【化学】10-11学年同步学案（人教版选修4）：第四章 第二节 化学电源

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第二节　化学电源
重难点一 常见的一次电池
1．干电池——普通锌锰电池
干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是A：二氧化锰粉末(黑色)——用于吸收在正极上生成的氢气(以防止产生极化现象)；B：用饱和氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。电极反应式为：
负极(锌筒)：Zn－2e－===Zn2＋
正极(石墨)：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑
H2＋2MnO2===Mn2O3＋H2O
总反应式为Zn＋2NH＋2MnO2===Zn2＋＋2NH3＋Mn2O3＋H2O。21世纪教育网
2．碱性锌锰电池
碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一。[来源:21世纪教育网
3．锌银纽扣电池
一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似纽扣(俗称纽扣电池)。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料，负极壳一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。
这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适宜小电池连续放电，常制成纽扣式微型电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
4．锂电池
锂电池是负极为Li的电池(正极可以是MnO2、CuO、FeS2等)，锂电池是一种微型电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。
电极反应式如下：负极：8Li－8e－===8Li＋；正极：3SOCl2＋8e－===SO＋2S↓＋6Cl－；电池总反应式为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S↓。
锂电池是一种高能电池，它具有比能量高、电压高、工作温度宽和可储存时间长等优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，以及作为火箭、导弹等的动力电源。
重难点二 常见的二次电池
1．普通铅蓄电池
铅蓄电池可以放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液的泄漏)；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正、负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开(以防止电极之间发生短路)；两极均浸入到稀硫酸溶液中。
2．碱性蓄电池
这类电池的寿命一般比铅蓄电池长很多，且携带很方便。21世纪教育网
Ni－Cd电池：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。
Ni－Fe电池：Fe＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Fe(OH)2。
重难点三 燃料电池
1．燃料电池与一般化学电池的区别
(1)一般化学电池的活性物质储存在电池内部，从而限制了电池的容量。
(2)燃料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，电池可以连续不断地提供电能。
2．氢氧燃料电池
这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40% KOH溶液。电极反应式如下：负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O。
除了氢氧燃料电池外，甲烷、煤气等燃料，空气、氯气等氧化剂也可以作为燃料电池的原料。电解质可以呈酸性，也可以呈碱性。
3．燃料电池的优点[来源:21世纪教育网]
(1)能量转化率高。燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃烧过程(能量转换率仅30%多)。
(2)污染小。如氢氧燃料电池产物为水，不污染环境。燃料电池发电站排放废弃物少，运行时噪音低，被称为“绿色”发电站。
重难点四 书写化学电源的电极反应式应遵循的原则
原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。
弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的用离子符号表示。
正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。
重难点五 常见电极反应式的书写类型
1．根据装置书写电极反应式
首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。
2．给出总反应式，写电极反应式
各类电极反应式的一般书写步骤为：①列出物质，标电子的得失。②选离子，配电荷。③配个数，巧用水。④两式加，验总式。
如以2H2＋O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤：
负极反应式的书写：
(1)根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e－：2H2－4e－===4H＋。
(2)根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH－或其他离子配平，使两边电荷总数相等。2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
注意　电子带负电荷；在碱性溶液中，电极反应式不宜出现H＋。
(3)利用H2O使两边的元素守恒，即得：2H2－4e－＋4OH－===4H2O。
同理，正极反应式的书写如下：
①O2＋4e－===2O2－。
②O2＋2H2O＋4e－===4OH－，注意：在碱性溶液中提供H＋使O2－变为OH－的是水，要写成化学式的形式。
将正、负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。
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，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能进行，所以要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。
4．给出电极反应式书写总反应方程式
根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO，要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。
例1　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．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O
C．放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol 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－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极发生还原反应：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，电极附近溶液碱性增强，D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O，B正确。
1．电池中正、负极的判断，抓住还原剂失去电子，化合价一定升高，发生负极反应；氧化剂得到电子，化合价一定降低，发生正极反应。
2．电池中转移电子数目一般只看氧化或还原一方即可，放电两极溶液酸碱性的变化关键看该极是否消耗了H＋(OH－)或生成了H＋(OH－)。
例2　电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O
则下列说法正确的是(　　)
A．放电时：负极板上发生了还原反应
B．放电时：正极反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4
C．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连
D．充电时：阳极反应是PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO＋4H＋
答案　D
解析　铅蓄电池在放电时，负极为Pb，失去电子发生氧化反应，正极为PbO2，得到电子发生还原反应，故A、B错误；铅蓄电池在充电时，是电解池的装置，与充电器电源正极相连的叫阳极，即它放电时的正极，阳极失去电子转移到充电器电源的正极，故C错误，D正确。故正确答案为D。
1．铅蓄电池放电时是原电池，充电时是电解池，二者的能量转化相反，但不是可逆反应。
2．书写电极反应式时必须识别是“充电”还是“放电”。铅蓄电池中正极负极的产物均为PbSO4，因此充电时发生反应的均是PbSO4，只是阳极氧化为PbO2，阴极还原为Pb。
例3　(1)今有2H2＋O22H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为_____________________、
________________________________________________________________________。[来源:21世纪教育网
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式为_____________________、________________________________________________________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？
________________________________________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：______________________、______________________。
答案　(1)H2　O2　负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O　正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋　正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(1)变小，(2)变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
解析　根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多故溶液变稀碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。
电解质溶液不同时，则正、负极反应式也不相同。但总反应式不变，当酸作电解质时，负极生成H＋，正极消耗H＋，而碱作电解质时，负极消耗OH－，正极生成OH－；解题时须注意不要混淆。
1．A　2.D　3.C
4．铅蓄电池放电时的电极反应：
负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
充电时的电极反应：
阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)
总反应方程式为：
PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
5．燃料电池污染小，原料来源丰富，发展前景十分广阔。
1．下列说法错误的是(　　)
A．依据原电池的原理设计出了化学电源
B．原电池是化学电源的雏形
C．原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的负极材料的活泼性
D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
答案　C
2．锌锰干电池在放电时，总反应方程式可以表示为：Zn(s)＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3＋H2O，在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．Zn B．碳 C．MnO2和NH D．Zn2＋和NH3
答案　C
解析　Zn在负极上被氧化，剩余的物质将在正极上反应得到Mn2O3，NH3和H2O。
3．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)21世纪教育网
A．有O2放电的a极为电池的负极
B．有H2放电的b极为电池的负极
C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．该电池的总反应方程式为2H2＋O2高温,2H2O
答案　BD
解析　固体介质允许O2－通过，说明为非水体系，因此a极反应不正确，这种表达是水溶液中进行的反应，a极反应应该是：O2＋2e－===O2－，b极反应：H2－2e－===2H＋，总反应方程式是H2＋O2H2O
4．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol　 　 D．0.20 mol
答案　C
解析　要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。将上述两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 mol Cl2，电子转移2 mol，现需要转移电子0.050 mol×2＝0.100 mol。由铅蓄电池总反应可知，每转移0.100 mol电子，将消耗0.100 mol 硫酸。
5．为体现“绿色奥运”、“科技奥运”的理念，中国将在2008年北京奥运会时推出国产燃料电池汽车，作为马拉松领跑车和拍摄车，该车装有“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池。下图是某科技杂志登载的该电池原理示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．工作时，“阳极”周围溶液的酸性增强
B．氢气在电极上发生还原反应
C．图中标出的“阴极”实际是原电池的负极
D．工作过程中，质子(H＋)从“阴极”一边透过质子交换膜移动到“阳极”一边与OH－反应生成水
答案　A
解析　注意运用好图示，由题意知，阳极即为原电池的负极，发生的反应为2H2－4e－===4H＋，阴极为正极，反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
6．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池说法正确的是(　　)
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是：2C4H10＋13O28CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－―→4CO2＋5H2O
答案　C
解析　本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等的内容，侧重考查学生对原电池原理的理解程度。由原电池原理知负极失电子后经导线转移到正极，所以正极上富集电子，根据电性关系，O2－不可能移向正极，A错；燃料电池不是在点燃的条件下发生的，B错误；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行；丁烷失电子，发生氧化反应，通入丁烷的一极是负极，D错误；O2得电子，发生还原反应，通入空气的一极是正极，C正确。
7．摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为：
2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O
请填空：
(1)放电时：负极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(2)通入甲醇一端的电极是________极，电池在放电过程中溶液的pH将 E(填“上升”、“下降”或“不变”)。
(3)若在常温、常压下，1 g CH3OH燃烧生成CO2和液态水时放出22.68 kJ的热量，表示该反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(2)负　下降
(3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－725.76 kJ/mol
解析　(1)CH3OH中C元素从－2价变成＋4价，所以CH3OH是负极反应物，发生氧化反应，反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，因电解质为KOH，所以CH3OH的氧化产物不是CO2而是CO。
(2)在上述电池反应中，甲醇被氧化，则通入甲醇的电极为负极，在放电过程中生成的CO2与强碱反应消耗强碱，使溶液的pH下降。
8．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍—镉(Ni—Cd)电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是(　　)
①以上反应是可逆反应　②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能　④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为
______________________。
(3)另一种常用的电池是锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)。由于它的比容量(单位质量电板材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达10年。它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为：Li＋MnO2―→LiMnO2
试回答：锂电池比容量特别大的原因是
________________________________________________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因______________________________。
答案　(1)B　(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
(3)锂的摩尔质量小　2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析　(1)Ni—Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金属离子Ni2＋和Cd2＋，污染土壤。
(3)Li的相对原子质量小，因此单位质量的Li比其他金属转换的电量大，即Li电池的比容量大；Li是一种非常活泼的金属，用水配制该Li电池的电解质溶液时，Li能与H2O发生反应2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。下列说法错误的是(　　)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)221世纪教育网
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小6.5 g
答案　C
解析　由电池工作时锌在负极失去电子，故A正确；只要能够理解负极的反应物是Zn，同时能够应用电子转移数目、电荷守恒与元素守恒即可正确地书写电极反应式，而本题只要对其进行正误判断，因此只要从上述三个方面进行验证即可，B选项正确；C中外电路的电子应该由负极流出，流入正极，故C错误；D中只要根据简单的计算，即理解每反应1 mol Zn，失去2 mol电子，因此D正确。
点拨　此类试题的考查趋势：根据总反应方程式书写原电池各电极反应式、根据反应式进行计算、提供反应方程式设计原电池、提供电极材料、电解质溶液进行原电池是否形成的判断、与图像进行结合考查各电极质量或电解质溶液中溶质质量分数的变化等。本题属于基本概念与理论的考查，落点是原电池反应的机理及原电池电极反应式的书写、简单的氧化还原反应的计算。该题考查同学们对电化学部分知识掌握的情况以及在理解的基础上运用相关知识的能力。解决此类习题应理解原电池的原理、抓住三个守恒、正确书写电极反应式。
2．镍—镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是氢氧化钾，放电时的电极反应式是：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。下列说法不正确的是(　　)
A．电池的总反应式是Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
B．电池充电时，镉元素被还原
C．电池放电时，电极负极周围溶液的pH不断增大
D．电池充电时，电池的负极和电源的正极连接
答案　CD
解析　本题已给出了电极反应式，两式相加即得总反应式，A正确；电池充电时，Cd元素化合价降低，即Cd元素被还原，B正确；放电时，由于负极消耗OH－，因而负极周围溶液的pH不断减小，C错误；电池充电时，电池的负极(发生氧化反应)应与电源的负极相连(发生还原反应)，故D错误。
3．氢氧燃料电池，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液，电池总反应为2H2＋O2===2H2O，该电池工作时，下列说法正确的是(　　)
①负极质量减轻　②负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－　③负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O　④正极区pH升高，而负极区pH降低　⑤溶液中阴离子移向负极
A．①③④　　　　B．②③⑤ C．③④⑤ D．④⑤
答案　C
解析　氢氧燃料电池中H2在负极上发生氧化反应，由于是碱性条件，所以电极反应为：2H2－4e－＋4OH－===4H2O，负极区OH－浓度降低，正极上O2发生还原反应，得电子转化为OH－，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，正极区OH－浓度增大，而且溶液中阴离子向负极移动，故③④⑤说法正确。
点拨　解题关键点：掌握原电池工作原理，弄清原电池工作时，溶液中阴离子移动的方向与电流方向相反。易错点：易将阴、阳离子定向移动方向同电流方向之间的关系弄混淆。
1．零排放车载燃料电池曾被美国《时代》杂志列为21世纪改变人类生活的十大新科技之首。为体现“绿色奥运”、“科技奥运”，2008年北京奥运会可能会出现中国自己生产的燃料电池汽车，作为马拉松领跑车和电视拍摄车，预计该车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池其工作原理如下图，则下列叙述不正确的是(　　)
A．正极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．负极反应为：2H2－4e－===4H＋
C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极
D．总反应式为：2H2＋O2===2H2O
答案　C
解析　该燃料电池为氢氧燃料电池，其总反应式为2H2＋O2===2H2O，该燃料电池是通过质子(H＋)来传递电荷的，H＋也分别参与了正、负电极的反应，但H＋在电池的内部应由负极(产生H＋)定向移动至正极(消耗H＋)，H＋在整个过程中，消耗量与生成量相等。
2．2006年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两
个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．左边为该电池的负极
B．该电池可在高温环境下使用
C．该电池负极反应为：H2－2e－===2H＋
D．该电池正极反应为：O2＋4e－===2O2－
答案　C
解析　该电池右边为负极，失电子生成H＋，左边为正极，O2＋4e－＋4H＋===2H2O，该电池由于两个电极上都涂有酶，因此不可在高温环境下使用，因为高温时酶会失去活性。
3．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，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．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液pH不断增大
答案　D
解析　由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷(SO和OH－)移向Pb极，所以C不正确。
4．锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能量高而受到普遍重视。目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为Li＋MnO2===LiMnO2。若该电池提供5库仑(C)电荷量(其他损耗忽略不计)，则消耗的正极材料的质量约为(电子电荷量取1.60×10－19C)(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　
A．3.6×103 g B．7×10－4 g C．4.52×10－3 g D．4.52×10－2 g
答案　C
解析　由题中方程式可知：n(MnO2)＝n(e－)，则m(MnO2)
＝×87 g/mol
＝4.52×10－3 g
5．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是(　　)
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
答案　B
解析　该原电池负极反应为：Al－3e－===Al3＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，工作时电子由负极流向正极，而电流由正极流向负极，答案为B。
6．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－
总反应为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag
根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(　　)
A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小
B．在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O正极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
答案　AC
解析　(1)根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原，故Zn是负极，Ag2O是正极，所以C正确；(2)负极(即Zn极)在反应时消耗OH－，则负极区溶液的pH应减小，故A正确；(3)发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极，故B错误；(4)在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故D错误。
7．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2＋C6CoO2＋LiC6，下列说法正确的是(　　)
A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－===Li＋＋C6
B. 放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
答案　B
解析　充电时，Li被氧化，电池阳极反应为Li－e－===Li＋，故A项错误；由于Li为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故C项错误；由于Li的摩尔质量较小，所以锂电池的电能量应较高，故D项错误。
点拨　本题以锂离子电池的工作原理为考查点，意在考查同学们对原电池、电解池原理(待学)的理解程度。A项，充电时，发生电解池反应，电池负极即为电解池阴极，发生还原反应Li＋＋C6＋e－===LiC6；B项，放电时发生原电池反应，电池正极发生还原反应；C项，含活泼氢的有机物作电解质易得电子；D项，锂相对原子质量小，其密度最小，所以锂离子电池的比能量高。
8．熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的反应式：
负极反应式：2CO＋2CO－4e－===4CO2。
正极反应式：
________________________________________________________________________。
电池的总反应式：
________________________________________________________________________。
答案　O2＋2CO2＋4e－===2CO　2CO＋O2===2CO2
解析　解本题必须弄清原电池的正、负极，同时注意审题判断产物。原电池负极上参加反应的物质通常是还原剂，因为它要失去电子，而原电池的正极往往是氧化剂，本题中CO2气体参与正极上的变化，题目中已明确表示。21世纪教育网
原电池的负极，在该极上CO失去电子，该极的反应式为：2CO＋2CO－4e－===4CO2。在原电池的正极，助燃气体O2在该极上得到电子，再与CO2气体反应生成带负电荷的阴离子，根据题意，应是CO，反应式O2＋2CO2＋4e－===2CO。把正负两极上的反应式相加(必须按得失电子总数调整到相等时，才能相加)，得2CO＋O2===2CO2。
9．市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前塑料袋使之与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放热量，使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题：
(1)“热敷袋”放出的热量是利用了铁________放出的热量。
(2)碳粉的主要作用是
________________________________________________________________________。
(3)加入氯化钠的主要作用是21世纪教育网[来源:21世纪教育网
________________________________________________________________________。
(4)写出有关的电极反应方程式：
负极：___________________________________________________________________；
正极：___________________________________________________________________。
答案　(1)被氧化 (2)碳粉与铁屑、NaCl溶液形成原电池，碳做正极，加快铁的氧化　(3)溶于水，形成电解质溶液 (4)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析　解此题的关键条件是使用时要打开塑料袋与空气接触，这说明氧气参与了反应，从所给原料和产物上看，O2只能氧化铁粉。再由反应的条件：NaCl溶于水形成原电解质溶液，铁、碳是两种活泼性不同的导体，O2作氧化剂，可知发生的反应是原电池反应，同时放出热量。
放电
充电
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放电
充电
放电
充电
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