（新課改省份專用）2022年高考化學一輪復(fù)習 第六章 第二節(jié) 原電池 化學電源學案（含解析）

（新課改省份專用）2022年高考化學一輪復(fù)習 第六章 第二節(jié) 原電池 化學電源學案（含解析）考點(一)原電池的工作原理 【點多面廣精細研】1原電池(1)概念：原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為能的裝置。(2)構(gòu)成條件能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活動性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。活動性不同的兩電極(金屬或石墨)。形成閉合回路。形成閉合回路需三個條件：電解質(zhì)溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質(zhì)溶液中。2原電池的工作原理(1)兩種裝置圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。說明圖乙鹽橋中通常裝有含瓊脂的KCl飽和溶液。鹽橋的作用：使整個裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。(2)反應(yīng)原理電極名稱負極正極電極材料Zn片Cu片電極反應(yīng)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn片沿導線流向Cu片3.原電池工作時導電粒子流向電子流向(外電路)：負極導線正極(電流方向與電子流向相反)。離子流向(內(nèi)電路)：陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。4原電池正、負極的判斷小題練微點判斷下列說法的正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負極()(2)由于CaOH2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池()(3)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(4)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極()(6)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)×(6)學霸微提醒(1)不論在原電池中還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(2)金屬的活動性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動性：在中性或酸性溶液中活動性：Mg>Al；而在堿性溶液中，Al可以與OH反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與Al用導線連接后放入NaOH溶液中，Al是負極，Mg是正極。(3)Fe、Cu相連，浸入稀HNO3中，F(xiàn)e作負極；浸在濃HNO3中，Cu作負極(Fe發(fā)生鈍化)。1.(2016·全國卷)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A負極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2B正極反應(yīng)式為Age=AgC電池放電時Cl由正極向負極遷移D負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析：選BMgAgCl電池的電極反應(yīng)：負極Mg2e=Mg2，正極2AgCl2e=2Ag2Cl，A項正確，B項錯誤；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極，C項正確；Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項正確。2(2015·全國卷)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是()A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O66O26CO26H2O解析：選A圖示所給出的是原電池裝置。有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因為有質(zhì)子通過，故正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 C6H12O624e6H2O=6CO224H，負極上有CO2產(chǎn)生，故A錯誤；微生物電池是指在微生物作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確；質(zhì)子是陽離子，陽離子由負極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；正極的電極反應(yīng)式為6O224e24H12H2O，負極的電極反應(yīng)式為C6H12O624e6H2O=6CO224H，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正確。原電池電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫書寫步驟常見介質(zhì)常見介質(zhì)注意事項中性溶液反應(yīng)物若是H得電子或OH失電子，則H或OH均來自于水的電離酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OH堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H水溶液不能出現(xiàn)O2(2)用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式書寫三步驟書寫技巧若某電極反應(yīng)式較難寫出時，可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。3.M、N、P、E四種金屬，已知：MN2=NM2；M、P 用導線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E22e=E，N2e=N2。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是()APMNEBENMPCPNME DEPMN解析：選A由知，金屬活動性：MN；M、P用導線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動性：PM；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負極，故金屬活動性：NE。4(2013·廣東高考節(jié)選)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖)，并作相應(yīng)標注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。(2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。解析：(3)以Zn和Cu作電極為例分析，如果不用鹽橋，則除了發(fā)生電化學反應(yīng)外還發(fā)生Zn和Cu2的置換反應(yīng)，反應(yīng)放熱，會使部分化學能以熱能形式散失，使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能，而鹽橋的使用，可以避免Zn和Cu2的直接接觸，從而避免能量損失，提供穩(wěn)定電流。答案：(1)如圖所示(2)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出(3)甲電池乙的負極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導致部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能；電池甲的負極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學能在轉(zhuǎn)化為電能時損耗較小歸納拓展原電池原理的四大應(yīng)用(1)加快化學反應(yīng)速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時會使反應(yīng)速率加快。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率加快。(2)金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。(3)比較金屬活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。(4)設(shè)計制作化學電源首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。根據(jù)原電池的反應(yīng)特點，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負極材料和電解質(zhì)溶液。如根據(jù)反應(yīng)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2設(shè)計的原電池為1有關(guān)如圖所示原電池的敘述不正確的是()A電子沿導線由Cu片流向Ag片B正極的電極反應(yīng)式是Age=AgCCu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)D反應(yīng)時鹽橋中的移向Cu(NO3)2溶液點撥：原電池工作時，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。解析：選DA項，該裝置是原電池，銅作負極，銀作正極，電子從銅片沿導線流向銀片，正確； B項，正極電極反應(yīng)式為Age=Ag，正確； C項，銅片上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銀片上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正確； D項，原電池工作時，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以反應(yīng)時鹽橋中的陽離子移向AgNO3溶液，錯誤。2原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是()A.，中Fe作負極B中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2C中Fe作負極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2D中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2點撥：原電池正、負極的活潑與否是參照電解質(zhì)溶液確定的。如稀硫酸作電解質(zhì)溶液，Mg作負極，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，Al與NaOH反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，Al作負極。解析：選B中Mg作負極；中Al作負極；中銅作負極；是鐵的吸氧腐蝕，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。3一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應(yīng)時，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的總量，可采取的措施是()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固體C加入少量NH4HSO4固體D加入少量CuSO4溶液解析：選DA中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，H2的生成量會減少，錯誤；B中加入CH3COONa固體，在溶液中CH3COO會結(jié)合H生成醋酸，減慢反應(yīng)速率，錯誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H的量，生成的H2會增多，錯誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應(yīng)速率，并且不影響H2的生成量，正確。4(2019·海淀區(qū)模擬)MgAgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池的總反應(yīng)如下：2AgClMg=Mg22Ag2Cl，有關(guān)該電池的說法正確的是()A該電池可用于海上應(yīng)急照明供電B.為AgCle=AgClC該電池不能被KCl 溶液激活D電池工作時，每消耗1.2 g Mg，溶液中的Cl增多 0.2 mol點撥：負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2；正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl。解析：選A電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池工作時將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電能的產(chǎn)生可用于海上應(yīng)急照明供電，故A正確；AgCl是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl，故B錯誤；電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，所以KCl溶液也可以激活電池，故C錯誤；電池工作時，每消耗1.2 g Mg即0.05 mol，溶液中的Cl增多0.1 mol，故D錯誤。5(1)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。Fe還原水體中的NO的反應(yīng)原理如圖1所示。作負極的物質(zhì)是_。是_。(2)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如圖2所示。Pt電極上發(fā)生的是_反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：_。點撥：正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價降低，根據(jù)圖示判斷在正極上NO轉(zhuǎn)化為NH。答案：(1)鐵NO8e10H=NH3H2O(2)還原NOO22e=NO2考點(二)常見的化學電源 【點多面廣精細研】1一次電池(1)堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；負極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)鋅銀電池負極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；總反應(yīng)：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是，正極材料是PbO2。(1)放電時的反應(yīng)負極：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))。正極：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(還原反應(yīng))。總反應(yīng)：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充電時的反應(yīng)陰極：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)(還原反應(yīng))。陽極：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)(氧化反應(yīng))?？偡磻?yīng)：2PbSO4(s)2H2O(l)Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性和堿性兩種。酸性堿性負極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O小題練微點判斷下列說法的正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)鉛蓄電池放電時，正極與負極質(zhì)量均增加()(2)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()(3)若使反應(yīng)Fe2Fe3=3Fe2以原電池方式進行，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、可儲存時間長()(5)二次電池充電時為原電池，放電時是電解池()(6)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能()(7)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負極反應(yīng)為2H24e=4H()答案：(1)(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×學霸微提醒(1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強的催化活性，起導電作用。(3)可充電電池在充電時，其負極連接外接電源的負極，正極連接外接電源的正極。1.(2018·全國卷)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na­CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO24Na2Na2CO3C。下列說法錯誤的是()A放電時，ClO向負極移動B充電時釋放CO2，放電時吸收CO2C放電時，正極反應(yīng)為3CO24e=2COCD充電時，正極反應(yīng)為Nae=Na解析：選D根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時負極反應(yīng)：4Na4e=4Na；正極反應(yīng)：3CO24e=2COC。充電時，陰(負)極：4Na4e=4Na；陽(正)極：2COC4e=3CO2。放電時，ClO向負極移動。根據(jù)充電和放電時的電極反應(yīng)式知，充電時釋放CO2，放電時吸收CO2。2. (2018·全國卷)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x(x0或1)。下列說法正確的是()A放電時，多孔碳材料電極為負極B放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C充電時，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D充電時，電池總反應(yīng)為Li2O2x=2LiO2解析：選D由題意知，放電時負極反應(yīng)為Lie=Li，正極反應(yīng)為(2x)O24Li4e=2Li2O2x(x0或1)，電池總反應(yīng)為O22Li=Li2O2x。該電池放電時，金屬鋰為負極，多孔碳材料為正極，A項錯誤；該電池放電時，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項錯誤；該電池放電時，電解質(zhì)溶液中的Li向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時電解質(zhì)溶液中的Li向鋰材料區(qū)遷移，C項錯誤；充電時電池總反應(yīng)為Li2O2x=2LiO2，D項正確。3全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能電池，該電池性能優(yōu)良，其電池總反應(yīng)為V3VO2H2OVO2HV2。下列敘述正確的是()A放電過程中電解質(zhì)溶液中陰離子移向正極 B放電時每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負極有0.5 mol V2被氧化C充電時陽極附近溶液的酸性減弱D充電時陽極反應(yīng)式為VO2He=VO2H2O解析：選B放電時發(fā)生的反應(yīng)為VO2HV2=V3VO2H2O，陰離子移向負極，A錯誤；負極V2被氧化成V3，每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負極有0.5 mol V2被氧化，B正確；充電時的總反應(yīng)為V3VO2H2O = VO2HV2，陽極反應(yīng)為VO2H2Oe = VO2H，陽極附近溶液的酸性增強，C、D錯誤。4. (2018·天津高考節(jié)選)O2輔助的AlCO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負極反應(yīng)式：_。電池的正極反應(yīng)式：6O26e=6O6CO26O=3C2O6O2反應(yīng)過程中O2的作用是_。該電池的總反應(yīng)式：_。解析：AlCO2電池，Al為負極，反應(yīng)式為Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)。根據(jù)電池的正極反應(yīng)式可知O2的作用是作催化劑。將正負極電極反應(yīng)式相加，可得電池的總反應(yīng)式為2Al6CO2=Al2(C2O4)3。答案：Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)催化劑2Al6CO2=Al2(C2O4)3可充電電池和離子交換膜電池(1)可充電電池可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。放電時的負極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時的正極反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。將負(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。充、放電時電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時，要結(jié)合電池總反應(yīng)進行分析。a首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。b再判斷出正、負極或陰、陽極。放電：陽離子正極，陰離子負極；充電：陽離子陰極，陰離子陽極；總之：陽離子發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。(2)離子交換膜電池離子交換膜是一種含離子基團的，對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。功能使陰、陽離子選擇性定向移動，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒類型陽離子交換膜：只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過陰離子交換膜：只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H)通過作用隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純 5.(2015·江蘇高考)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A反應(yīng)CH4H2O3H2CO，每消耗 1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H22OH2e=2H2OC電池工作時，CO向電極B移動D電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22CO24e=2CO解析：選DA選項，CH4中的C為4價，CO中的C為2價，每個碳原子失去6個電子，因此每消耗 1 mol CH4失去6 mol電子，錯誤；B選項，熔融鹽中沒有OH，因此OH不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2CO2CO4e=3CO2H2O，錯誤；C選項，CO應(yīng)向負極移動，即向電極A移動，錯誤；D選項，電極B上O2得電子和CO2結(jié)合生成CO，正確。6.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 左右時供電，電池總反應(yīng)：C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如圖所示。下列說法中正確的是()A電池工作時，質(zhì)子向電池的負極遷移B電池工作時，電子由b極沿導線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應(yīng)：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應(yīng)：4HO24e=2H2O解析：選D根據(jù)圖示，a為負極，b為正極，電池工作時，質(zhì)子向電池的正極遷移，A項錯誤；電子由負極a極沿導線流向正極b極，B項錯誤；a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為C2H5OH3H2O12e=2CO212H，C項錯誤；b極上發(fā)生的電極反應(yīng)為4HO24e=2H2O，D項正確。7寫出不同環(huán)境下的甲烷燃料電池的正負極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導O2)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。答案：(1)負極：CH48e2H2O=CO28H正極：2O28e8H=4H2O總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O(2)負極：CH48e10OH=CO7H2O正極：2O28e4H2O=8OH總反應(yīng)式：CH42O22OH=CO3H2O(3)負極：CH48e4O2=CO22H2O正極：2O28e=4O2總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O(4)負極：CH48e4CO=5CO22H2O正極：2O28e4CO2=4CO總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O方法規(guī)律燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料電池總反應(yīng)式為CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O。(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導O2)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24e=2O2。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22CO24e=2CO。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出負極反應(yīng)式電池反應(yīng)的總反應(yīng)式電池正極反應(yīng)式電池負極反應(yīng)式。因為O2不是負極反應(yīng)物，因此兩個反應(yīng)式相減時要徹底消除O2。1某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()AZn為電池的負極B正極反應(yīng)式為2FeO10H6e=Fe2O35H2OC該電池不變D電池工作時OH向正極遷移點撥：FeO得到電子生成的OH比Zn失去電子消耗的OH多，所以放電過程中電解質(zhì)溶液濃度變大。解析：選AA項，根據(jù)化合價升降判斷，Zn化合價只能上升，故為負極材料，K2FeO4為正極材料，正確；B項，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則正極電極反應(yīng)式為2FeO6e8H2O =2Fe(OH)310OH，錯誤；C項，由電池總反應(yīng)式3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH可得，電解質(zhì)溶液濃度變大，錯誤；D項，電池工作時陰離子OH向負極遷移，錯誤。2微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A.，經(jīng)外電路流向aBHS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9HC如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用率不會變化D若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H通過質(zhì)子交換膜點撥：首先根據(jù)題圖中H移動方向或O2通入方向判斷正、負極，然后根據(jù)電子從負極流出判斷電子從a流出。解析：選Bb電極通入氧氣，是正極，a電極是負極，電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯誤；a電極是負極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，即HS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO，電極反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9H，B正確；如果將反應(yīng)物直接燃燒，會有部分化學能轉(zhuǎn)化為光能或熱能，因此能量的利用率會變化，C錯誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，根據(jù)電荷守恒可知有0.4 mol H通過質(zhì)子交換膜與0.1 mol氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為水，D錯誤。3.科學家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池敘述錯誤的是()A電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B銅電極為正極，電極反應(yīng)式為CO28e8H=CH42H2OC電池內(nèi)部H透過質(zhì)子交換膜從左向右移動D為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液謹記離子交換膜的作用陰離子交換膜只允許陰離子通過，陽離子交換膜只允許陽離子通過，質(zhì)子交換膜只允許H通過。解析：選DA項，根據(jù)圖示可知，該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，正確；B項，根據(jù)電子流向知，Cu是正極，正極上CO2得電子和H反應(yīng)生成甲烷，電極反應(yīng)式為CO28e8H=CH42H2O，正確；C項，放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，所以裝置中的H由左向右移動，正確；D項，由于硝酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會混有HNO3氣體，而且銅電極會溶于硝酸，應(yīng)加入硫酸，錯誤。4(2019·攀枝花模擬)某新型電池以NaBH4(B的化合價為3價)和H2O2作原料，負極材料采用Pt，正極材料采用MnO2(既作電極材料又對該極的電極反應(yīng)具有催化作用)，該電池可用作衛(wèi)星、深水勘探等無空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移6 mol eB電池工作時Ca極上的電極反應(yīng)式為BH8OH8e=BO6H2ODb極材料是MnO2，該電池總反應(yīng)方程式：NaBH44H2O2=NaBO26H2O點撥：首先根據(jù)題圖中離子移動方向判斷a為負極、b為正極，原電池工作時，Na(陽離子)向正極移動。解析：選B正極電極反應(yīng)式為H2O22e=2OH，每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6 mol，故A正確；原電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，則Na從a極區(qū)移向b極區(qū)，故B錯誤；負極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，電極反應(yīng)式為BH8OH8e=BO6H2O，故C正確；電極b采用MnO2為正極，H2O2發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH，負極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，該電池總反應(yīng)方程式為NaBH44H2O2=NaBO26H2O，故D正確。5(2018·浙江11月選考)最近，科學家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)B負極的電極反應(yīng)是H22e2OH=2H2OC電池的總反應(yīng)是2H2O2=2H2OD電解質(zhì)溶液中Na向右移動，ClO向左移動解析：選CA選項，右邊吸附層中發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，為還原反應(yīng)，正確；B選項，負極的電極反應(yīng)為H22e2OH=2H2O，正確；C選項，外界未通入氧氣，總反應(yīng)為HClO4NaOH=H2ONaClO4，錯誤；D選項，由電子移動方向知，陰離子向左移動，陽離子向右移動，正確。