《高二化学课件：4.2《化学电源》（人教版选修4）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二化学课件：4.2《化学电源》（人教版选修4）（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.1.如果你拥有一个笔记本电脑，你希望电脑中的电池如果你拥有一个笔记本电脑，你希望电脑中的电池有哪些优点？有哪些优点？提示：提示：电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小，电容量大，工作寿命长，充电时间短，体积小，质量轻，性价比高等。质量轻，性价比高等。2.2.如果你是一个研制电池的工程师，在开发新产品时如果你是一个研制电池的工程师，在开发新产品时将主要考虑哪些问题？将主要考虑哪些问题？提示：提示：需要了解新产品的技术指标和生产成本是最基需要了解新产品的技术指标和生产成本是最基本的要求。例如：本的要求。例如：电池功率的大小（涉及活性物质及相关电解质溶液电池功率的大小（涉及活性物质及相关电解质
2、溶液等填充物的选择）；等填充物的选择）；电池的使用环境（涉及电池使用的安全性以及对电电池的使用环境（涉及电池使用的安全性以及对电池的外形、质量大小和外包装等方面的要求）；池的外形、质量大小和外包装等方面的要求）；电池的连续工作时间或使用寿命（涉及活性物质用电池的连续工作时间或使用寿命（涉及活性物质用量、电池的记忆效应以及电池自身放电率的大小等因量、电池的记忆效应以及电池自身放电率的大小等因素）；素）；电池废弃后，其内容物可能对环境的影响等。电池废弃后，其内容物可能对环境的影响等。【典例典例1 1】（20102010安徽高考）某固体酸燃料电池以安徽高考）某固体酸燃料电池以CsHSOCsHSO4
3、4固体为电解质传递固体为电解质传递H H+ +，其基本结构如图所示，电，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为：池总反应可表示为：2H2H2 2+O+O2 2 = 2H = 2H2 2O O，下列有关说法，下列有关说法正确的是正确的是A A电子通过外电路从电子通过外电路从b b极流向极流向a a极极B Bb b极上的电极反应式为：极上的电极反应式为：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -C C每转移每转移0.1 mol0.1 mol电子，消耗电子，消耗1.12 L1.12 L的的H H2 2D DH H+ +由由a a极通过固体酸电解质传递到极通过固
4、体酸电解质传递到b b极极【思路点拨思路点拨】（1 1）在外电路中电子由负极流向正极，）在外电路中电子由负极流向正极，在内电路中阳离子由负极移向正极；在内电路中阳离子由负极移向正极；（2 2）分析气体体积时应注意标准状况。）分析气体体积时应注意标准状况。【自主解答自主解答】选选D D。本题考查了原电池的工作原理，包。本题考查了原电池的工作原理，包括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及括电子的流向、电极反应式的书写、离子移动方向及电极产物电极产物“量量”的计算。由电极反应式可知，氢气通的计算。由电极反应式可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极，故入的一极为负极，氧气通入的一极为
5、正极，故a a为负极、为负极、b b为正极，电子应该是通过外电路由为正极，电子应该是通过外电路由a a极流向极流向b b极，极，A A错；错；B B项，项，b b极上的电极反应式为极上的电极反应式为O O2 2+4e+4e- -+4H+4H+ + = 2H = 2H2 2O O，B B错错 ；C C项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无项，没有注明此时是否处于标准状况下，故无法计算气体的体积，法计算气体的体积，C C错。错。请根据原电池原理，探讨以下几种电池的电极反应式请根据原电池原理，探讨以下几种电池的电极反应式及电池的总反应式。及电池的总反应式。（1 1）铝）铝- -空气空气- -海水电
6、池海水电池提示：提示：负极：负极：AlAl3e3e- - = Al = Al3+3+；正极：正极：2H2H2 2O OO O2 24e4e- - = 4OH = 4OH- - 电池总反应式为：电池总反应式为：4Al4Al3O3O2 2+6H+6H2 2O = 4AlO = 4Al（OHOH）3 3（2 2）甲烷燃料电池（）甲烷燃料电池（KOHKOH溶液）溶液）提示：提示：负极：负极：CHCH4 4+10OH+10OH8e8e = CO= CO3 32 2+7H+7H2 2O O；正极：正极：2O2O2 2+4H+4H2 2O+8eO+8e = 8OH= 8OH总反应方程式为：总反应方程式为：C
7、HCH4 4+2O+2O2 2+2OH+2OH- - = CO = CO3 32-2-+3H+3H2 2O O（3 3）CHCH3 3OHOH燃料电池（燃料电池（KOHKOH溶液）溶液）提示：提示：负极：负极：2CH2CH3 3OH+16OHOH+16OH12e12e=2CO=2CO3 32-2-+12H+12H2 2O O；正极正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e = 12OH= 12OH总反应方程式为：总反应方程式为：2CH2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- - = 2CO = 2CO3 32-2-+6H+6H2 2O O（4 4）熔融盐燃料电池
8、：）熔融盐燃料电池：该电池用该电池用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混合物作电解质，的熔融盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与COCO2 2的混合气为阴极助燃气，制得的混合气为阴极助燃气，制得在在650650下工作的燃料电池。下工作的燃料电池。提示：提示：负极：负极：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-4e4e- - = 4CO = 4CO2 2正极：正极：O O2 2+2CO+2CO2 2+4e+4e- - = 2CO = 2CO3 32-2-总反应式为：总反应式为：2CO+O2CO+O2 2 2CO 2CO2 2点燃点燃=
9、【典例典例2 2】（20102010福建高考）铅蓄电池的工作原理为：福建高考）铅蓄电池的工作原理为：Pb(s)Pb(s)PbOPbO2 2(s)(s)2H2H2 2SOSO4 4(aq) 2PbSO(aq) 2PbSO4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)，阅读图，下列判断不正确的是，阅读图，下列判断不正确的是放电放电充电充电A.K A.K 闭合时，闭合时，d d电极反应式：电极反应式：PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O-2eO-2e- - = = PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-B.B.当电路中转移当电路中转移0.2 mol0.2 mol电子时，
10、电子时，I I中消耗的中消耗的H H2 2SOSO4 4 为为0.2 mol0.2 molC.KC.K闭合时，闭合时，中中SOSO4 42-2-向向c c电极迁移电极迁移D.KD.K闭合一段时间后，闭合一段时间后，IIII可单独作为原电池，可单独作为原电池，d d电极为电极为正极正极【思路点拨思路点拨】（1 1）书写电极反应式时应看清充放电的）书写电极反应式时应看清充放电的方向，同时注意元素价态的变化。方向，同时注意元素价态的变化。（2 2）结合装置图，正确判断电极情况。）结合装置图，正确判断电极情况。（3 3）熟练掌握铅蓄电池的工作原理。）熟练掌握铅蓄电池的工作原理。【自主解答自主解答】选选
11、C C。选项。选项A A ：K K闭合时闭合时中发生充电反应，中发生充电反应，d d电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为电极为阳极，发生氧化反应，其反应式为PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O-2eO-2e- - = PbO = PbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-，所以，所以A A正确。选项正确。选项B B：在上述总反应式中，得失电子总数为在上述总反应式中，得失电子总数为2e2e- -，当电路中转移，当电路中转移0.2 mol0.2 mol电子时，可以计算出电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为中消耗的硫酸的量为0.2 mol0.2 mol，所以，所以B B项正确。选项
12、项正确。选项C C：K K闭合时闭合时d d是阳极，阴离是阳极，阴离子向阳极移动，所以子向阳极移动，所以C C项错误。选项项错误。选项D D：K K闭合一段时间，闭合一段时间，也就是充电一段时间后也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于可以作为原电池，由于c c表面生表面生成成PbPb，放电时作电源的负极，放电时作电源的负极，d d表面生成表面生成PbOPbO2 2，作电源的，作电源的正极，所以正极，所以D D项正确。项正确。 知识点一：一次电池知识点一：一次电池1.1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )( )A.A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次镍氢电池、锂离子电池和碱
13、性锌锰干电池都是二次电池电池B.B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C.C.化学电池的反应基础是氧化还原反应化学电池的反应基础是氧化还原反应D.D.铅蓄电池放电的时候正极是铅蓄电池放电的时候正极是PbPb负极是负极是PbOPbO2 2【解析解析】选选C C。项中碱性锌锰干电池都是一次电池，。项中碱性锌锰干电池都是一次电池，项错误；燃料电池是一种高效不会污染环境的新型项错误；燃料电池是一种高效不会污染环境的新型电池，项错误；铅蓄电池放电的时候正极是电池，项错误；铅蓄电池放电的时候正极是PbOPbO2 2，负极是负极是Pb,DPb,D项错误。项错
14、误。2.2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得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。锌到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnOZn(s)+2MnO2 2(s)+H(s)+H2 2O(l) = Zn(OH)O(l) = Zn(OH)2 2(s)+Mn(s)+Mn2 2O O3 3(s)(s)下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ）A A电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B B电池正极的电极反应式为：电池正极的电极反应式为：2MnO2MnO2 2(s)+H(s)+H2
15、 2O(l)+2eO(l)+2e- - = Mn= Mn2 2O O3 3(s)+2OH(s)+2OH- -(aq)(aq)C C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D D外电路中每通过外电路中每通过0.2 mol0.2 mol电子，锌的质量理论上减电子，锌的质量理论上减少少6.5 g6.5 g【解析解析】选选C C 。该电池的电解液为。该电池的电解液为KOHKOH溶液，结合总反溶液，结合总反应式可写出负极反应式：应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OHZn(s)+2OH- -(aq)-2e(aq)-2e- - = = Zn(OH)Zn(OH)2 2
16、(s)(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：极反应式：2MnO2MnO2 2(s)+H(s)+H2 2O(l)+2eO(l)+2e- - = Mn = Mn2 2O O3 3(s)+(s)+2OH2OH- -(aq)(aq)。ZnZn为负极，失去电子，电子由负极通过外为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。电路流向正极。1 mol Zn1 mol Zn失去失去2 mol2 mol电子，外电路中每电子，外电路中每通过通过0.2 mol0.2 mol电子，有电子，有0.1 mol Zn0.1 mol Zn溶解，溶解，ZnZn的质量理论的质量
17、理论上减少上减少6.5 g6.5 g。3. 3. 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，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。海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为电池总反应为:4Al+3O:4Al+3O2 2+6H+6H2 2O = 4Al(OH)O = 4Al(OH)3 3, ,下列说法下列说法不正确的是不正确的是( )( )A.A.正极反应式为正极反应式为:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -B.B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极电池工作时，电流由铝电
18、极沿导线流向铂电极C.C.以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D.D.该电池通常只需更换铝板就可继续使用该电池通常只需更换铝板就可继续使用【解析解析】选选B B。由电池总反应知，。由电池总反应知，AlAl为负极，为负极，Al-3eAl-3e- - = Al= Al3+3+, ,铂网为正极铂网为正极:O:O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O = 4OHO = 4OH- -, ,电子由电子由铝电极沿导线流向铂电极，故铝电极沿导线流向铂电极，故A A对。电子由负极沿导线对。电子由负极沿导线流向正极，电流方向恰好相反，故流向正极，电流方向恰好相反，
19、故B B错。错。 知识点二：二次电池知识点二：二次电池4.LiFePO4.LiFePO4 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：点，可用于电动汽车。电池反应为：FePOFePO4 4+Li+LiLiFePOLiFePO4 4，电池的正极材料是，电池的正极材料是LiFePOLiFePO4 4，负极材料是石，负极材料是石墨，含墨，含LiLi+ +导电固体为电解质。下列有关导电固体为电解质。下列有关LiFePOLiFePO4 4电池电池说法不正确的是（说法不正确的是（ ）A A可加入硫酸以提高电解质的导电性可加入硫酸以提高电解质
20、的导电性B. B. 放电时电池内部放电时电池内部LiLi+ +向正极移动向正极移动C C充电过程中，电池正极材料的质量减少充电过程中，电池正极材料的质量减少放电放电充电充电D D放电时电池正极反应为：放电时电池正极反应为：FePOFePO4 4+Li+Li+ +e+e- - = = LiFePOLiFePO4 4【解析解析】选选A A。放电时，负极：。放电时，负极：LiLie e- - = Li = Li+ +，正极：，正极：FePOFePO4 4+Li+Li+ +e+e- - = LiFePO = LiFePO4 4；充电时，阳极：；充电时，阳极：LiFePOLiFePO4 4e e- -
21、= FePO = FePO4 4+ Li+ Li+ +，阴极：，阴极：LiLi+ +e+e- - = Li = Li，所以，所以易知易知C C、D D正确。若加入硫酸，与正确。若加入硫酸，与LiLi单质（固体）发生单质（固体）发生反应，故反应，故A A不正确；放电时，不正确；放电时，LiLi+ +（正电荷）应在电池（正电荷）应在电池内部（电解质中）向正极移动，故内部（电解质中）向正极移动，故B B正确。正确。5.5.镍镉（镍镉（Ni-CdNi-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应）可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOHKOH溶液
22、，其充、溶液，其充、放电按下式进行：放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2HCd+2NiOOH+2H2 2O Cd(OH)O Cd(OH)2 2 + + 2Ni(OH)2Ni(OH)2 2，有关该电池的说法正确的是（，有关该电池的说法正确的是（ ）A A充电时阳极反应：充电时阳极反应：Ni(OH)Ni(OH)2 2e e- -+OH+OH- - = = NiOOH+HNiOOH+H2 2O OB B充电过程是化学能转化为电能的过程充电过程是化学能转化为电能的过程C C放电时负极附近溶液的碱性不变放电时负极附近溶液的碱性不变D D放电时电解质溶液中的放电时电解质溶液中的OHOH- -向正极移动向
23、正极移动放电放电充电充电【解析解析】选选A A。由充电时方程式中的。由充电时方程式中的CdCd和和NiNi的化合价的变的化合价的变化可知，化可知，Ni(OH)Ni(OH)2 2作阳极，电解质溶液为作阳极，电解质溶液为KOHKOH，所以电极，所以电极反应式为：反应式为：Ni(OH)Ni(OH)2 2e eOHOH- - = NiOOH = NiOOHH H2 2O O；Cd(OH)Cd(OH)2 2作阴极：作阴极：Cd(OH)Cd(OH)2 22e2e = Cd= Cd2OH2OH；充电的过；充电的过程是将电能转化为化学能；放电时，程是将电能转化为化学能；放电时，CdCd作负极：作负极：CdCd
24、2e2e2OH2OH = Cd(OH)= Cd(OH)2 2，CdCd周围的周围的c(OHc(OH) )下降，下降，OHOH向负极移动。向负极移动。 知识点三：燃料电池知识点三：燃料电池6.6.如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是( )( )A Aa a电极是负极电极是负极B Bb b电极的电极反应为：电极的电极反应为：4OH4OH- -4e-4e- - = 2H = 2H2 2O+OO+O2 2C C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D D氢氧燃料电池是一
25、种不需要将还原剂和氧化剂全部氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置储藏在电池内的新型发电装置【解析解析】选选B B。分析氢氧燃料电池原理示意图，可知。分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a a极为负极，其电极反应为：极为负极，其电极反应为：2H2H2 2-4e-4e- - = 4H= 4H+ +，b b极为极为正极，其电极反应为：正极，其电极反应为：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -，电池，电池总反应式为：总反应式为：2H2H2 2+O+O2 2 = 2H = 2H2 2O O。H H2 2为还原剂，为还原剂，O O2
26、 2为氧为氧化剂，化剂，H H2 2、O O2 2不需全部储藏在电池内。不需全部储藏在电池内。7. 7. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（该电池的叙述正确的是（ ）A A该电池能够在高温下工作该电池能够在高温下工作B B电池的负极反应为：电池的负极反应为：C C6 6H H1212O O6 66H6H2 2O O24e24e 6CO6CO2 224H24HC C放电过程中，放电过程中，H H从正极区向负极区迁移从正极区向负极区迁移D D在电池反应中，每消耗在电池反应中，每消耗1 mol1 mol氧
27、气，理论上能生成氧气，理论上能生成标准状况下标准状况下COCO2 2气体气体【解析解析】选选B B。A A项，高温条件下微生物会变性，所以项，高温条件下微生物会变性，所以A A错；错；B B项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B B对；对；C C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C C错；错；D D项，消耗项，消耗1 mol1 mol氧气生成氧气生成1 mol1 mol二氧化碳，标准状况下二氧化碳，标准状况下体积是体积是22.4 L22.4 L，D D错。错。一、选择题（本题包括一、选择题（本题包括4 4小题
28、，每小题小题，每小题5 5分，共分，共2020分）分）1.1.一个原电池总反应的离子方程式是：一个原电池总反应的离子方程式是：Zn+CuZn+Cu2+2+ = = ZnZn2+2+Cu+Cu，该原电池组成正确的是（，该原电池组成正确的是（ ）【解析解析】选选C C。由离子方程式。由离子方程式Zn+CuZn+Cu2+2+ = Zn = Zn2+2+Cu+Cu可可知，知，ZnZn失去电子，是原电池的负极，失去电子，是原电池的负极，CuCu2+2+得到电子，故得到电子，故电解质溶液中含有电解质溶液中含有CuCu2+2+，正极材料应不如，正极材料应不如ZnZn活泼，只有活泼，只有C C项符合要求。项符
29、合要求。2.2.用用PtPt电极放置于电极放置于KOHKOH溶液中，然后分别向两极通入溶液中，然后分别向两极通入COCO和和O O2 2，即可产生电流，下列叙述中正确的是，即可产生电流，下列叙述中正确的是( )( )通入通入COCO的电极为阴极的电极为阴极通入通入COCO的电极反应式为的电极反应式为:2CO+O:2CO+O2 2+4e+4e- - = 2CO = 2CO2 2正极反应式为正极反应式为:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - = 4OH = 4OH- -负极反应式为负极反应式为:CO+4OH:CO+4OH- -2e-2e- - = CO = CO3 32-2- +2
30、H +2H2 2O O电池工作时溶液中的阳离子向原电池的负极移动电池工作时溶液中的阳离子向原电池的负极移动 放电时溶液中的阴离子向负极移动放电时溶液中的阴离子向负极移动A. B.A. B.C. D.C. D.【解析解析】选选B B 。COCO燃料电池总反应为燃料电池总反应为2CO+O2CO+O2 2+4KOH +4KOH = 2K= 2K2 2COCO3 3+2H+2H2 2O,O,故故正确。在负极消耗正确。在负极消耗OHOH- -, ,故阴故阴离子向负极移动，离子向负极移动，正确。正确。3.3.某课外活动小组使用下列用品设计原电池。用品：铜某课外活动小组使用下列用品设计原电池。用品：铜片、铁
31、片、导线、金属夹、发光二极管、果汁（橙汁、片、铁片、导线、金属夹、发光二极管、果汁（橙汁、苹果汁）、苹果汁）、500 mL500 mL烧杯。下列说法正确的是（烧杯。下列说法正确的是（ ）A.A.该装置能将电能转化为化学能该装置能将电能转化为化学能B.B.实验过程中铜片逐渐溶解实验过程中铜片逐渐溶解C.C.电子由铁片通过导线流向铜片电子由铁片通过导线流向铜片D.D.铁片上会析出红色的铜铁片上会析出红色的铜【解析解析】选选C C。原电池是把化学能转化为电能的装置，。原电池是把化学能转化为电能的装置，A A错；活泼性错；活泼性FeCuFeCu，FeFe作负极溶解，作负极溶解，B B错；电子由负极错；
32、电子由负极流向正极，流向正极，C C正确；果汁呈酸性，正确；果汁呈酸性，H H+ +得电子变成得电子变成H H2 2，不，不会析出会析出CuCu，D D项错。项错。4.4.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达量利用率可高达80%80%（一般柴油发电机只有（一般柴油发电机只有40%40%左右），左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是（产
33、物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是（ ）A A上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质等物质B B氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C C乙醇燃料电池的电解质常用乙醇燃料电池的电解质常用KOHKOH，该电池的负极反，该电池的负极反应为应为C C2 2H H5 5OHOH12e12e = 2CO= 2CO2 23H3H2 2O OD D甲烷燃料电池的正极反应为甲烷燃料电池的正极反应为O O2 22H2H
34、2 2O O4e4e = = 4OH4OH【解析解析】选选C C。燃料电池中。燃料电池中O O2 2作正极发生还原反应，燃作正极发生还原反应，燃料作负极发生氧化反应；在碱性介质中料作负极发生氧化反应；在碱性介质中COCO2 2和和OHOH- -反应生反应生成成COCO3 32-2-，C C不正确。不正确。二、非选择题（本题包括二、非选择题（本题包括2 2小题，共小题，共1010分）分）5.5.（3 3分）燃料在电池中直接氧化而产生电能的装置叫分）燃料在电池中直接氧化而产生电能的装置叫燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢
35、气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（等。肼分子（H H2 2NNHNNH2 2）可以在氧气中燃烧生成氮气和）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与水，利用肼、氧气与KOHKOH溶液组成碱性燃料电池，请写溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的电极反应式和总反应式出该电池反应的电极反应式和总反应式:_:_。并指出电解质溶液中，并指出电解质溶液中，OHOH- -向哪极移动向哪极移动:_:_。【解析解析】肼燃料电池总反应为肼燃料电池总反应为N N2 2H H4 4+O+O2 2 = N = N2 2+2H+2H2 2O O，负极反应为负极
36、反应为:N:N2 2H H4 4-4e-4e- -+4OH+4OH- - = N = N2 2+4H+4H2 2O,O,正极反应为正极反应为:O:O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O = 4OHO = 4OH- -。负极上消耗。负极上消耗OHOH- -，正极上产生，正极上产生OHOH- -，故，故OHOH- -向负极移动。向负极移动。答案：答案：负极负极:N:N2 2H H4 4-4e-4e- -+4OH+4OH- - = N = N2 2+4H+4H2 2O O；正极正极:O:O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O = 4OHO = 4OH- -；总反应式总反应式:N:N2
37、 2H H4 4+O+O2 2 = N = N2 2+2H+2H2 2O OOHOH- -向负极移动向负极移动6.6.（7 7分）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工分）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如图：锰的流程如图：某软锰矿的主要成分为某软锰矿的主要成分为MnOMnO2 2，还含有，还含有SiSi（16.72%16.72%）、）、FeFe（5.86%5.86%）、）、AlAl（3.42%3.42%）、）、ZnZn（2.68%2.68%）和）和CuCu（0.86%0.86%）等元素的
38、化合物。部分阳离子以氢氧化物）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pHpH见下表，回答下见下表，回答下列问题：列问题：（1 1）硫酸亚铁在酸性条件下将）硫酸亚铁在酸性条件下将MnOMnO2 2还原为还原为MnSOMnSO4 4，酸浸，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为时发生的主要反应的化学方程式为_。（2 2）滤渣）滤渣A A的主要成分是的主要成分是_。（3 3）加入）加入MnSMnS的目的是除去的目的是除去_杂质。杂质。（4 4）碱性锌锰电池中，）碱性锌锰电池中，MnOMnO2 2参与的电极反应方程式为参与的电极反应方程式为_。（5
39、 5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有_（写出两种）。（写出两种）。【解析解析】由反应流程可知：在酸性条件下二氧化锰将由反应流程可知：在酸性条件下二氧化锰将FeFe2+2+氧化为氧化为FeFe3+3+, ,将将CuCu氧化成氧化成CuCu2+2+，此外溶液中还有，此外溶液中还有ZnZn2+2+和和AlAl3+3+，当调，当调pHpH至至5.45.4时，只有时，只有Al(OH)Al(OH)3 3 和和Fe(OH)Fe(OH)3 3会完会完全沉淀，故滤渣全沉淀，故滤渣A A的主要成分是的主要成分是Fe(OH)Fe(OH)3 3和和Al(OH)Al(
40、OH)3 3。加。加入入MnSMnS后因为酸性条件下后因为酸性条件下CuS CuS 、ZnSZnS更难溶，所以会转更难溶，所以会转化为化为CuSCuS、ZnSZnS沉淀而除去沉淀而除去CuCu2 2、ZnZn2 2。答案：答案：（1 1）MnOMnO2 22FeSO2FeSO4 42H2H2 2SOSO4 4 = = MnSOMnSO4 4FeFe2 2（SOSO4 4）3 32H2H2 2O O（2 2）Fe(OH)Fe(OH)3 3、Al(OH)Al(OH)3 3 （3 3）CuCu2 2、ZnZn2 2（4 4）MnOMnO2 2H H2 2O Oe e = MnOOH= MnOOHOH
41、OH（或（或2MnO2MnO2 2H H2 2O O2e2e = Mn= Mn2 2O O3 32OH2OH）（5 5）锌、二氧化锰）锌、二氧化锰1.1.（5 5分）（双选）锂离子电池已经成为新一代实用化分）（双选）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。的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时电极反应式为负极反应：锂离子电池放电时电极反应式为负极反应：C C6 6LiLixexe = C= C6 6LiLi1 1x xxLixLi+ +（C C6 6LiLi表示锂原子嵌入石墨形成复表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极反应：合材料）正极
42、反应：LiLi1 1x xMOMO2 2xLixLi+ +xexe = LiMO= LiMO2 2（LiMOLiMO2 2表示含锂的表示含锂的过渡金属氧化物），下列有关说法正确的是（过渡金属氧化物），下列有关说法正确的是（ ）A A锂离子电池充电时电池反应为锂离子电池充电时电池反应为C C6 6LiLiLiLi1 1x xMOMO2 2 = = LiMOLiMO2 2C C6 6LiLi1 1x xB B电池反应中，锂、锌、银、铅各失去电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol1 mol电子，电子，金属锂所消耗的质量最小金属锂所消耗的质量最小C C锂离子电池放电时电池内部锂离子电池放电时电池内
43、部LiLi+ +向负极移动向负极移动D D锂离子电池充电时阴极反应为锂离子电池充电时阴极反应为C C6 6LiLi1 1x xxLixLi+ +x ex e = C= C6 6LiLi【解析解析】选选B B、D D 。由负极反应：。由负极反应：C C6 6LiLixexe = = C C6 6LiLi1 1x xxLixLi+ +和正极反应：和正极反应：LiLi1 1x xMOMO2 2xLixLi+ +xexe = = LiMOLiMO2 2得原电池总反应为得原电池总反应为C C6 6Li+ LiLi+ Li1 1x xMOMO2 2 = C = C6 6LiLi1 1x xLiMOLiMO
44、2 2，而充电时电池反应与此相反，故，而充电时电池反应与此相反，故A A错错D D对，又对，又因原电池内电路中电流方向是由负极流向正极，阳离因原电池内电路中电流方向是由负极流向正极，阳离子应向正极移动，故子应向正极移动，故C C错误。锂摩尔质量很小，故锂失错误。锂摩尔质量很小，故锂失去去1 mol1 mol电子，锂所消耗的质量最小。电子，锂所消耗的质量最小。2.2.（5 5分）（双选）镁燃料电池以镁合金作为电池的一分）（双选）镁燃料电池以镁合金作为电池的一极，另一极充入过氧化氢，电解质溶液是酸化的氯化极，另一极充入过氧化氢，电解质溶液是酸化的氯化钠溶液，放电时总反应为：钠溶液，放电时总反应为：
45、Mg+2HMg+2H+ +H+H2 2O O2 2 = 2Mg = 2Mg2+2+H+H2 2O O。关于该电池说法正确的是（。关于该电池说法正确的是（ ）A.A.镁合金为电池负极，发生还原反应镁合金为电池负极，发生还原反应B.B.放电时放电时H H2 2O O2 2在正极得电子，被还原在正极得电子，被还原C.C.负极反应式为：负极反应式为：Mg-2eMg-2e- - = Mg = Mg2+2+D.D.放电时正极附近溶液酸性增强放电时正极附近溶液酸性增强【解析解析】选选B B、C C。由原电池总反应：。由原电池总反应：Mg+2HMg+2H+ +H+H2 2O O2 2 = = MgMg2+2+
46、2H+2H2 2O O可知，可知，MgMg失去电子，为电池负极，发生氧化失去电子，为电池负极，发生氧化反应，电极反应式为：反应，电极反应式为：Mg-2eMg-2e- - = Mg = Mg2+2+，A A错误，错误，C C正正确；确；H H2 2O O2 2得到电子，是电池正极，被还原，电极反应式得到电子，是电池正极，被还原，电极反应式为：为：2H2H+ +H+H2 2O O2 2+2e+2e- - = 2H = 2H2 2O O，因，因H H+ +被消耗，故正极附被消耗，故正极附近溶液酸性减弱，近溶液酸性减弱，B B正确，正确，D D错误。错误。3.3.（1010分）据报道分）据报道, ,最
47、近摩托罗拉公司研发了一种由甲最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池, ,电量电量是现用镍氢电池和锂电池的是现用镍氢电池和锂电池的1010倍倍, ,可连续使用一个月才可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中充电一次。假定放电过程中, ,甲醇完全氧化产生二氧化甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成碳被充分吸收生成COCO3 32-2-。(1)(1)该电池反应的离子方程式为该电池反应的离子方程式为_。(2)(2)甲醇在甲醇在_(_(填填“正正”或或“负负”) )极发生反应极发生反应, ,电池电池放电过程中溶液放电过程中溶液
48、pHpH将将_(_(填填“下降下降”、“上升上升”或或“不变不变”) )；若有；若有1616克甲醇蒸气被完全氧化电池提供的克甲醇蒸气被完全氧化电池提供的电子数为电子数为_。(3)(3)最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y Y2 2O O3 3的的ZrOZrO2 2固体，固体，它在高温下能传导它在高温下能传导O O2 2（其中氧化反应发生完全）。以（其中氧化反应发生完全）。以丁烷代表汽
49、油，该电池的正极反应式为丁烷代表汽油，该电池的正极反应式为_；放电时固体电解质里的；放电时固体电解质里的O O2 2的移动方向是向的移动方向是向_极（填极（填“正正”或或“负负”）移动。）移动。【解析解析】(1)(1)该电池的总反应式可由下列两式合并得到：该电池的总反应式可由下列两式合并得到：2CH2CH3 3OH+3OOH+3O2 2 = 2CO = 2CO2 2+4H+4H2 2O O，COCO2 2+2OH+2OH = CO= CO3 32-2-+H+H2 2O O，合并得：，合并得：2CH2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- - = 2CO = 2CO3 32-2-
50、+6H+6H2 2O O。(2)(2)燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据电池总反应燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据电池总反应2CH2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- - = 2CO = 2CO3 32-2-+6H+6H2 2O O可知，放电过程中可知，放电过程中OHOH- -被消耗，溶液被消耗，溶液pHpH下降；每有下降；每有2 mol CH2 mol CH3 3OHOH被氧化，被氧化，电池提供的电子数为电池提供的电子数为1212NA A，故，故16 g CH16 g CH3 3OHOH提供的电子提供的电子数为数为 =3=3NA A。（3 3）根据原电池原理，）根据原电池原理，O O2-2-移向负极，正极为空气中的移向负极，正极为空气中的O O2 2，电极反应为，电极反应为O O2 2+4e+4e- - = 2O = 2O2-2-。答案：答案：(1)2CH(1)2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH = 2CO= 2CO3 32-2-+6H+6H2 2O O(2)(2)负负 下降下降 3 3NA A (3)O (3)O2 2+4e+4e = 2O= 2O2-2- 负负同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
