第六章第28講原電池、化學(xué)電源學(xué)案 2025高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

第28講原電池化學(xué)電源[課程標(biāo)準(zhǔn)]1.了解原電池及常見化學(xué)電源的工作原理。2.能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池和電解池。3.能列舉常見的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理?？键c(diǎn)一原電池的工作原理1．概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．構(gòu)成條件(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。(2)二看兩電極：一般是金屬活動(dòng)性不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質(zhì)溶液。3．工作原理(以銅鋅原電池為例)學(xué)生用書第132頁(yè)(1)原理分析電極名稱負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極(2)兩種裝置比較①鹽橋作用：a.連接內(nèi)電路形成閉合回路。b.維持兩電極電勢(shì)差(中和電荷)，使電池能持續(xù)提供電流。②裝置Ⅰ中有部分Zn與Cu2＋直接反應(yīng)，使電池效率降低；裝置Ⅱ中使Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩(wěn)定。4．原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。(3)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)，選擇正、負(fù)電極材料以及電解質(zhì)溶液。[正誤辨析](1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極()(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路()(3)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(4)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()(5)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√一、原電池電極的判斷及工作原理1．(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為極，活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為極。(2)根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流由極流向極；電子由極流向極。(3)根據(jù)原電池中電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向極，陰離子移向極。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其極得電子發(fā)生還原反應(yīng)。(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷。一般情況下，溶解的一極為極，增重或有氣體逸出的一極為極。答案：(1)負(fù)正(2)正負(fù)負(fù)正(3)正負(fù)(4)負(fù)正(5)負(fù)正2．分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，按要求回答問題。(1)裝置①中，作負(fù)極，該電極反應(yīng)式為。答案：MgMg－2e－=Mg2＋(2)裝置②中作負(fù)極，該電極反應(yīng)式為，正極反應(yīng)式為。答案：Al2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H2O6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑(3)裝置③中，作正極，負(fù)極反應(yīng)式為。答案：FeCu－2e－=Cu2＋(4)裝置④中，作負(fù)極，正極反應(yīng)式為。答案：FeO2＋2H2O＋4e－=4OH－eq\a\vs4\al(反思?xì)w納)原電池正、負(fù)極判斷的一般方法學(xué)生用書第133頁(yè)二、可逆反應(yīng)原電池原理的分析3．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應(yīng)開始時(shí)，負(fù)極為中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應(yīng)式為。(2)電流表讀數(shù)為時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。(3)當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，在甲中加入FeCl2固體，此時(shí)負(fù)極為中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應(yīng)式為。答案：(1)乙2I－－2e－=I2(2)零(3)甲2Fe2＋－2e－=2Fe3＋4．某同學(xué)為探究Ag＋和Fe2＋的反應(yīng)，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng))，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏移。電子由石墨經(jīng)導(dǎo)線流向銀。放置一段時(shí)間后，向甲燒杯中逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液，發(fā)現(xiàn)電壓表指針的變化依次為偏移減小→回到零點(diǎn)→逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為(填“正”或“負(fù)”)極。由實(shí)驗(yàn)得出Ag＋和Fe2＋反應(yīng)的離子方程式是。答案：負(fù)Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ageq\a\vs4\al(歸納總結(jié))原電池的工作原理簡(jiǎn)圖注意：①電子移動(dòng)方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。②若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。③若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子可通過交換膜移向正極。三、原電池原理的應(yīng)用5．用A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極，活動(dòng)性；(2)C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C，活動(dòng)性；(3)A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡，活動(dòng)性；(4)B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，活動(dòng)性；(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動(dòng)性。綜上所述，這五種金屬的活動(dòng)性從強(qiáng)到弱的順序?yàn)?。答案?1)A＞B(2)C＞D(3)A＞C(4)D＞B(5)B＞EA＞C＞D＞B＞E6．請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱。請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極，正極，并在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標(biāo)出外電路電子流向。答案：Cu－2e－=Cu2＋2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋eq\a\vs4\al(歸納總結(jié))畫原電池裝置圖常見失分點(diǎn)失分點(diǎn)一：不注明電極材料名稱或元素符號(hào)。失分點(diǎn)二：不畫出電解質(zhì)溶液(或畫出但不標(biāo)注)。失分點(diǎn)三：誤把鹽橋畫成導(dǎo)線。失分點(diǎn)四：不能連成閉合回路。學(xué)生用書第134頁(yè)7.把適合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是。解析：加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應(yīng)速率，(1)a中Zn減少，H2體積減小，所以A正確；(2)中由于H2SO4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多，所以B項(xiàng)正確；(3)當(dāng)把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時(shí)，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)減少，反應(yīng)速率減小，但產(chǎn)生H2的體積不變，所以C項(xiàng)正確。答案：(1)A(2)B(3)C考點(diǎn)二常見化學(xué)電源一、一次電池——干電池1．堿性鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2。負(fù)極材料：Zn。電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。正極材料：碳棒。電極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－。2．紐扣式鋅銀電池總反應(yīng)式：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag。電解質(zhì)溶液是KOH溶液。負(fù)極材料：Zn。電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。正極材料：Ag2O。電極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。二、二次電池——可充電電池或蓄電池鉛酸蓄電池總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)[微提醒]可充電電池充電時(shí)電極與外接電源的正、負(fù)極連接方式：提示：三、“高效、環(huán)境友好”的燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。學(xué)生用書第135頁(yè)電池酸性堿性或中性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2－4e－＋4OH－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4e－＋4H＋=2H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用[正誤辨析](1)鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加()(2)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()(3)若使反應(yīng)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋以原電池方式進(jìn)行，可用鋅鐵作電極材料()(4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)()(5)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能()(6)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)為2H2－4e－=4H＋()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×一、一次電池1．酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程中產(chǎn)生Mn2O3。(1)該電池的正極反應(yīng)式為，電池總反應(yīng)的離子方程式為。(2)維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅g。(已知F＝96500C·mol－1)解析：(2)電池工作5分鐘，通過的電量Q＝0.5A×5min×60s·min－1＝150C，則理論上消耗Zn的質(zhì)量m(Zn)＝eq\f(150C,2×96500C·mol－1)×65g·mol－1≈0.05g。答案：(1)2MnO2＋2e－＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))=Mn2O3＋2NH3＋H2OZn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))=Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O(2)0.05二、二次電池2.鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正、負(fù)極是惰性材料，電池總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))2PbSO4＋2H2O。請(qǐng)回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：(1)放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是；電解液中H2SO4的濃度將變(填“大”或“小”)；當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加g。(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí)，若按如圖連接，電解一段時(shí)間后，則在A電極上生成，B電極上生成，此時(shí)鉛蓄電池的正極、負(fù)極的極性將。解析：(1)原電池正極上得電子，負(fù)極上失電子。根據(jù)電池總反應(yīng)式可得負(fù)極反應(yīng)式為Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4質(zhì)量增加2mol96g1molΔm求得Δm＝48g。(2)電解池中與電源正極相連的電極(陽(yáng)極)上失電子，與電源負(fù)極相連的電極(陰極)上得電子。則陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))；陰極反應(yīng)為PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。根據(jù)圖示，電解一段時(shí)間后，原PbO2極變成Pb，原Pb極變成PbO2，即鉛蓄電池的正、負(fù)極的極性對(duì)換。答案：(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=PbSO4＋2H2O小48(2)PbPbO2對(duì)換3．一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6mol·L－1的KOH溶液。(1)寫出放電時(shí)的正、負(fù)極電極反應(yīng)式：。(2)寫出充電時(shí)的陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)式：。答案：(1)負(fù)極：H2－2e－＋2OH－=2H2O；正極：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－(2)陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；陽(yáng)極：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=2NiO(OH)＋2H2O三、燃料電池4．以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法。(1)酸性條件總反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：。(2)堿性條件總反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：。學(xué)生用書第136頁(yè)(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)總反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下總反應(yīng)式：；正極反應(yīng)式：；負(fù)極反應(yīng)式：。答案：(1)CH4＋2O2=CO2＋2H2O2O2＋8H＋＋8e－=4H2OCH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋(2)CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋3H2O2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O(3)CH4＋2O2=CO2＋2H2O2O2＋8e－=4O2－CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O(4)CH4＋2O2=CO2＋2H2O2O2＋4CO2＋8e－=4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))CH4＋4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－8e－=5CO2＋2H2Oeq\a\vs4\al(歸納總結(jié))解答燃料電池題目的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)1．要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。2．通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。3．通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。近幾年高考中的新型電池種類繁多，“儲(chǔ)氫電池”“高鐵電池”“海洋電池”“燃料電池”“鋰離子電池”等，這些新型電池常以選擇題的形式呈現(xiàn)。解析這類考題，首先要理解常見的化學(xué)電源種類及原電池的工作原理，其次會(huì)判斷正、負(fù)電極或陰、陽(yáng)極，以及會(huì)書寫電極反應(yīng)式等。應(yīng)用1.Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li＋＋e－=Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li＋O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li＋從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2C[充電時(shí)光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li＋＋e－=Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2)，則充電時(shí)總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li＋O2，結(jié)合題圖，充電時(shí)金屬Li電極為陰極，光催化電極為陽(yáng)極；則放電時(shí)金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極；據(jù)此作答。A.光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行充電，結(jié)合陰極反應(yīng)式和陽(yáng)極反應(yīng)式，充電時(shí)電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li＋O2，A正確；B.充電時(shí)，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽(yáng)極反應(yīng)與空穴有關(guān)，故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；C.放電時(shí)，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li＋從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯(cuò)誤；D.放電時(shí)總反應(yīng)為2Li＋O2=Li2O2，正極反應(yīng)為O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2，D正確。]應(yīng)用2.海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰-海水電池屬于一次電池B[鋰-海水電池的總反應(yīng)為2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－=Li＋，N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，同時(shí)氧氣也可以在N極得電子，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。A.海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；B.由上述分析可知，N為正極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑和反應(yīng)O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故B錯(cuò)誤；C.Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；D.該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。]應(yīng)用3.科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－=Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是()A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23gC[A.由充電時(shí)電極a的反應(yīng)式可知，充電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極a是陰極，則電極b是陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；B.放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，則由放電時(shí)電極a的反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯(cuò)誤；C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應(yīng)為Cl2＋2e－=2Cl－，反應(yīng)后Na＋和Cl－濃度都增大，則放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大，故C正確；D.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－=Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g/mol×2mol＝46g，故D錯(cuò)誤。]學(xué)生用書第137頁(yè)應(yīng)用4.全釩液流儲(chǔ)能電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能系統(tǒng)(工作原理如圖，電解液含硫酸)。該電池負(fù)載工作時(shí)，左罐顏色由黃色變?yōu)樗{(lán)色。離子種類VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))VO2＋V3＋V2＋顏色黃色藍(lán)色綠色紫色下列說法錯(cuò)誤的是()A．該電池工作原理為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2OB．a(chǎn)和b接用電器時(shí)，左罐電動(dòng)勢(shì)小于右罐，電解液中的H＋通過離子交換膜向左罐移動(dòng)C．電池儲(chǔ)能時(shí)，電池負(fù)極溶液顏色變?yōu)樽仙獶．電池?zé)o論是負(fù)載還是儲(chǔ)能，每轉(zhuǎn)移1mol電子，均消耗1mol氧化劑B[該電池負(fù)載工作時(shí)，左罐顏色由黃色變?yōu)樗{(lán)色，即左罐溶液主要含有VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，放電時(shí)，VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))得電子生成VO2＋，正極上的反應(yīng)為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，負(fù)極反應(yīng)為V2＋－e－=V3＋，所以電池總反應(yīng)為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋V2＋＋2H＋=VO2＋＋V3＋＋H2O，原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子透過陽(yáng)離子交換膜移向正極；充電時(shí)電解池總反應(yīng)、陰陽(yáng)極反應(yīng)與原電池的總反應(yīng)、負(fù)正極恰好相反；據(jù)此解答。A.由以上分析可知，該電池的總反應(yīng)是VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))和V2＋在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，總反應(yīng)為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O，故A正確；B.a和b接用電器時(shí)，為原電池，左罐為正極，右罐為負(fù)極，則左罐電動(dòng)勢(shì)大于右罐，電解液中的H＋通過離子交換膜向左罐移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C.電池儲(chǔ)能時(shí)，充電過程為電解池，負(fù)極作陰極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為V3＋＋e－=V2＋，則電池負(fù)極溶液顏色變?yōu)樽仙?，故C正確；D.該電池的總反應(yīng)為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O，電池是負(fù)載時(shí)為原電池，氧化劑是VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，電極反應(yīng)為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，儲(chǔ)能時(shí)是電解池，氧化劑是V3＋，電極反應(yīng)為V3＋＋e－=V2＋，他們轉(zhuǎn)移電子數(shù)都為1，所以電池?zé)o論是負(fù)載還是儲(chǔ)能，每轉(zhuǎn)移1mol電子，均消耗1mol氧化劑，故D正確。]應(yīng)用5.科學(xué)家報(bào)道了一種新型可充電Na/Fe二次電池，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A．充電時(shí)，X極為陰極，發(fā)生了氧化反應(yīng)B．充電時(shí)，Y極的電極反應(yīng)式為CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋C．充電時(shí)，可用乙醇代替有機(jī)電解質(zhì)溶液D．電極材料中，單位質(zhì)量金屬放出的電能：Na＞LiB[根據(jù)原電池工作原理圖可知，負(fù)極X上Na發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為Na－e－=Na＋，正極Y上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為CaFeO3＋Na＋＋e－=CaFeO2.5＋0.5Na2O，充電時(shí)為電解池，原電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極，陰陽(yáng)極的電極反應(yīng)和放電時(shí)的負(fù)正極反應(yīng)相反，據(jù)此分析解答。A.放電時(shí)，X極上Na失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)、為負(fù)極，則充電時(shí)，X極為陰極，發(fā)生了還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B.充電時(shí)，Y極作陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－=CaFeO3＋Na＋，故B正確；C.乙醇是非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，不能作電解質(zhì)溶液，故C錯(cuò)誤；D.若Na和Li都失去1mol電子，則電極材料中消耗Na的質(zhì)量為23g、Li的質(zhì)量為7g，所以單位質(zhì)量金屬放出的電能：Li＞Na，故D錯(cuò)誤。]應(yīng)用6.科學(xué)家預(yù)言，被稱為“黑金”的“新材料之王石墨烯”將“徹底改變21世紀(jì)”。我國(guó)關(guān)于石墨烯的專利總數(shù)世界排名第一。如圖是我國(guó)研發(fā)的某種石墨烯電池有關(guān)原理示意圖，左邊裝置工作時(shí)的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i1－xC6＋xLi＋＋xe－=LiC6，Li[GS/Si]O2－xe－=Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋。下列說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)與d電極上發(fā)生的反應(yīng)類型相同B．左右兩個(gè)裝置中的離子交換膜均為陽(yáng)離子交換膜C．電池放電時(shí)，正極反應(yīng)為L(zhǎng)i1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－=Li[GS/Si]O2D．若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)移0.1mol電子后兩個(gè)電極質(zhì)量相差0.7gD[A.由題裝置圖可推出a為陰極，b為陽(yáng)極，c為負(fù)極，d為正極，a與d電極上均發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B．從裝置圖中可以看出，為保持溶液呈電中性，離子交換膜允許Li＋通過，應(yīng)該使用陽(yáng)離子交換膜，故B正確；C.d電極為正極，其電極反應(yīng)相當(dāng)于充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的逆過程，根據(jù)題干中信息可知，正極(d電極)反應(yīng)為：Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－=Li[GS/Si]O2，故C正確；D.若裝置工作前c與d電極質(zhì)量相等，則根據(jù)電極反應(yīng)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，c極減少0.1molLi＋，質(zhì)量減少0.7g,d極增加0.1molLi＋，質(zhì)量增大0.7g，兩個(gè)電極質(zhì)量相差1.4g，故D錯(cuò)誤。]應(yīng)用7.下面是最近研發(fā)的Ca-LiFePO4可充電電池的工作示意圖，鋰離子導(dǎo)體膜只允許Li＋通過，電池反應(yīng)為：xCa2＋＋2LiFePO4xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋，下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)iFePO4－xe－=Li1－xFePO4＋xLi＋B．充電時(shí)，Li1－xFePO4/LiFePO4電極發(fā)生Li＋脫嵌，放電時(shí)發(fā)生Li＋嵌入C．充電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，理論上左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕2.6gD．LiPF6-LiAsF6為非水電解質(zhì)，其與Li2SO4溶液的主要作用都是傳遞離子A[由總反應(yīng)式可知，放電時(shí)為原電池反應(yīng)，Ca化合價(jià)升高被氧化為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Ca－2e－=Ca2＋，Li1－xFePO4被還原，為原電池正極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4，充電是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，陽(yáng)極反應(yīng)和原電池正極相反，陰極反應(yīng)和原電池負(fù)極相反，以此解答該題。A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Ca－2e－=Ca2＋，使左室中正電荷數(shù)目增多，鋰離子導(dǎo)體膜只允許Li＋通過，使LiPF6-LiAsF6電解質(zhì)中的Li＋通過鋰離子導(dǎo)體膜移入右室，正極反應(yīng)為：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4，電極發(fā)生Li＋嵌入，A錯(cuò)誤：B.充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生：LiFePO4－xe－=xLi＋＋Li1－xFePO4，電極發(fā)生Li＋脫嵌，陰極發(fā)生：Ca2＋＋2e－=Ca，轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，有0.2molLi＋從右室通過鋰離子導(dǎo)體膜移入左室，左室電解質(zhì)中有0.1molCa2＋得電子生成Ca沉積在鈣電極上，故左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減輕40×0.1g－7×0.2g＝2.6g，B正確，C正確；D.鈣與水能夠劇烈反應(yīng)，所以，左室中的LiPF6-LiAsF6電解質(zhì)一定為非水電解質(zhì)，Li2SO4溶液為右室中的電解質(zhì)溶液，它們的主要作用都是傳遞離子，形成電流，構(gòu)成閉合回路，D正確。]學(xué)生用書第138頁(yè)應(yīng)用8.某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了負(fù)載有Ru納米顆粒且具有三維多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯基電極，負(fù)極為Na箔，電解質(zhì)溶液為添加了乙二胺的有機(jī)溶劑，構(gòu)成了Na-SO2電池，其簡(jiǎn)單示意圖如圖。下列有關(guān)說法中不正確的是()A．放電時(shí)，正極上的電極反應(yīng)式為2Na＋＋2SO2＋2e－=Na2S2O4B．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，在陽(yáng)極可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24LC．組裝電池時(shí)，可將乙二胺的有機(jī)溶劑電解液改為乙二胺的水溶液D．該電池使用多孔石墨烯電極有利于氣體、電極和電解液的充分接觸C[根據(jù)題意，負(fù)極為Na箔，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Na－e－=Na＋，結(jié)合圖示放電時(shí)SO2在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Na2S2O4，正極反應(yīng)式為2SO2＋2e－＋2Na＋=Na2S2O4，放電時(shí)電池總反應(yīng)為2Na＋2SO2=Na2S2O4，據(jù)此分析作答。A.根據(jù)圖示，放電時(shí)SO2在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Na2S2O4，正極上的反應(yīng)式為2SO2＋2e－＋2Na＋=Na2S2O4，A正確；B.根據(jù)圖示，充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Na2S2O4－2e－=2Na＋＋2SO2，每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，陽(yáng)極生成0.1molSO2氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.1mol×22.4L/mol＝2.24L，B正確；C.該電池的負(fù)極為Na箔，由于Na能與水發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，故組裝電池時(shí)不能將乙二胺的有機(jī)溶劑電解液改為乙二胺的水溶液，C錯(cuò)誤；D.多孔石墨烯電極具有較大的表面積，故使用多孔石墨烯電極有利于氣體、電極和電解液的充分接觸，D正確。]應(yīng)用9.水系鈉離子電池有成本低、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等諸多優(yōu)勢(shì)，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。一種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，電極N上的電勢(shì)高于電極M上的電勢(shì)B．放電時(shí)，若導(dǎo)線中流過2mole－，理論上有2molNa＋移入M電極區(qū)C．充電時(shí)，光可以促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移D．充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為3I－－2e－=Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))B[由圖中信息知，放電時(shí)，電極N為正極，Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得電子變成I－，反應(yīng)式為：Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2e－=3I－；電極M為負(fù)極，S2－失去電子變?yōu)镾eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，電極反應(yīng)式為：4S2－－6e－=Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))；Na＋從M極向N極移動(dòng)；充電時(shí)陽(yáng)極的反應(yīng)為：3I－－2e－=Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))；陰極反應(yīng)為：Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋6e－=4S2－；光照可促進(jìn)電子的轉(zhuǎn)移，據(jù)此分析。A.由上述分析可知，放電時(shí)，電極N為正極，電極M為負(fù)極，電極N上的電勢(shì)高于電極M上的電勢(shì)，A正確；B.由分析可知，放電時(shí)，Na＋由M電極區(qū)移入N電極區(qū)，B錯(cuò)誤；C.充電時(shí)，光可以促進(jìn)I－在TiO2光電極上轉(zhuǎn)移電子，C正確；D.充電時(shí)，陽(yáng)極上I－失電子轉(zhuǎn)化為Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電極反應(yīng)式為3I－－2e－=Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，D正確。]應(yīng)用10.鉀元素資源豐富、價(jià)格低廉并且具有與鋰相近的氧化還原電勢(shì)，因此鉀離子電池(PIBs)具有很大的應(yīng)用潛力。某教授課題組利用靜電紡絲技術(shù)，制備了一種VN納米粒子組裝的中空微球/N摻雜碳納米纖維(VN-NPs/N-CNFs)復(fù)合材料。基于此，設(shè)計(jì)了以VN-NPs/N-CNFs和普魯士藍(lán)鉀納米粒子eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(K/KFe[Fe（CN）6]))的鉀離子電池(PIBs)，充電時(shí)在VN-NPs/N-CNFs復(fù)合材料的Cu電極發(fā)生的電極反應(yīng)為V＋K3N－3e－→VN＋3K＋，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，在Cu電極區(qū)發(fā)生的是還原反應(yīng)B．該電池的溶劑為有機(jī)溶劑C．放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的K＋向Al電極區(qū)移動(dòng)D．VN納米粒子組裝的中空微球縮短了K＋的傳輸路徑，減輕了體積膨脹C[A.放電時(shí)銅電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B.該電池有金屬鉀參與反應(yīng)，不能為水溶液，應(yīng)該為有機(jī)溶劑，B正確；C.放電時(shí)，Al電極為負(fù)極，K＋向正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；D.K＋可以在VN納米粒子組裝的中空微球中傳輸，縮短了傳輸路徑，減輕了體積膨脹，提高了傳輸效率，D正確。]應(yīng)用11.風(fēng)力發(fā)電輸出功率的波動(dòng)性導(dǎo)致其直接并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來不良影響，需要連接儲(chǔ)能電池裝置，通過儲(chǔ)能電池對(duì)電能的存儲(chǔ)、匯集，再集中供電來提高并網(wǎng)性能，如圖是水系鋁離子儲(chǔ)能電池工作機(jī)理，下列有關(guān)其說法不正確的是()A．單位質(zhì)量的鋁放出的電量高，并且價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富B．鋁儲(chǔ)能電池是二次電池C．放電時(shí)，Al3＋從正極材料的空隙中脫出進(jìn)入電解液，再以單質(zhì)鋁的形式沉積負(fù)極材料表面D．該電池中金屬鋁電極易形成致密的氧化鋁鈍化膜，阻斷鋁離子的傳輸從而降低電池效能D[A.鋁在地殼中的含量豐富，且單位質(zhì)量的鋁放出的電量高，可以用于制造水系鋁離子儲(chǔ)能電池，故A正確；B.根據(jù)題意，儲(chǔ)能電池通過對(duì)電能的存儲(chǔ)、匯集，再集中供電，說明鋁儲(chǔ)能電池是二次電池，故B正確；C.放電時(shí)，鋁失去電子變成Al3＋，鋁為負(fù)極，石墨為正極，Al3＋從正極材料的空隙中脫出進(jìn)入電解液，再以單質(zhì)鋁的形式沉積負(fù)極材料表面，故C正確；D.該電池中沒有氧氣產(chǎn)生，金屬鋁電極表面不會(huì)形成致密的氧化鋁鈍化膜，故D錯(cuò)誤。]學(xué)生用書第139頁(yè)真題演練明確考向1．(2021·山東，10)以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，下列說法正確的是()A．放電過程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B．放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2LC[放電過程為原電池工作原理，所以鉀離子均向正極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；堿性環(huán)境下，N2H4-O2清潔燃料電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O，其總反應(yīng)中未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應(yīng)可知，KOH的物質(zhì)的量均減小，B錯(cuò)誤；理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān)，設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為mg，則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量(物質(zhì)的量表達(dá)式)分別是eq\f(mg,32g·mol－1)×6、eq\f(mg,32g·mol－1)×4、eq\f(mg,60g·mol－1)×16，通過比較可知(CH3)2NNH2理論放電量最大，C正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總反應(yīng)式可知，消耗1molO2生成的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4L，D錯(cuò)誤。]2．(2020·山東，10)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用下圖處理有機(jī)廢水(含CH3COO－的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋B．隔膜1為陽(yáng)離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5gD．電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1B[由裝置示意圖可知，負(fù)極區(qū)CH3COO－發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H＋，A項(xiàng)正確；隔膜1為陰離子交換膜，隔膜2為陽(yáng)離子交換膜，才能使模擬海水中的氯離子移向負(fù)極，鈉離子移向正極，達(dá)到海水淡化的目的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中有1mol電子通過，則電解質(zhì)溶液中有1mol鈉離子移向正極，1mol氯離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；負(fù)極產(chǎn)生CO2：CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋，正極產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－=H2↑，根據(jù)電荷守恒，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項(xiàng)正確。]3．(2021·浙江6月選考，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時(shí)Li＋得電子成為L(zhǎng)i嵌入該薄膜材料中；電極B為L(zhǎng)iCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法不正確的是()A．充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B．放電時(shí)，外電路通過amol電子時(shí)，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi＋C．放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2D．電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2B[結(jié)合充電時(shí)Li＋得電子成為L(zhǎng)i嵌入電極A的薄膜材料中知，充電時(shí)電極A為陰極，故充電時(shí)集流體A應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連，A說法正確；放電時(shí)，外電路通過amol電子時(shí)，內(nèi)電路中有amolLi＋通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失Li＋，B說法不正確；放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，C說法正確；電池放電時(shí)，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i＋，正極上Li1－xCoO2得到電子和Li＋轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iCoO2，故電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D說法正確。]4．(2021·廣東，9)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)，下列說法正確的是()A．負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B．CO2在正極上得電子C．陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極D．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B[根據(jù)題干信息可知，放電時(shí)總反應(yīng)為4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C。放電時(shí)負(fù)極上Na發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子生成Na＋，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)正極上CO2得到電子生成C，故B正確；放電時(shí)陽(yáng)離子移向正極，故C錯(cuò)誤；放電時(shí)裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。]5．(2021·河北，9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是()A．隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水D[金屬性強(qiáng)的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過，不允許O2通過，故A正確；放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，故B正確；生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比為(1mol×71g·mol－1)∶(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)為2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)消耗2mol水，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D錯(cuò)誤。]課時(shí)精練(二十八)原電池化學(xué)電源eq\a\vs4\al(\f(對(duì)應(yīng)學(xué)生,用書P393))(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)1．新型化學(xué)電池Zn-K2FeO4、能量密度大、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、無污染。下列關(guān)于其放電時(shí)的說法錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)B．將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．K2FeO4在正極得電子D．陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)D[A.原電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，A正確；B.原電池放電過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；C.新型化學(xué)電池Zn-K2FeO4中，Zn作負(fù)極，K2FeO4在正極得電子，C正確；D.原電池放電時(shí)，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。]2．M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞NA[由①知，金屬活動(dòng)性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：N＞E；綜合上述分析可知，金屬活動(dòng)性：P＞M＞N＞E，A正確。]3．市售一種可充電電池，由LaLi5H6、NiO(OH)、KOH溶液組成。LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2有關(guān)該電池的敘述正確的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)aNi5H6＋6OH－－6e－=LaNi5＋6H2OB．放電時(shí)，負(fù)極材料是Ni(OH)2C．充電時(shí)，陰極反應(yīng)為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2OD．充電時(shí)，電池負(fù)極接充電器電源的正極A[放電時(shí)為原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，LaNi5H6＋6OH－－6e－=LaNi5＋6H2O，A正確；放電時(shí)，負(fù)極材料是LaNi5H6，B錯(cuò)誤；充電時(shí)為電解池，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，LaNi5＋6H2O＋6e－=LaNi5H6＋6OH－，C錯(cuò)誤；充電時(shí)電解池的陰極應(yīng)與電源的負(fù)極相連，即電池負(fù)極接充電器電源的負(fù)極，D錯(cuò)誤。]4．幾位同學(xué)用相同大小的銅片和鋅片為電極研究水果電池，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，下列說法不正確的是()實(shí)驗(yàn)編號(hào)水果種類電極間距離/cm電流大小/μA①西紅杮198.7②西紅杮272.5③蘋果27.2A．該實(shí)驗(yàn)的目的是探究水果種類和電極間距離對(duì)水果電池電流大小的影響B(tài)．能表明水果種類對(duì)電流大小有影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是②和③C．上述裝置中，鋅片作負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn＋2e－=Zn2＋D．其他條件相同時(shí)，改變電極插入水果的深度可能影響水果電池電流大小C[A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①和②都是西紅杮，電極間距離不同，電流大小不同，實(shí)驗(yàn)②和③電極間距離相同，水果種類不同，電流大小也不同，所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究水果種類和電極間距離對(duì)水果電池電流大小的影響，正確；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②和③電極間距離相同，水果種類不同，電流大小不同，表明水果種類對(duì)電流大小有影響，正確；C項(xiàng)，鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，其他條件相同時(shí)，改變電極插入水果的深度，改變了電極和電解質(zhì)溶液的接觸面積，可能影響水果電池電流的大小，正確。]5．根據(jù)下圖判斷，下列說法正確的是()A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－=Fe2＋B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽(yáng)離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng)D．放電過程中，裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大D[裝置Ⅰ中的負(fù)極為Zn，A項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置Ⅱ中的正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，裝置Ⅰ中陽(yáng)離子向左側(cè)燒杯移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]6．如圖中四種電池裝置是依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．①中鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．②中電子由a電極經(jīng)導(dǎo)線流向b電極C．③中外電路中電流由A電極流向B電極D．④中LixC6做負(fù)極C[在原電池中陰離子移向負(fù)極，所以③中A電極為負(fù)極，則外電路中電流應(yīng)由B電極流向A電極。]7．如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極B．電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子C[電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，故A不正確；電極Ⅱ?yàn)樵姵氐呢?fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，故B不正確；該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，故C正確；鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞離子，使溶液保持電中性，故D不正確。]8．乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)式為C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O，電池示意圖如圖所示，下列說法中正確的是()A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B．電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極C．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH＋3H2O＋12e－=2CO2↑＋12H＋D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－=4OH－B[通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。電池工作時(shí)，陽(yáng)離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移，A項(xiàng)不正確；電流方向與電子流向相反，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極，B項(xiàng)正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化，C項(xiàng)不正確；因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷愘|(zhì)子溶劑，所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，D項(xiàng)不正確。]9．沉積物微生物燃料電池可處理含硫廢水，其工作原理如圖。下列說法中錯(cuò)誤的是()A．碳棒b極電勢(shì)比碳棒a極電勢(shì)高B．光照強(qiáng)度對(duì)電池的輸出功率無影響C．碳棒b電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．酸性增強(qiáng)不利于菌落存活，工作一段時(shí)間后，電池效率降低B[根據(jù)氫離子的流向可知碳棒b為正極，光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，碳棒a為負(fù)極，F(xiàn)eSx在硫氧化菌的作用下被氧化為S，S在硫氧化菌的作用下被氧化為硫酸根離子。由以上分析可知b極為正極，a極為負(fù)極，正極的電勢(shì)高于負(fù)極，A正確；光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的氧氣越多，電池的輸出功率越大，即光照強(qiáng)度對(duì)電池的輸出功率有影響，B錯(cuò)誤；b為正極，光合菌產(chǎn)生的O2得電子結(jié)合H＋得到H2O，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C正確；酸性增強(qiáng)不利于菌落存活，負(fù)極失電子發(fā)生的氧化反應(yīng)會(huì)減慢，故工作一段時(shí)間后，電池效率降低，D正確。]10．一種新型鎂硫電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．使用堿性電解質(zhì)水溶液B．放電時(shí)，正極反應(yīng)包括3Mg2＋＋MgS8－6e－=4MgS2C．使用的隔膜是陽(yáng)離子交換膜D．充電時(shí)，電子從Mg電極流出C[Mg為活潑金屬，所以放電時(shí)Mg被氧化，Mg電極為負(fù)極，聚合物電極為正極。堿性電解質(zhì)水溶液中負(fù)極生成的Mg2＋會(huì)生成Mg(OH)2沉淀，降低電池效率，A錯(cuò)誤；放電時(shí)為原電池，原電池正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)包括3Mg2＋＋MgS8＋6e－=4MgS2，B錯(cuò)誤；據(jù)題圖可知Mg2＋要通過隔膜移向正極參與電極反應(yīng)，所以使用的隔膜是陽(yáng)離子交換膜，C正確；放電時(shí)Mg電極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)Mg電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即電子流入Mg電極，D錯(cuò)誤。]11．我國(guó)科學(xué)家開發(fā)出了Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池同時(shí)具有合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．電極電勢(shì)：Zn/ZnO電極＜MoS2電極B．Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2OC．電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH減小D．電子流向：Zn/ZnO電極→負(fù)載→MoS2電極C[A項(xiàng)，Zn/ZnO電極為負(fù)極，MoS2電極為正極，正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，A正確；B項(xiàng)，Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，B正確；C項(xiàng)，MoS2電極區(qū)NO＋5e－＋5H＋=NH3＋H2O消耗的H＋源于雙極膜解離出的H＋，且產(chǎn)生的NH3會(huì)部分溶解，所以正極區(qū)溶液的pH不會(huì)降低，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電子流向：負(fù)極→負(fù)載→正極，D正確。]12．某興趣小組為了探究鋁電極在電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)果記錄如下：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏移方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Cu濃硝酸偏向Al注：①實(shí)驗(yàn)均為常溫下完成；②電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向?yàn)檎龢O方向。試根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完成下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(指正極或負(fù)極)(填“相同”或“不同”)。(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)3完成下列填空：①Al為極，電極反應(yīng)式為。②石墨為極，電極反應(yīng)式為