第14讲--化学电源(人教版2019必修第二册)-(解析版).docx

第14讲 化学电源

必备知识

1．一次电池
只能使用一次，不能充电复原继续使用。
(1)普通锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O
负极：Zn－2e－===Zn2＋。
正极：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH
(2)碱性锌锰干电池

正极反应：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
总反应：Zn＋MnO2＋H2O===Mn(OH)2＋ZnO。
(3)锌银电池

负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
2．二次电池(以铅蓄电池为例)：
放电后能充电复原继续使用。
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2。

(1)放电时的反应：(原电池)
①负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)。
②正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(还原反应)。
③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时的反应：(电解池)
①阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(还原反应)。
②阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)(氧化反应)。
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
放电时原电池的负极作充电时电解池的阴极。
易错提醒：
(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(2)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总
反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。
特别提醒：
(1)熔融的金属氧化物作介质传导O2－
负极：H2－2e－＋O2－===H2O；
正极：O2＋4e－===2O2－。
(2)碳酸盐作介质
负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2；
正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO。
(3)复杂电极反应式的书写
总体思路：＝－
遵循原理，信息优先，用守恒直接书写。
4．燃料电池的解题模板

5．书写燃料电池电极反应式的三大步骤
①先写出燃料电池总反应式
一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。
②再写出燃料电池正极的电极反应式
由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－。
A．电解质为固体时，O2－可自由通过，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
B．电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。
C．当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
D．当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
③最后写出燃料电池负极的电极反应式
燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
易混易错点

一、燃料电池电极反应式的书写时的易错点：
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：
O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：
O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式
电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。
二、可充电电池中的易错点
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应过程，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应过程。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。
(4)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
③充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与外接电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。
三、离子交换膜电池中的易错点
离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择性透过能力的高分子膜。
(1)膜的功能：使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒。
(2)类型：
①阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。
②阴离子交换膜：只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。
③质子交换膜：只允许质子(H＋)通过。
(3)作用：隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯。
四、图示为可充电电池的原理

细剖精析·易混不混·易错不错

1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？
【细剖精析】

2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。
【细剖精析】
负极反应：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式：2H2＋O2===2H2O
从上述反应可以看出，虽然OH－反应前后的量不变，但有水生成，介质溶液的碱性减弱。
(1)减小　减小
(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。
【细剖精析】
负极反应：H2－2e－===2H＋
正极反应：O2＋2H＋＋2e－===H2O
总反应式：2H2＋O2===2H2O
从上述反应可以看出，虽然H＋反应前后的量不变，但有水生成，介质溶液的酸性减弱。
(2)减小　增大
对点训练

一、一次电池
1．锌锰干电池是生活中常见的化学电源，其电池反应为，图a为锌锰干电池构造示意图，图b为电池反应前后能量变化。

下列说法错误的是
A．锌锰干电池中，锌筒作电池的负极 B．电流从锌筒经外电路流到石墨棒上
C．该电池放电时发生反应为放热反应 D．该原电池装置将化学能转化为电能
【答案】B
【解析】
A．失去电子，作电池负极，故A正确；
B．电池中电子流向从负极沿外电路流向正极，电流从正极流向负极，电流从石墨棒经外电路流到上锌筒，故B错误；
C．由图可知，反应物总能量大于生成物，该原电池放电过程为放热反应，故C正确；
D．该原电池装置将化学能转化为电能，故D正确；
故答案为B。
2．锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2 =LiMnO2，下列说法中正确的是
A．Li是正极，MnO2是负极
B．放电时负极的反应：Li-e-=Li+
C．放电时正极发生氧化反应
D．电池放电时，能量转化率可达到100%
【答案】B
【解析】
A．从电池的总反应方程式看,锂失去电子,做负极，故A错误；
B．锂做负极,放电时电极反应为Li - e- =Li+，故B正确；
C．放电时正极得到电子发生还原反应，故C错误；
D．电池放电时，常会伴随热量变化，则能量转化率小于100%，故D错误；
本题答案B。
3．以铝-空气-海水为能源的电池为我国首创，该电池用于航海标志灯，只要把灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。电极材料为Al与石墨。该电池工作时，下列说法正确的是
A．铝电极是该电池的正极 B．海水中Cl-向石墨电极移动
C．石墨电极的反应:O2+2H2O+4e-=4OH- D．该新型电池属于二次电池
【答案】C
【解析】
以铝-空气-海水为能源的电池，电极材料为Al与石墨，Al作负极，发生氧化反应，电极反应为：Al-3e-= Al3+；石墨为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应为4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，据此分析解答。

A．根据分析，铝电极是该电池的负极，故A错误；
B．原电池中，阴离子向负极移动，铝电极是该电池的负极，海水中Cl-向铝电极移动，故B错误；
C．根据分析，石墨电极的反应:O2+2H2O+4e-=4OH-，故C正确；
D．该新型电池又叫做海洋电池，放电时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20-50倍。电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常更换电池的麻烦，不能放电时，需要更换铝电极，因此属于一次电池，故D错误；
答案选C。
4．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为溶液，电池总反应为：。下列说法错误的是
A．发生氧化反应 B．是负极反应物
C．外电路中电子由锌电极向氧化银电极移动 D．负极反应为
【答案】A
【解析】
由电池总反应可知Ag元素化合价降低，Ag2O在正极得电子，发生还原反应，Zn元素化合价升高，Zn作负极失电子，发生氧化反应。
A．Ag2O在正极得电子，被还原为Ag，发生还原反应，A错误；
B．Zn化合价升高，被氧化，则Zn是负极反应物，B正确；
C．外电路中电子由负极(锌)电极向正极(氧化银)电极移动，C正确；
D．Zn作负极，失电子变为Zn2+，Zn2+与电解质溶液中OH-结合为Zn(OH)2，则负极反应式为，D正确；
选A。
5．太阳能光电池由于具有充电快、寿命长等特点，适于很多特殊环境和场合，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是

A．该装置系统中只存在两种能量转化
B．Cu电极上的电极反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C．离子交换膜为质子交换膜，H+从右池移向左池
D．常温下，当装置中有lmolCH4生成时，GaN电极有44.8LO2生成（不考虑O2的溶解性〕
【答案】B
【解析】
A．该装置系统中至少存在光能与电能、化学能、热能之间的转移，故A错误；B．Cu电极是光电池的正极，发生还原反应，由装置图可知，正极上的电极反应为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正确；C．离子交换膜为质子交换膜，H+向正极移动，即从左池移向右池，故C错误；D．常温下气体的摩尔体积不是22.4L/mol，当装置中有lmolCH4生成时，生成O2的物质的量为2mol，其体积略大于44.8LO2，故D错误；答案为B。
二、二次电池
6．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：。根据此反应判断下列叙述中正确的是

A．是电池的负极 B．是负极
C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强
【答案】B
【解析】
A．原电池中负极失去电子发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A错误；
B．根据A项分析，Pb失去电子，是负极，故B正确；
C．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，故C错误；
D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误。
故选B。
7．某充电宝锂离子电池的总反应为：xLi+Li1-xMn2O4 LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为：NiOOH+MH M+Ni(OH)2（M为储氢金属或合金），有关上述两种电池的说法不正确的是（ ）

A．锂离子电池放电时Li+向正极迁移
B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
C．下图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D．锂离子电池放电时，负极的电极反应式：Li1-xMn2O4+xLi+-xe-=LiMn2O4
【答案】D
【解析】
A. 锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li+向正极迁移，A项正确；
B. 某手机镍氢电池总反应为：NiOOH+MH M+Ni(OH)2（M为储氢金属或合金），则放电时正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，B项正确；
C. 图表示用锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，所以锂离子电池给镍氢电池充电，C项正确；
D. 锂离子电池放电时，负极发生氧化反应，方程式为Li-e-= Li+，D项错误；
答案选D。
8．铁镍蓄电池的工作原理为。下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池放电时，正极为，负极为Fe
B．电池放电时，负极的电极反应为
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极被氧化为
【答案】C
【解析】
根据电池反应可知，放电时，Fe失电子作负极，正极为Ni2O3，负极反应为：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2, 正极反应为：Ni2O3+3H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-,据此解答。

A．由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子,Ni2O3作氧化剂得到电子，即正极为Ni2O3、负极为Fe，A正确；
B．电池放电时，Fe在负极失电子生成Fe2+,由电池反应知最终生成Fe(OH)2，说明溶液呈碱性，负极反应为；Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，B正确；
C．充电过程中，阴极反应为Fe(OH)2= Fe+2OH--2e-，由于生成了OH-，溶液pH变大，C错误；
D．充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为： 2Ni(OH)2+2OH-=Ni2O3+3H2O+2e-，Ni(OH)2被氧化为Ni2O3，D正确；
答案选C。
9．科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王石墨烯”将“彻底改变21世纪”。我国关于石墨烯的专利总数世界排名第一。如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图，左边装置工作时的电极反应为Li1-xC6+xLi++xe-=LiC6，Li[GS/Si]O2-xe-=Li1-x[GS/Si]O2+xLi+。下列说法错误的是

A．a与d电极上发生的反应类型相同
B．左右两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C．电池放电时，正极反应为Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2
D．若装置工作前c与d电极质量相等，则转移0.1mol电子后两个电极质量相差0.7g
【答案】D
【解析】
A．由装置图可推出a为阴极，b为阳极，c为负极，d为正极，a与d电极.上均发生还原反应，故A正确；
B．从装置图中可以看出，为保持溶液呈电中性，离子交换膜允许Li+通过，应该使用阳离子交换膜，故B错误；
C．d电极为正极，其电极反应相当于充电时阳极反应的逆过程，根据题千中信息可知，正极(d 电极)反应为：Li1-x[GS/Si]O2+xLi++xe-=Li[GS/Si]O2，故C错误；
D．若装置工作前c与d电极质量相等，则根据电极反应，转移0.1mol电子时，c极减少0.1molLi+，质量减少0.7g, d极增加0.1molLi+，质量增大0.7g，两个电极质量相差1.4g，故D错误；
故答案为D。
三、燃料电池
10．甲醇()是重要的化工原料及燃料。某甲醇、氧气燃料电源的工作原理如图。下列说法正确的是

A．a极为正极
B．若外电路有通过，则有被氧化
C．b极电极反应式为：
D．在工作过程中电解质溶液中增大
【答案】C
【解析】
A．a极通入甲醇，甲醇失去电子，被氧化，为负极，A错误；
B．负极反应式为，若外电路有通过，则有0.5mol甲醇被氧化，即被氧化，B错误；
C．b极是正极，氧气得到电子，电极反应式为：，C正确；
D．反应过程中氢氧化钠参与反应，生成碳酸钠和水，因此在工作过程中电解质溶液中减小，D错误；
答案选C。
11．目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是
A．电池工作时，氧气发生氧化反应
B．电池负极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C．电池负极的电极反应：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2O
D．若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移
【答案】C
【解析】
该燃料电池中，辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-=2O2-，再结合物质之间的反应来分析解答。
A．该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，故A错误；
B．负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故B错误；
C．负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故C正确；
D．标况下11.2L氧气的物质的量为0.5mol，根据O2+4e-=2O2-知，当消耗0.5mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍，所以转移电子的物质的量为2mol，故D错误；
答案选C。
12．如图所示的氢氧燃料电池，下列有关该电池的说法错误的

A．b电极是正极
B．电子由b电极经过灯泡流向a电极
C．电池总反应式为O2+2H2=2H2O
D．氢氧燃料电池能量转化率可以达到80%以上
【答案】B
【解析】
氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应生成H+，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的一极为原电池的正极，氧气发生得电子的还原反应生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，H+和OH-发生中和反应生成水，电池的总反应为2H2+O2=2H2O，据此分析解答。
A．由上述分析可知，b为正极，故A正确；
B．a为负极，b为正极，电子由负极沿外电路流向正极，故由a电极经过灯泡流向b电极，故B错误；
C．由分析可知总反应式为O2+2H2=2H2O，故C正确；
D．燃料电池的能量转化率高于燃料直接燃烧，且污染性降低，燃料电池的能量转化率可以达到80%以上，故D正确。
答案选B。
提升训练

1．普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极兼作容器，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维包裹作隔膜，隔膜外是用氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；该电池工作时的总反应为Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O，关于锌锰干电池的下列说法中正确的是

A．当该电池电压逐渐下降后，能重新充电复原
B．电池工作一段时间后，碳棒会逐渐变细
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0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25 g
【答案】D
【解析】
由总反应Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O可知Zn失电子，作负极，发生氧化反应，MnO2在正极得电子，发生还原反应。
A．一次电池不能重复使用，二次电池能重复使用，普通锌锰干电池是一次电池，所以当该电池电压逐渐下降后，不能重新充电复原，A错误；
B．该原电池放电时，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，碳棒不参与反应，不会变细，B错误；
C．原电池工作时，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿外电路流向正极，C错误；
D．Zn作负极，发生Zn-2e-=Zn2+，转移电子0.1mol，Zn反应0.05mol，故锌的质量理论上减小0.05mol×65g/mol=3.25g，D正确；
故选D。
2．一种新型的锂-空气电池的工作原理如图所示。关于该电池的说法中正确的是

A．电池总反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH
B．可将有机电解液改为水溶液
C．金属锂作正极，发生氧化反应
D．当有22.4LO2被还原时，溶液中有4mol Li+向多孔碳电极移动
【答案】A
【解析】
锂-空气电池中，活泼金属锂作负极，多孔碳作正极，负极反应式为Li-e-=Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解答。
A． 负极反应式为Li-e-=Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，则电池总反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH，A正确；
B． 因为金属锂可与水反应，则不可将有机电解液改为水溶液，B错误；
C． 金属锂作负极，失电子，发生氧化反应，C错误；
D． 未指明为标准状况，则不能计算22.4LO2的物质的量，故不能计算移向多孔碳电极的Li+的物质的量，D错误；
故选A。
3．下面是几种常见的化学电源示意图，下列说法错误的是

A．上述化学电源分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．锌锰干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池可用于手提电脑等电子设备
D．氢氧燃料电池中负极通入氢气，发生氧化反应
【答案】C
【解析】
A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；
B．锌锰干电池中，Zn作负极，使用过程中失去电子变为Zn2+，则长时间使用后锌筒被破坏，故B正确；
C．铅蓄电池比能量低、笨重，手提电脑等电子设备需要小型化、工作寿命长、自放电率低、记忆效应低、不需要维护的电池，所以铅蓄电池不可用于手提电脑等电子设备，故C错误；
D．氢氧燃料电池中负极上通入氢气，失电子，发生氧化反应，故D正确；
故选C。
4．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是

I碱性锌锰电池
Ⅱ铅蓄电池
Ⅲ烃燃料电池
Ⅳ银锌纽扣电池

A．图I所示电池中，MnO2是催化剂
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，负极反应式：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+
D．图Ⅳ所示电池工作过程中，电子由Zn极流向Ag2O极
【答案】D
【解析】
A．碱性锌锰电池中锌失电子被氧化为负极，二氧化锰得到电子被还原为正极，2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，MnO2表现出氧化性，故A错误；
B．铅蓄电池放电时的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中浓硫酸参加反应，浓度降低，故B错误；
C．甲烷燃料电池中甲烷在负极上发生氧化反应，负极反应式为CH4+10 OH--8e-=CO+7H2O，故C错误；
D．银锌纽扣电池工作时Zn极为负极，Ag2O极为正极，电子由负极沿导线流向正极，故D正确；
故选D。
5．汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池反应如下：。下列叙述中不正确的是
A．放电时发生还原反应
B．负极的电极反应式为：
C．铅蓄电池是一次电池
D．充电能使放电时的氧化还原反应逆向进行
【答案】C
【解析】
A．放电时二氧化铅得到电子生成硫酸铅，发生还原反应，A正确；
B．铅为负极，失去电子生成硫酸铅，电极反应为， B正确；
C．铅蓄电池是可充电电池，是二次电池，C错误；
D．充电和放电是相反的过程，D正确；
故选C。
6．某蓄电池放电、充电时的反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2下列推断中正确的是
② 放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极
②充电时，阴极上的电极反应式是：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－
③充电时，Ni(OH)2为阳极
④该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
【答案】B
【解析】
①放电时，属于原电池，化合价升高为负极，化合价降低为正极，铁的化合价升高，为负极，Ni2O3为正极，故错误；
②充电时为电解池，电极反应为原电池负极的逆过程，负极反应式为：Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2，则阴极反应：Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，故正确；
③充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，即Ni(OH)2接电源的正极，为电解池的阳极，故正确；
④由电池总反应可知，该蓄电池的电极必须浸在某种碱性电解质溶液，故正确；
答案选B。
7．我国科学家发明了一种安全可充电的柔性水系钠离子电池，可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电池放电总反应式：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其工作原理如下图。

下列说法正确的是
A．放电时，Cl-向Y极移动
B．充电时，X极应该与电源的正极相连
C．充电时，阴极电极反应式：NaTi2(PO4)3+xNa++xe-=Na1+xTi2(PO4)3
D．该电池可能作为可植入人体的电子医疗设备的电源
【答案】D
【解析】
电池放电的总反应式为：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，Mn元素化合价升高，失电子发生氧化反应，所以X为负极，Y为正极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，正极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+=Na1+xTi2(PO4)3，充电时阴极、阳极发生的反应分别与放电时负极、正极反应式相反，据此分析判断。
A．电池放电的总反应式为：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，根据电池反应式知，Mn元素化合价升高，失电子发生氧化反应，为负极反应，所以X为负极，Y为正极，溶液中阴离子Cl-向负极X极移动，故A错误；
B．充电时，X为阴极、Y为阳极，阳极Y应该与电源正极相连，故B错误；
C．充电时，阴极得电子发生还原反应，电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误；
D．该电池属于安全可充电的柔性水系钠离子电池、且可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电解质适合人体环境，且没有有毒物质，可能用作可植入人体的电子医疗设备的电源，故D正确；
故选D。
8．有“软电池”之称的纸质电池，总反应为：，下列说法错误的是
A．该电池反应中二氧化锰起催化作用
B．该电池的负极为锌
C．电池正极反应式为：
D．当消耗6.5g Zn 时，通过电路电子的物质的量为0.2mol
【答案】A
【解析】
A．该原电池中，锰元素化合价由+4价变为+3价，所以二氧化锰做正极，A项错误；
B．该原电池中，Zn做负极，二氧化锰做正极，B项正确；
C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为，C项正确；
D．根据电池总反应式得知1molZn完全反应转移2mol电子，消耗的Zn的物质的量为，通过电路电子的物质的量为0.2mol，D项正确；
答案选A。
9．化学实现能量转化，造福人类。空间站以水为介质将不同形式的能量相互转化，原理如图所示，装置x电解水，装置y为燃料电池，下列有关说法不正确的是

A．太阳能电池实现了光能到电能的转化
B．该过程中，水可以循环使用
C．y工作时，转移2mol电子，消耗22.4L氢气
D．y工作时，氢气充入该装置的负极
【答案】C
【解析】
A．由图可知：太阳能电池是把光能转化为电能装置，故A正确；
B．由图可知：装置x是电解水生成氢气和氧气，进入到燃料电池装置y，反应后又生成水，回到装置x，所以水可以循环使用，故B正确；
C．装置y为燃料电池，工作时发生2H2+O2=H2O反应，当转移2mol电子，消耗标况下22.4L氢气，故C错误；
D．装置y为燃料电池，工作时，氢气充入该装置的负极发生氧化反应，故D正确；
故答案：C。
10．如图是甲醇(CH3OH燃料电池的化学原理示意图，下列判断不正确的是

A．电极A发生氧化反应
B．电极B发生的反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．工作一段时间溶液pH保持不变
D．燃料电池工作时不会出现火焰
【答案】C
【解析】
燃料电池中，通入燃料甲醇的电极为负极，电极反应为CH3OH-6e-+2OH-=CO+3H2O，通入氧气的电极为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，负极上发生氧化反应、正极上发生还原反应，据此分析解答。
A．通入燃料的电极A为负极，电极A发生氧化反应，故A正确；
B．电解B表面上氧气得电子发生还原反应，反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；
C．根据电池反应式知，KOH参加反应且生成水，导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH减小，故C错误；
D．燃料电池是将化学能转化为电能，不是燃料燃烧，所以没有火焰产生，故D正确。
故选C。
11．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为，。有关此电池的推断正确的是（ ）
A．电池工作过程中，溶液的pH逐渐减小
B．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2：7
C．通入乙烷的电极为正极
D．电解质溶液中的向正极移动
【答案】A
【解析】
A.电池总反应为，故电池工作过程中，消耗氢氧根离子，溶液的pH逐渐减小，故A正确；
B.由总反应式可知，乙烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，所以正、负极上参加反应的气体的物质的量之比为7：2，故B错误；
C.由题给极反应可知，通入乙烷的电极为负极，发生氧化反应，故C错误；
D.阴离子向负极移动，解质溶液中的向负极移动，故D错误；
故选：A。
12．熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是
A．电池工作时，CO32-向电极B移动
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O
C．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-
D．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1mol CH4转移12mol电子
【答案】C
【解析】
原电池工作时，CO和H2失电子在负极反应，则A为负极，CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，正极B上为氧气得电子生成CO32-；A．A为负极，电池工作时，CO32-向电极A移动，故A错误；B．负极上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，电极A反应为：H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，故B错误；C．B为正极，正极为氧气得电子生成CO32-，反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-，故C正确；D．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1mol CH4转移6mol电子，故D错误；故选C。
13．氢氧燃料电池的构造如图所示。下列说法正确的是

A．a是电池正极
B．b电极的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
C．电池工作时，电池内部中的H+向a电极迁移
D．电子由a沿导线流向b，再由b通过电解质溶液流回a
【答案】B
【解析】
A．该燃料电池中，通入氢气的一极为负极，即a电极为负极，b电极为正极，故A错误；
B．通入氧气的b电极为原电池的正极，氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4H++4e -=2H2O，故B正确；
C．电池工作时，H2在负极发生失电子的反应生成H+，H+向b电极迁移，故C错误；
D．原电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，但电子不能进入溶液中，故D错误；
故选：B。
14．生物体中细胞膜内的葡萄糖与细胞膜外的富氧液体及细胞膜可构成微型生物原电池。下列有关电极反应及产物的判断中，正确的是
A．负极反应可能是O2+2H2O+4e-=4OH-
B．负极反应的产物主要是CO、HCO和H2O
C．正极反应可能是C6H12O6+24OH--24e-=6CO2+18H2O
D．正极反应的产物主要是葡萄糖生成的CO2、CO和H2O
【答案】B
【解析】
原电池的组成：葡萄糖-细胞膜-富氧液体，根据原电池的工作原理可知，碳元素失电子在负极被氧化生成二氧化碳，二氧化碳在碱性条件下继续反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，氧气得电子在正极发生还原反应，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。
根据上述分析可知，
A．正极反应可能是O2+2H2O+4e-=4OH-，A错误；
B．根据分析可知，负极葡萄糖发生氧化反应生成碳酸盐或碳酸氢盐和水，B正确；
C．葡萄糖在负极发生反应，碳元素化合价升高，不是正极，C错误；
D．根据分析可知，正极产物是氢氧根离子，D错误；
故选B。
15．镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理如图所示，该电池的总反应为Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2+Cl-。下列有关说法正确的是

A．该燃料电池中镁作负极，发生还原反应
B．该电池工作时，正极a附近的pH将不断增大
C．负极的电极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-
D．b电极发生还原反应，电路中每转移0.1mol电子，理论上生成0.1molCl-
【答案】B
【解析】
A．镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，A项错误；
B．放电时，该电池正极的电极反应式为，所以电极附近的将不断增大，B项正确；
C．该电池负极的电极反应式为，C项错误；
D．由图可知，电极为正极，发生还原反应，电路中每转移电子，理论上生成，D项错误；
答案选B。