
4．如圖是甲醇(CH3OH)燃料電池的化學原理示意圖，下列判斷不正確的是(　　)
A．電極A為電池負極
B．電極B表面上發(fā)生還原反應
C．工作一段時間溶液pH保持不變
D．燃料電池工作時不會出現(xiàn)火焰
答案：C
解析：該電池的總反應為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，因此溶液的堿性降低，C錯誤。
知識點三　電解在物質(zhì)制備中的應用
1．電解原理圖示
2．電解池的特征
(1)有外加電源。
(2)電解池的能量變化：電能→化學能。
(3)電解池的電極：①陽極(接電源正極)→氧化反應→化合價升高→失電子；②陰極(接電源負極)→還原反應→化合價降低→得電子。
(4)電解池的電子流向：負極→陰極，陽極→正極。
(5)電解池的離子流向：溶液中的陽離子→陰極，溶液中的陰離子→陽極。
3．電解池陰、陽極的判斷方法
判斷方法 陽極 陰極
與電源連接方式 與電源正極相連的電極 與電源負極相連的電極
電子或電流流動方向 電子流出，電流流入的電極 電子流入，電流流出的電極
離子遷移方向 陰離子移向的電極 陽離子移向的電極
反應類型 發(fā)生氧化反應的電極 發(fā)生還原反應的電極
4．應用
(1)氯堿工業(yè)
①電解原理分析及電極反應：NaCl是強電解質(zhì)，在溶液中完全電離，水也能部分電離，NaCl===Na＋＋Cl－、H2O??H＋＋OH－。放電能力：H＋>Na＋，Cl－>OH－，通直流電后，H＋、Na＋向陰極移動，H＋被還原成H2，Cl－、OH－向陽極移動，Cl－被氧化成Cl2。
陰極：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應)
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應)
電解過程中陰極的H＋來自水的電離，同時剩余OH－，則生成NaOH，故電解飽和食鹽水的總反應為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②由于陰極產(chǎn)物為H2、NaOH，陽極產(chǎn)物為Cl2，故工業(yè)上習慣把電解飽和食鹽水叫作氯堿工業(yè)。
(2)制備活潑金屬或非金屬
通常用電解法冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等，Cl2等活潑非金屬單質(zhì)也可用電解法制備。如2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
5．下列關于電解飽和食鹽水的說法正確的是(　　)
①電解產(chǎn)物為Cl2和Na?、陔娊膺^程中，碳棒一極產(chǎn)生黃綠色氣體?、垭娊庖欢螘r間后，向碳棒附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈紅色?、茈娊庖欢螘r間后，向鐵釘附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈紅色
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案：D
解析：電解飽和食鹽水生成NaOH、H2和Cl2，①錯誤；電解過程中，碳棒作陽極，陽極上Cl－發(fā)生失電子的氧化反應，產(chǎn)生黃綠色氣體氯氣，向碳棒附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液不會呈紅色，②正確，③錯誤；電解過程中，鐵釘作陰極，陰極上H＋發(fā)生還原反應，水電離產(chǎn)生的OH－濃度增加，堿性增強，在鐵釘附近的溶液中滴加酚酞溶液，溶液呈紅色，④正確。
6．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是(　　)
A．電解熔融的氯化鋁制取金屬鋁
B．電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉，陰極反應式為Na＋＋e－===Na
C．電解飽和食鹽水制燒堿
D．電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂
答案：A
本課總結(jié)
自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂提升
1．某種燃料電池中發(fā)生的化學反應為在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳，則該電池負極發(fā)生的反應是(　　)
A．CH3OH＋8OH－－6e－===6H2O＋CO
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案：C
2．汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構如圖所示，放電時的電池反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根據(jù)此反應判斷下列說法正確的是(　　)
A．PbO2是電池的負極 B．Pb是電池的負極
C．PbO2得電子，被氧化 D．電池放電時，溶液的酸性增強
答案：B
解析：PbO2在放電過程中得到電子被還原，所以PbO2是電池的正極，故A、C錯誤；由于電池放電過程中消耗硫酸，所以溶液的酸性減弱，故D錯誤。
3．我國科研人員研制出一種Li N2電池，電池反應為6Li＋N2===2Li3N，其放電過程為原電池工作原理，電池結(jié)構如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)極作正極
B．N2發(fā)生氧化反應
C．a(chǎn)極的電極反應式為Li－e－===Li＋
D．電池工作時，電子從a電極經(jīng)導線流向b電極，再從b電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向a電極
答案：C
解析：該電池中鋰易失電子作負極，碳為正極，負極反應式為Li－e－===Li＋，正極反應式為6Li＋＋N2＋6e－===2Li3N。放電時Li→Li＋，Li的化合價升高，發(fā)生失電子的氧化反應，a極作負極，故A錯誤；放電時N2→Li3N，N的化合價降低，發(fā)生得電子的還原反應，故B錯誤；在電解質(zhì)溶液中不存在電子的流動，故D錯誤。
4．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一張薄層紙片(在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導體。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，下列說法正確的是(　　)
A．該電池的正極為鋅
B．該電池反應中二氧化錳起催化作用
C．當0．1 mol Zn完全溶解時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1．204×1024
D．該電池的正極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－
答案：D
解析：由電池總反應可知，Zn的化合價從0升高到＋2，失電子，發(fā)生氧化反應，作負極；Mn的化合價從＋4降低到＋3，得電子，發(fā)生還原反應，故MnO2作正極，起氧化劑作用，A、B錯誤。Zn的化合價從0升高到＋2，1 mol Zn失去2 mol電子，則0．1 mol Zn完全溶解失去0．2 mol電子，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0．2 mol×6．02×1023 mol－1＝1．204×1023，C錯誤。
5．“碳呼吸”電池工作原理如圖所示，電解質(zhì)溶液為含C2O的鹽溶液，電池總反應為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，下列有關說法正確的是(　　)
A．Al作正極
B．C2O由正極向負極遷移
C．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學能
D．每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134．4 L CO2
答案：B
解析：根據(jù)電池總反應2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3可知，Al的化合價升高，被氧化，故Al作負極，C的化合價降低，被還原，故通CO2的一極為正極，A錯誤；原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負極，故C2O由正極向負極遷移，B正確；該裝置是原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，C錯誤；通過電池總反應2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3可知，每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗6 mol CO2，其在標準狀況下的體積為6 mol×22．4 L/mol＝134．4 L，但題干未指明標準狀況下，故無法求算消耗CO2的體積，D錯誤。
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★★ ★★ ★ ★★
對點 化學電源的分類 新型化學電源的工作原理 燃料電池的原理 新型化學電源的工作原理 新型化學電源的工作原理 燃料電池的原理及相關計算 燃料電池的原理及相關計算
題號 8 9 10 11 12 13
難度 ★ ★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
對點 鋅錳干電池的原理 二次電池放電時的工作原理 新型燃料電池的工作原理 新型二次電池的工作原理 新型二次電池的工作原理 化學電源與物質(zhì)生產(chǎn)結(jié)合的綜合考查
[學習·理解]
1．下列幾種化學電池中，不屬于可充電電池的是(　　)
A．堿性鋅錳電池 B．手機用鋰電池
C．汽車用鉛蓄電池 D．玩具用鎳氫電池
答案：A
2．鋅－空氣電池具有蓄電量大、充電循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(Zn與Al的化學性質(zhì)相似)。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．電池放電時Zn電極逐漸溶解
B．電池放電時化學能轉(zhuǎn)化為電能
C．電子由石墨經(jīng)導線流向Zn片
D．石墨為正極
答案：C
3．LED產(chǎn)品的使用為城市增添色彩。如圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是(　　)
A．a(chǎn)處通入氧氣，b處通入氫氣
B．通入H2的電極發(fā)生反應：H2－2e－===2H＋
C．通入O2的電極為電池的正極
D．該裝置將化學能最終轉(zhuǎn)化為電能
答案：C
解析：A項，由電子流向可知a為負極，b為正極，負極上發(fā)生氧化反應，通入的是氫氣，正極上發(fā)生還原反應，通入的是氧氣；B項，a為負極，通入氫氣，電解質(zhì)溶液為堿性，因此發(fā)生的電極反應為H2－2e－＋2OH－===2H2O；D項，該裝置的能量轉(zhuǎn)換是化學能→電能→光能。
4．可用于電動汽車的鋁－空氣電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，鋁合金為負極，通入空氣的一極為正極。下列說法正確的是(　　)
A．兩種情況下的正極反應式都為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，負極反應式為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3
C．以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，電池工作過程中電解質(zhì)溶液的堿性保持不變
D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極
答案：A
解析：以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，Al作負極，負極反應式為Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故B錯誤；以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時，電池總反應為4Al＋4OH－＋3O2===4AlO＋2H2O，OH－參加反應且生成水，所以溶液的堿性減弱，故C錯誤；放電時，電子從負極Al沿導線流向正極，故D錯誤。
5．手機使用的鋰電池以質(zhì)量輕、能量高而備受關注，目前已成功研制出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應是Li＋MnO2===LiMnO2。下列說法中正確的是(　　)
A．MnO2是負極，電極反應式為MnO2＋e－===MnO
B．Li是正極，電極反應式為Li－e－===Li＋
C．電池內(nèi)部產(chǎn)生的MnO向鋰電極移動
D．鈉比鋰更活潑，相同質(zhì)量的鈉作電極比鋰提供的電能更多
答案：C
解析：由鋰電池的總反應為Li＋MnO2===LiMnO2可知Li失去電子，Li作負極，電極反應式為Li－e－===Li＋，正極上MnO2得到電子，電極反應式為MnO2＋e－===MnO，故A、B錯誤；電池內(nèi)部產(chǎn)生的MnO向負極即鋰電極移動，故C正確；鈉和鋰為同主族元素，相同物質(zhì)的量的Na和Li失電子數(shù)相同，Li的相對原子質(zhì)量較小，則相同質(zhì)量的鈉作電極比鋰失電子數(shù)少，提供的電能少，故D錯誤。
6．科學家研制出一種乙醇電池，它用酸性溶液(H＋)作電解質(zhì)溶液。電池總反應為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列說法不正確的是(　　)
A．乙醇在電池的負極上參加反應
B．1 mol CH3CH2OH被氧化轉(zhuǎn)移6 mol電子
C．在外電路中電子由負極經(jīng)導線流向正極
D．隨著反應的進行，正極附近溶液的酸性減弱
答案：B
解析：乙醇在負極上失電子，發(fā)生氧化反應，A正確；乙醇中碳元素的平均化合價為－2，而氧化產(chǎn)物CO2中碳元素的化合價為＋4，所以反應中1 mol CH3CH2OH被氧化轉(zhuǎn)移電子(4＋2)×2 mol＝12 mol，B錯誤；原電池中，電子由負極經(jīng)導線流向正極，C正確；該乙醇燃料電池用酸性溶液(H＋)作電解質(zhì)溶液，所以正極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，隨著反應的進行，H＋不斷被消耗，且生成了水，正極附近溶液的酸性減弱，D正確。
7．某研究所研制的氫氧燃料電池，可同時提供電和水。所用燃料為氫氣，電解質(zhì)為熔融的碳酸鉀。已知該電池的總反應為2H2＋O2===2H2O，則下列推斷正確的是(　　)
A．正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．該電池可在常溫或高溫時進行工作，對環(huán)境具有較強的適應性
C．該電池供應36 g水，同時轉(zhuǎn)移2 mol電子
D．負極反應為2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2
答案：D
解析：放電時，負極反應為2H2－4e－＋2CO===2CO2＋2H2O，根據(jù)總反應式可知，正極反應式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，A錯誤，D正確；該電池使用的電解質(zhì)是熔融的K2CO3，在常溫下無法工作，B錯誤；由反應可知，該電池供應36 g水，即生成2 mol H2O轉(zhuǎn)移4 mol電子，C錯誤。
[應用·實踐]
8．(2024·北京卷)酸性鋅錳干電池的構造示意圖如右。關于該電池及其工作原理，下列說法正確的是(　　)
A．石墨作電池的負極材料
B．電池工作時，NH向負極方向移動
C．MnO2發(fā)生氧化反應
D．鋅筒發(fā)生的電極反應為Zn－2e－===Zn2＋
答案：D
解析：酸性鋅錳干電池，鋅筒為負極，石墨電極為正極，負極發(fā)生失電子的氧化反應Zn－2e－===Zn2＋，A錯誤，D正確；原電池工作時，陽離子向正極(石墨電極)方向移動，B錯誤；MnO2發(fā)生得電子的還原反應，C錯誤。
9．銀鋅電池是一種常見化學電源，其放電時的反應原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作原理示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．Zn電極是負極
B．Ag2O電極發(fā)生還原反應
C．Zn電極的電極反應式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變
答案：D
解析：根據(jù)方程式可知消耗水，氫氧根離子濃度增大，放電后電解質(zhì)溶液的pH升高，D錯誤。
10．以氨為燃料的固體氧化物燃料電池(SOFC)具有廣闊的應用前景，一種氧離子導電SOFC的工作原理如圖所示(NH3在催化劑作用下先分解為N2和H2)。下列說法不正確的是(　　)
A．H2在負極放電
B．正極的電極反應：O2＋4e－===2O2－
C．外電路轉(zhuǎn)移6 mol e－，理論上生成4 mol H2O
D．O2－向負極移動
答案：C
解析：由題圖可知，NH3在催化劑作用下先分解為N2和H2，H2在負極失電子生成H2O，故A正確；由題圖可知，O2在正極得電子生成O2－，電極反應式為O2＋4e－===2O2－，故B正確；H2在負極失電子生成H2O，電極反應式為H2－2e－＋O2－===H2O，外電路轉(zhuǎn)移6 mol e－，理論上生成3 mol H2O，故C錯誤；原電池中陰離子向負極移動，則O2－向負極移動，故D正確。
11．第二代鈉離子電池是負極為鑲嵌在硬碳中的鈉、正極為錳基高錳普魯士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一種新型二次電池，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，B極的電勢高于A極
B．放電時，正極反應為Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]
C．充電時，Na＋穿過離子交換膜在B極上得電子
D．充電時，A極接外加電源的正極
答案：A
解析：由題圖可知，放電時，B極是原電池負極，鑲嵌在硬碳中的鈉失去電子發(fā)生氧化反應生成鈉離子，電極反應式為Na－e－===Na＋，A極是正極，在鈉離子作用下，Mn[Mn(CN)6]在正極得到電子發(fā)生還原反應生成Na2Mn[Mn(CN)6]，電極反應式為Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]，充電時，A極與直流電源的正極相連，作電解池的陽極，B極為陰極。由分析可知，放電時，B極是原電池負極，A極是正極，原電池中正極電勢高于負極，則A極的電勢高于B極，故A錯誤。
12．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。請回答下列問題：
(1)高鐵電池的負極材料是________。
(2)放電時，正極發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)；已知負極反應為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，則正極反應為__________________________________。
(3)放電時，________(填“正”或“負”)極附近溶液的堿性增強。
答案：(1)Zn
(2)還原　FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
(3)正
解析：(3)放電時正極反應為FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，反應中產(chǎn)生OH－，c(OH－)增大，所以正極附近溶液的堿性增強。
[創(chuàng)新·提高]
13．科研人員設想用如圖所示裝置生產(chǎn)硫酸。
(1)上述生產(chǎn)硫酸的總反應方程式為____________________，b是________極，b電極反應式為__________________________，生產(chǎn)過程中H＋向________(填“a”或“b”)電極區(qū)域運動。
(2)該小組同學反思原電池的原理，其中觀點正確的是________(填字母)。
A．原電池反應的過程中可能沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
B．原電池裝置一定需要2個活動性不同的金屬電極
C．電極一定不能參加反應
D．氧化反應和還原反應可以拆開在兩極發(fā)生
(3)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的含有質(zhì)子交換膜(只允許H＋通過)的燃料電池的結(jié)構示意圖如下：
質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1 L 2 mol·L－1 H2SO4溶液。電池總反應式為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，c電極為________(填“正極”或“負極”)，c電極的電極反應式為__________________________。
答案：(1)2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4　正　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　b　
(2)D　(3)負極　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
解析：(1)根據(jù)裝置圖可知，a電極通入SO2，SO2發(fā)生失去電子的氧化反應，在b電極上通入O2，則生產(chǎn)硫酸的總反應方程式為2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4；b電極是正極，O2在酸性條件下得電子生成水，電極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O；原電池中陽離子向正極移動，則生產(chǎn)過程中H＋向b電極區(qū)域運動。
(2)原電池反應的過程中一定有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，A錯誤；原電池裝置不一定需要2個活動性不同的金屬電極，例如燃料電池兩極材料可以相同，此外，導電非金屬石墨也可以做電極，B錯誤；原電池中電極可以參加反應，例如銅、鋅、稀硫酸組成的原電池中，鋅電極參加反應，C錯誤。
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