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第二节 化学电源
2009年3月，美国麻省理工学院科学家塞达尔及其同事研制出一种革命性的手机电池，与充电时间需要几个小时的普通电池相比，这种电池只需10秒钟便可完成充电过程，新电池的充电速度是传统电池的100倍，2～3年内便可用在手机、笔记本电脑、数码摄像机和照相机上。此外，同样的技术也可大大缩短电动汽车的充电时间，能够与传统汽车的加油时间不相上下，进而扫除绿色环保汽车面临的最大障碍之一。这项技术也可用于研制新一代体积更小、重量更轻的电池，让手机和笔记本电池的个头只有一张信用卡大小。
那么，你还知道哪些化学电源呢？它们的工作原理是什么呢？
1.了解化学电源的优点及在各方面的应用。
2.认识一次电池、二次电池和燃料电池的构造及工作原理。
3.了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。
1．定义
将化学能变成电能的装置。
3．优点
(1)化学电池的 较高，供能稳定可靠。
(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。
(3)使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。
能量转换效率
4．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 的多少，单位是(W·h)/kg或(W·h)/L。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能 的大小，单位是W/kg或W/L。
(3)电池的 的长短。
5．化学电池回收利用
废旧电池中含 和 等有害物质，应回收利用，既减少污染，又节约能源。
输出电能
输出功率
可储存时间
重金属
酸碱
1．下列有关化学电池的说法中正确的是( )
A．化学电池只能将化学能转化为电能
B．燃料电池能将全部化学能转化为电能
C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可再充电使活性物获得再生
D．一次电池包括干电池和蓄电池
解析： 化学电池工作时也有少量热量产生，故化学能也部分转化为热能，A错误；任何电池的效率不能达到100%，燃料电池的能量转化率为80%左右，B错误；蓄电池并不是一次电池，故D错误。
答案： C
1．一次电池
(1)碱性锌锰电池
①碱性锌锰电池的构造
②工作原理
负极：
正极：
总反应：
③特点
比能量和可储存时间比普通锌锰电池均有提高，适用于大电流和连续放电。
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
(2)银锌电池
①纽扣式银锌电池的构造
②工作原理
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
总反应： 。
③特点
此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适应小电流连续放电。
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
2．二次电池
(1)铅蓄电池的构造
(2)铅蓄电池的工作原理
①放电时
负极： ；
正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)；
总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
Pb(s)＋SO42－(aq)－2e－===PbSO4(s)
②充电时
铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。
阴极： ；
阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42－(aq)；
总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO42－(aq)
化学电源电极反应式的书写
(1)根据装置书写电极反应式
①先分析题目给定的图示装置，确定原电池的正负极上的反应物质。
②电极反应式的书写
a．负极：活泼金属或H2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，负极：Pb＋SO42－－2e－===PbSO4。
b．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：
电解质是碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电解质是酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。
(2)给出总反应式，写电极反应式
如果题目给定的是总反应式，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)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。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如下。
①根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H2失掉4 mol电子，初步确定负极反应为：2H2－4e－===4H＋。
②根据电解质溶液为碱性，与H＋不能共存，反应生成水，推出OH－应写入负极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
③用总反应式2H2＋O2===2H2O减去负极反应式得正极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
(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，放电为原电池，充电为电解池。
①原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
②原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
2．判断下列有关电池的说法是否正确，正确的在括号内打“√”，错误的打“×”。
(1)二次电池的性能一定比一次电池优良。( )
(2)二次电池放电后可以再充电使活性物质获得再生，因此废弃的二次电池对环境不会造成污染。( )
(3)手机上使用的电池应该是二次电池，而录音机上只能用一次电池。( )
(4)普通锌锰电池以及蓄电池都是一次电池。( )
(5)锌锰电池的正极是锌。( )
(6)燃料电池发电站能量转换率高且废弃物少，噪音小，又被称为“绿色”发电厂。( )
(7)废电池已经没有利用价值，应该立即将其丢弃。( )
答案： (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
1．燃料电池的工作原理
(1)连续地将 和 的化学能直接转换成电能。
(2)电极材料本身 氧化还原反应。
(3)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。
燃料
氧化剂
不发生
2．氢氧燃料电池
(1)构造：如下图所示以H2为燃料，O2为氧化剂，铂作电极，使用酸性电解质。在负极室通入 ，在正极室通入 。
氢气
氧气
(2)工作原理
负极： ；
正极： ；
总反应： 。
H2－2e－===2H＋
H2＋O2===H2O
3．燃料电池的优点
(1)能量转化率高
燃料电池的能量转化率超过 ，远高于普通燃烧过程(能量转换率仅 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 ，运行时噪音 ，称为“ ”发电站。
80%
30%
少
低
绿色
常见的燃料电池
(1)氢氧燃料电池
电池 负极反应 正极反应 总反应式
氢氧燃料电池(H2|H＋|O2) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 2H2＋O2===2H2O
氢氧燃料电池(H2|Na2SO4|O2) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
氢氧燃料电池(H2|OH－|O2) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O
(2)烃类燃料电池
①CH4燃料电池
用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH4和O2，该电池的反应式为：
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O
(3)醇类燃料电池
用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH(或乙醇)和O2，则发生了原电池反应。
甲醇电池的反应式为：
负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO32－＋12H2O
正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
总反应式：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO32－＋6H2O
(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为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，该原电池的反应式为：
负极：2CO＋2CO32－－4e－===4CO2
正极：O2＋2CO2＋4e－===2CO32－
总反应式：2CO＋O2===2CO2
3．用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成原电池——燃料电池，该电池放电时发生的反应为CH4＋2KOH＋2O2===K2CO3＋3H2O，下列说法错误的是( )
A．通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极
B．放电时，通入O2一极附近溶液的pH升高
C．放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化
D．通甲烷极的电极反应式是：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
解析： 原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由总反应式知，此燃料电池的电极反应式是：
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
由此可见A、B、D正确，C错误。
答案： C
(2011·广州高二质检)日常所用干电池其电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH4＋＋2e－===2NH3＋H2(NH3与Zn2＋络合)。根据以上叙述判断下列结论正确的是(双选)( )
A．Zn为正极，碳为负极
B．Zn为负极，碳为正极
C．工作时电子由碳极，经外电路流向Zn极
D．长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀用电器
思路指引： 根据原电池原理结合氧化还原反应的有关常识可判断出原电池的电极及其反应式、电子得失情况及流向。
根据原电池的形成条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，故B项正确；在外电路，电子从负极流向正极，故A、C两项不正确；长时间连续使用该原电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2生成H2O，糊状物越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，D项正确。
答案： BD
常用的一次电池
名称 电极材料 电解质 特点
碱性锌锰电池 负极：Zn
正极：MnO2 KOH 比普通锌锰电池性能好，比能量和储存时间均有提高，可适用于大电流和连续放电
普通锌锰电池 负极：Zn
正极：石墨 NH4Cl、ZnCl2 制作简单、价格便宜、存放时间短，放电后电压下降较快
名称 电极材料 电解质 特点
锌银
电池 负极：Zn
正极：Ag2O KOH 使用过程中，电池负极区溶液pH减小。电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电
锂电池 负极：锂
正极：MnO2、CuO、FeS2等 四氯化铝锂(LiAlCl4) 溶液在亚硫酰氯(SOCl2) 中组成 比能量高、电压高、工作温度宽、储存时间长
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质溶液，电池总反应式为：
Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)
下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)
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
解析：
答案： C
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO42－===PbSO4
D．工作时电解质的密度减小
铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的物质是负极，发生还原反应的物质是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO42－生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。
答案： A
铅蓄电池工作原理
铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用橡胶或透明塑料制成长方形外壳，正极板上有一层棕褐色PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在密度为1.25 g·cm－3～1.28 g·cm－3的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
1．铅蓄电池放电时电极反应
负极：Pb＋SO42－－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
当放电进行到硫酸溶液密度达1.18 g·cm－3时即停止放电，需将蓄电池进行充电。
2．锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：
负极反应：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi＋(C6Li表示锂原子嵌入石墨中形成复合材料)
正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是(双选)( )
A．锂离子电池充电时电池反应为：
C6Li＋Li1－xMO2===LiMO2＋C6Li1－x
B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量最小
C．锂离子电池放电时电池内部Li＋向负极移动
D．锂离子电池充电时阴极反应为：
C6Li1－x＋xLi＋＋xe－===C6Li
答案： BD
(2009·天津高考)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。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为________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为____________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为______________________ _______________________________________________。
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可持续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H2＋O2===2H2O，其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。(2)负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)铂粉的接触面积大，这样增大电极单位面积吸附的H2、O2分子数，可以加快反应速率。
答案： (1)化学能转化成电能 a流向b
(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快反应速率
(4)①Li H2O ②8.71×10－4 ③32
燃料电池电极方程式的书写
一般书写电极方程式应注意以下几点：
(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，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反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。
(4)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式中不能出现H＋，酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH－。
总体来说，正负极的电极反应式在得失电子守恒的前提条件下，相加后的反应式必是燃料燃烧反应的反应式和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。
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下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。
下列判断正确的是( )
A．有O2参加反应的a极为电池的负极
B．有H2参加反应的b极为电池的正极
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===2H2O
解析： 由图知，H2失去电子发生氧化反应，b极是负极，O2得到电子发生还原反应，a极是正极；由于该电池的电解质是固体电解质，O2得电子生成O2－，a极的电极反应为：O2＋4e－===2O2－。
答案： D
1．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
解析： 随着生产的发展和人们生活水平的提高，环境污染和环境问题已越来越受到人们重视，废电池中含有汞等多种重金属离子，极易对环境造成破坏。
答案： B
2．(2009·广东理基)下列有关电池的说法不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
答案： B
3．如图所示，锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为：Zn(s)＋2MnO2＋2NH4＋===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NH4＋ D．Zn2＋和NH3
解析： 从所给的图中可见：Zn为原电池的负极，碳棒为原电池的正极，负极失电子变成Zn2＋，失去的电子被MnO2和NH4＋得到，生成低价态的Mn2O3和不带电的NH3。所以在正极上应为NH4＋和MnO2为反应物。
答案： C
4．如图是甲醇燃料电池的结构示意图。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，电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列说法正确的是(双选)( )
A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇
B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气
C．负极反应式：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
D．正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案： AC
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___________________ _________________________________。
解析： 内容涉及的知识面较广，有生物的、有环境保护的等，根据题给信息及电池的特点，可以判断反应不是可逆反应及放电时是化学能转变为电能。一些重金属盐及其化合物在动物体内或人体内会积存——富集，使重金属离子或重金属化合物的浓度远远大于食物中的浓度，所以D中的浓度大于A。
答案： (1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
(3)大于 富集 饮水
练考题、验能力、轻巧夺冠(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析： 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，故A错；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，所以C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错误。
答案： C
2．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是( )
A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池
答案： D
3．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析： 该电池的特点：电解质溶液显酸性，故负极电极方程式中H2失去电子生成H＋，C项正确。
答案： C
4．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是(双选)( )
A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应 D．电解液肯定不是强酸
解析： Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
答案： BD
5．氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol
C．100 mol D．200 mol
解析： n(H2O)＝＝100 mol，由 ===2H2O，可知n(e－)＝2×100 mol＝200 mol。
答案： D
6．氢氧燃料电池是将氢气和氧气分别充入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极。其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则下列叙述中正确的是(双选)( )
A．通入H2的一极是正极，通入O2的一极是负极
B．通入H2的一极是负极，通入O2的一极是正极
C．工作时负极区附近溶液的pH变大
D．工作一段时间后电解质溶液的pH变小
解析： 原电池中，在负极上发生失去电子的反应，正极上发生得电子的反应，由此可判断出B正确。原电池工作时不断生成水，故D项正确。
答案： BD
7．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L
解析： 高温下，微生物发生蛋白质的变性，A错误；B正确；放电过程中，H＋移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体为22.4 L，D错误。
答案： B
8．(2009·广东高考)可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析： 电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，A正确。电解液为NaOH溶液时，在负极上产生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B错误。电池的总反应为：4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，消耗NaOH，pH减小。电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极。
答案： A
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)下面是生活中常见的两种电池，根据提供的信息回答后面的问题。
(1)有一种常用的电池叫锂电池(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(单位质量电极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十年，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________________________________。
(2)下表是两个电池外壳上的说明文字。
某型号进口电池 某型号国产电池
RECHARGEABLE1.2 V 500 mAh STANDARD CHARGE15 h at 50 mA GNY0.6 (KR AA)1.2 V 600 mAhRECHARGEABLESTANDARDCHARGE15 h at 60 mA
上述进口电池的电动势是________V。上述国产电池最多可放出________mAh的电量；若该电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用________h。
解析： (1)锂的相对原子质量是金属中最小的，只有7；根据比容量的定义，可得锂电池比容量大的原因。锂是活泼的碱金属，能和水发生化学反应，所以不能用电解质的水溶液。(3)根据提供的电池上面的信息以及理解“mAh”的意义是解答的关键。在计算过程中，还要注意单位的换算，将“安”换算成“毫安”：600 mAh÷(0.03 A×1 000 mA A－1)＝20 h。
答案： (1)锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ (2)1.2 600 20
10．(12分)(2011·青岛高三质检)铅蓄电池(原电池)工作时，总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，由此可以判断：
(1)铅蓄电池的电极材料：正极为__________，负极为________________。
(2)两极的电极反应式：正极为__________________________________________，
负极为________________________________________________________。
(3)工作一段时间后，蓄电池电解质溶液的pH____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析： 反应中发生氧化反应的是Pb，所以Pb是负极，发生还原反应的是PbO2，所以正极是PbO2。负极Pb失去电子，发生氧化反应变为Pb2＋，但是在硫酸环境下，Pb2＋与SO42－不能共存，生成PbSO4；正极PbO2得到电子发生还原反应，也生成Pb2＋，在硫酸环境中也生成PbSO4，同时氧与酸中的H＋反应生成水。
答案： (1)PbO2 Pb (2)PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O
Pb＋SO42－－2e－===PbSO4 (3)变大
11．(14分)(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__________，电极反应式分别为________________________、____________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式分别为______________________________、____________________________。
(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__________________、____________________。
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。
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)中pH变小，(2)中pH变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
12．(14分)(知能提升)(2011·黄冈中学高二质检)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，电解质是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_______________________。
解析： 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。
(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应式为Li－e－===Li＋。
(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。
(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
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)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
