高中化學(xué)專題1第二單元第2課時(shí)化學(xué)電源學(xué)案蘇教版選修4

［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.知道化學(xué)電源的分類方法。2.熟悉幾種常見(jiàn)化學(xué)電源的組成和工作原

理。3.了解化學(xué)電源廣泛的應(yīng)用及廢舊電池對(duì)環(huán)境的危害，設(shè)想其處理方法。

知識(shí)?回百頁(yè)區(qū)溫故追本溯源推陳方可知新

1.原電池的設(shè)計(jì)與判斷

(1)依據(jù)Fe+H2sO〈「FeSOJ+H2t設(shè)計(jì)原電池，可選用鐵片作負(fù)極,銅片(或石墨)作正極,

用導(dǎo)線連接后，置于電解質(zhì)溶液稀硫酸中。

(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？能。

若能，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極為Cu—2-=(：/+；正極為2尸3++2-=2尸5+。(若不能，

后兩空不填)

(3)若(2)題中電極材料選銅和鐵，則負(fù)極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe?+,正極反應(yīng)式為2Fe"+

2e-=2Fe2+,其電池總反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe?+。

2.回答下列問(wèn)題：

(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請(qǐng)說(shuō)明原因：當(dāng)Cu、A1導(dǎo)線

連接時(shí)，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。

(2)實(shí)驗(yàn)室用鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，常加入少量的硫酸銅溶液的原因是鋅與稀硫酸反

應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO”C/+被鋅置換出來(lái)，生成的單質(zhì)Cu附著在鋅的表面，此時(shí)會(huì)發(fā)生原

電池反應(yīng)，鋅為負(fù)極，使反應(yīng)速率加快。

(3)有三種金屬片a、b、c,用導(dǎo)線將a、b連接浸泡在硫酸銅溶液中，a質(zhì)量減小，b質(zhì)量

增加；用導(dǎo)線將a、c連接浸泡在稀硫酸中，c不斷溶解，a有氣泡產(chǎn)生。由此判斷三種金屬

的活動(dòng)性順序是c>a>b。

學(xué)習(xí).探究區(qū)基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動(dòng)探究

探究點(diǎn)一化學(xué)電池

化學(xué)電池是將化學(xué)能變成電能的裝置.其種類很多，常分為以下三類。請(qǐng)你舉出生活中常見(jiàn)

的電池，并將其分類填入下表。

種類特點(diǎn)(分類依據(jù))實(shí)例

一次電池放完電以后不能再使用普通鋅缽電池、堿性鋅錦電池

二次電池充電、放電可循環(huán)進(jìn)行鉛蓄電池、銀氫電池

燃料電池可通過(guò)不斷充入燃料、氧化劑，連續(xù)使用氫氧燃料電池、CH,燃料電池

［歸納總結(jié)］

化學(xué)電池是一類應(yīng)用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)的電源，分為一次電池、二次電池(充電電池)、燃料

電池(連續(xù)電池)o使用后的廢棄電池中含有汞、鎘、銘、鉛等大量的重金屬和酸、堿等有害

物質(zhì)，隨處丟棄會(huì)給土壤、水源等造成嚴(yán)重的污染。廢棄電池要進(jìn)行回收利用。

［活學(xué)活用］

1.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.依據(jù)原電池的原理設(shè)計(jì)出了化學(xué)電源

B.原電池是化學(xué)電源的雛形

C.判斷一種電池的優(yōu)劣主要是看其負(fù)極材料的活動(dòng)性

D.氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電源的能量來(lái)源

答案C

解析判斷一種電池的優(yōu)劣主要是看這種電池的比能量的大小，以及可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。

2.下列說(shuō)法中，不正確的是()

A.化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置

B.化學(xué)電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等

C.化學(xué)電池供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護(hù)

D.廢舊電池可以隨意丟棄

答案D

解析本題考查的是有關(guān)化學(xué)電池的概念、分類及性能等方面的知識(shí)。廢舊電池中含有重金

屬和酸、堿等有害物質(zhì)，隨意丟棄，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康危害很大，所以廢舊電池應(yīng)回收

利用。

探究點(diǎn)二常見(jiàn)的化學(xué)電池

1.一次電池

(1)銀鋅電池具有比能量大、電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。試根據(jù)電池反應(yīng)方程式Zn+AgQ

+H20=Zn(0H)2+2Ag判斷：

①負(fù)極是④，其依據(jù)是在總反應(yīng)式中鋅元素化合價(jià)升高，失去電子，鋅為負(fù)極。

-

②正極反應(yīng)式是Ag20+H20+2e-=2Ag+20H,反應(yīng)類型是還原反應(yīng)。

(2)堿性鋅鎰電池是一種常用的一次電池，其負(fù)極是④，正極是幽，電解質(zhì)溶液是K池溶

液。

①負(fù)極反應(yīng)式：Zn+20ir—2e~=Zn(0II)2；

②正極反應(yīng)式：2Mn02+2HQ+2e-=2Mn00H+20lT；

③電池反應(yīng)方程式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOII+Zn(Oil)2<,

2.二次電池

鉛蓄電池是常見(jiàn)的二次電池，其負(fù)極是比，正極是幽，電解質(zhì)溶液是硫酸溶液。已知鉛

蓄電池的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下：

Pb+PbO2+2H2SO.,簍，2PbS0』+2HQ

(1)請(qǐng)你分析并寫出鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式

-

負(fù)極：Pb+S0r-2e=PbS01;

+-

正極：Pb02+4H+S0r+2e=PbS0.,+2H，0?

(2)鉛蓄電池充電時(shí)-，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是PbSO”其電極反應(yīng)式是PbSO,+2Hq-2e-

+

=Pb02+4H+S0t；發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是適5,其電極反應(yīng)式是PbS0i+2e-=Pb+S0i-o

(3)放電過(guò)程中，硫酸的濃度變化是不斷減小,密度的變化是不斷減小,溶液的pH變化是丕

斷增大。

3.燃料電池

(1)氫氧燃料電池用Pt作電極，不斷充入燃料(也)和氧化劑(0J,分別在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)

和還原反應(yīng)，電池反應(yīng)方程式是2H2+02=2上0。

氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)

介質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式

+

酸性2H2-4e"=4H。2+4仁+40-=2出0

2H—4e-=4H+-

中性202+2H20+4e=40H~

-

堿性2H2—4e-+40H一=4H2002+2H20+4e-=40H

(2)燃料電池的燃料除氫氣外，還有甲烷、甲醇、臟、氨等。若將用導(dǎo)線相連的兩個(gè)伯電極

插入K0H溶液中，然后向兩極分別通入甲醇(CH：QH)和氧氣，發(fā)生原電池反應(yīng)。在負(fù)極發(fā)生

氧化反應(yīng)的是CHQH,其產(chǎn)物最終是CO、C左,負(fù)極反應(yīng)式是2CHQH—12屋+1601r=2C0廣

+1240；正極反應(yīng)式是302+6HQ+12e-=1201T；電池反應(yīng)式是2CH：(0H+302+40H'=2C0r

+6H20O

［歸納總結(jié)］

(1)常見(jiàn)化學(xué)電池的比較

①一次電池：活潑金屬作負(fù)極，參與電極反應(yīng)，放電完成后，不能再使用。

②二次電池：兩電極都參與電極反應(yīng)，可充電、放電，循環(huán)使用。

③燃料電池：兩電極都不參與電極反應(yīng)，不斷充入的物質(zhì)分別在兩極發(fā)生反應(yīng)，可連續(xù)使用。

(2)書寫化學(xué)電池中電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問(wèn)題

①正確判斷出化學(xué)電池的負(fù)極和正極，確定兩極上分別發(fā)生的具體反應(yīng)。

②確認(rèn)電極得失電子后的產(chǎn)物是否能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，則應(yīng)寫與電解質(zhì)溶

液反應(yīng)后的電極反應(yīng)式。

③在正極上，若是電解質(zhì)溶液中的某種離子被還原，無(wú)論該離子是強(qiáng)電解質(zhì)提供的，還是弱

電解質(zhì)提供的，一律寫離子符號(hào)。

④書寫二次電池的電極反應(yīng)時(shí)，要注意判斷充電方向與放電方向。放電時(shí)的電極反應(yīng)式倒過(guò)

來(lái)即為充電時(shí)的電極反應(yīng)式(注意電子的得失)。

［活學(xué)活用］

3.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅鎰電池以氫氧化

鉀溶液為電解液，電池反應(yīng)方程式為Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn203(s)

下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()

A.電池工作時(shí)，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)+HZ)(1)+2e~=Mn203(s)+20FT(aq)

C.電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極

D.外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量減少6.5g

答案C

解析本題要求利用原電池原理分析堿性鋅鋅電池：鋅為負(fù)極，在反應(yīng)中失去電子；電池工

作時(shí)，電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極，而電子移動(dòng)方向與電流方向相反，故C錯(cuò)誤；由電

子守恒知D項(xiàng)正確；由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池原理寫出正極反應(yīng)式知B正確。

4.鉛蓄電池的兩極分別為Pb、Pb02,電解質(zhì)溶液為H2s0”工作時(shí)的電池反應(yīng)方程式為Pb

+PbO2+2H2S01=2PbS0l+2H20,下列結(jié)論正確的是()

A.Pb為正極被氧化

B.溶液的pH不斷減小

C.S07只向PbO2處移動(dòng)

D.電解質(zhì)溶液pH不斷增大

答案D

解析由題給電池反應(yīng)可以看出HBO,不斷被消耗，故pH不斷增大，所以B錯(cuò)，D對(duì)；由Pb

元素化合價(jià)的變化，可以看出Pb是負(fù)極，所以A不正確；原電池工作時(shí)，整個(gè)電路中負(fù)電

荷的流向是一致的，外電路中，電子由Pb極流向PbOz極；內(nèi)電路中，負(fù)電荷(S(T和0k)

移向Pb極，所以C不正確。

5.用兩根伯絲作電極插入KOH溶液中，再分別向兩極通入甲烷氣體和氧氣，可形成原電池

一燃料電池，該電池放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為CH,+2K0II+202=K2C03+3Il20,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的

是()

A.通甲烷的一極為負(fù)極，通氧氣的一極為正極

B.放電時(shí)，通入一極附近溶液的pH升高

C.放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量不發(fā)生變化

D.通甲烷一極的電極反應(yīng)式是CH4+IOOH一一8-=0)7+7H2。

答案C

解析原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)式知，此燃料電池的電極

反應(yīng)式是

正極：20z+仙?0+8e-=80I「

-

負(fù)極：CH4+1OOH^-8e=C0t+7H20

由此可見(jiàn)A、B、D正確，錯(cuò)誤的為C。

自我?檢測(cè)區(qū)檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂(lè)

1.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，有一種銀鋅電池，其電極分別是AgQ和Zn,電

解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為

Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2

--

Ag20+H20+2e=2Ag+20H

電池反應(yīng)方程式為Ag20+Zn+H20=Zn（OH）2+2Ag

根據(jù)上述反應(yīng)式，判斷下列敘述中正確的是（）

A.在使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大

B.在使用過(guò)程中，電子由AgzO經(jīng)外電路流向Zn極

C.Zn是負(fù)極，Ag/O是正極

D.Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag*極發(fā)生氧化反應(yīng)

答案C

解析根據(jù)電極反應(yīng)可知Zn失電子被氧化而溶解，AgQ得電子被還原，故Zn是負(fù)極，Ag?O

是正極，所以C正確；負(fù)極（即Zn極）在反應(yīng)時(shí)消耗0H,則負(fù)極區(qū)溶液的pH應(yīng)減小，故A

錯(cuò)誤；發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子從Zn極經(jīng)外電路流向A&0

極，故B錯(cuò)誤；在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。

2.一種新型燃料電池，它以多孔鑲板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷

----

和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6+180H-14e=2C0r+12H>0>7H2O+^O2+14e=14OH,

有關(guān)此電池的推斷正確的是（）

A.通氧氣的電極為負(fù)極

B.參加反應(yīng)的氧氣與CJh的物質(zhì)的量之比為7:2

C.放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度不變

D.電解質(zhì)溶液中，CO廠向正極移動(dòng)

答案B

解析燃料電池中，燃料為負(fù)極，氧氣為正極，A不正確；由于KOH參與電極反應(yīng)，所以KOH

的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，CO廠幾乎不移動(dòng)，D不正確。

3.我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，伯網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與

鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池反應(yīng)方程式為4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3,下列說(shuō)法不正確的是

()

A.正極反應(yīng)式為02+2H20+4e-=40H^

B.電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉗電極

C.以網(wǎng)狀的柏為正極，可增大與氧氣的接觸面積

D.該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用

答案B

解析該原電池負(fù)極反應(yīng)為Al—3e-=Al",正極反應(yīng)為02+2ll20+4e-=40H-,工作時(shí)電

子由負(fù)極流向正極，而電流由正極流向負(fù)極，答案為B。

4.(1)今有反應(yīng)2H2+O2亶2H20,要構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通入的應(yīng)是,正

極通入的應(yīng)是,

電極反應(yīng)式分別為、

⑵如把KOH改為稀112soi作電解液，則電極反應(yīng)式分別為、

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶上述⑴和⑵的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，⑴中溶液pH變一(填“大”或“小”，

下同)，(2)中溶液pH變

(4)如把心改為甲烷，KOH溶液作電解液，則電極反應(yīng)式分別為、

___________________________________________________________________________O

答案⑴。2負(fù)極：2H2+40ir-4e-=41h0

-+-

正極：02+2H20+4e^^40H(2)負(fù)極：2H2—4e-^4H+正極：02+4H+4e^2H20(3)

-

小大(4)負(fù)極：CH,+1OOIf-8e=COr+71120正極：202+440+8鼠=801「

解析解答此題的關(guān)鍵是弄清原電池的有關(guān)概念。

(1)根據(jù)總反應(yīng)式可知上在反應(yīng)中被氧化，被還原，H?應(yīng)在負(fù)極上反應(yīng)，。2應(yīng)在正極上反

應(yīng)，又因?yàn)槭菈A性溶液不可能有H"參加或生成，故負(fù)極反應(yīng)為2H?+40H—4e-=4H20,正

極反應(yīng)為02+2H20+4e~=40H<.

(2)若將電解液換成酸性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有0H參加反應(yīng)，也不可能有生成，負(fù)

極：2H2—4e1^4H\正極：2H2。

(3)由于(1)是在堿性條件下反應(yīng)，KOH量不變，但工作時(shí)出0增多，故溶液變稀，pH將變小;

而（2）中為酸溶液，H￡Oi量不變，水增多，溶液酸性變小，故而將變大。

-

（4）如把H?改為甲烷，用K0H溶液作電解液，則負(fù)極：CH,+100H--8e=C0r+7H20,正極:

-

202+4II20+8e=80ir,此時(shí)不會(huì)有C。放出。

40分鐘課時(shí)作業(yè)

［基礎(chǔ)過(guò)關(guān)］

一、常見(jiàn)的化學(xué)電池

1.下列說(shuō)法正確的是（）

A.堿性鋅鎰電池是二次電池

B.鉛蓄電池是一次電池

C.二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生

D.燃料電池的活性物質(zhì)大量?jī)?chǔ)存在電池內(nèi)部

答案C

解析堿性鋅鎬電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池。

2.下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是（）

A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池

B.銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極

C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.鋅錦干電池中，鋅電極是負(fù)極

答案B

解析原電池中，電子從負(fù)極鋅沿外電路流向正極銅。

3.生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，在兩極板上的鉛、睇合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO,,干燥后再安裝,

充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是2PbS0,+2H20儒常Pb02+Pb+2H2S0l

下列對(duì)鉛蓄電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.需要定期補(bǔ)充硫酸

B.工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbOz是正極

C.工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)式是Pb—2e-+S0T=PbS0,

D.工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小

答案A

解析鉛蓄電池放電時(shí)相當(dāng)于原電池，Pb是負(fù)極，PbOz是正極，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Pb失去

電子生成Pb?+,Pb，+與溶液中的SO廠生成PbSO,沉淀，放電時(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫

酸相等，在電池制備時(shí)，PbSO,的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說(shuō)明H￡0,不用補(bǔ)

充；放電時(shí)，HzSO,被消耗，溶液中HzSO」的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。

4.氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)，它是以鉆作電極，KOH溶液作電解質(zhì)，正極反應(yīng)式為02

+2H20+4e-=40H,負(fù)極反應(yīng)式為2H2+40FT—4r=4比0,下列敘述不正確的是（）

A.lb在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)

B.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%

C,是一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置

D.供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2+02=2H20

答案B

解析該燃料電池中，通的電極作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通5的電極為正極，發(fā)生還原

反應(yīng)，總反應(yīng)式為2H2+02=2H20,是一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率

雖然比燃料直接燃燒時(shí)高，但也達(dá)不到100%。

二、根據(jù)電極反應(yīng)式或電池反應(yīng)方程式分析電池的有關(guān)變化

5.市場(chǎng)上經(jīng)常見(jiàn)到的標(biāo)記為L(zhǎng)i-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和

碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li+的高分子材料。這種鋰離子

電池的電池反應(yīng)式為L(zhǎng)i+2Li0.35NiO2卷32Lio.85NiO2,下列說(shuō)法不正確的是（）

A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li—e=Li'

B.充電時(shí)，Lio^NiOz既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)

C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液

D.放電過(guò)程中Li+向負(fù)極移動(dòng)

答案D

解析A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，反應(yīng)物

只有一種，化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由

于Li可以與水反應(yīng)，故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液，正確；D項(xiàng)，原電池中陽(yáng)離子應(yīng)遷

移至正極得電子，故錯(cuò)。

6.甲醇燃料電池（DMFC）可用于筆記本電腦、汽車、遙感通訊設(shè)備等，它的一極通入甲醇，

一極通入氧氣；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子（H+）。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二

氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是02+41l++4e-=21W）。下列敘述中不正確的是（）

-+

A.負(fù)極的反應(yīng)式為CH30H+H20-6e=C02t+6H

B.電池的反應(yīng)方程式是2CII：i0II4-302=2C02+4H20

C.電池工作時(shí)，m由正極移向負(fù)極

D.電池工作時(shí)，電子從通入甲醇的一極流出，經(jīng)外電路再?gòu)耐ㄈ胙鯕獾囊粯O流入

答案C

解析首先判斷出通入甲醇的一極失去電子作負(fù)極，通入氧氣的一極得到電子作正極。電池

總反應(yīng)式為2CH2H+302=2C02+4HQ,B項(xiàng)正確；電池總反應(yīng)式減去氧氣在正極的電極反應(yīng)

式，就得到了負(fù)極反應(yīng)式，A項(xiàng)也正確；電池工作時(shí)，移向正極而不是移向負(fù)極，所以C

項(xiàng)錯(cuò)誤。

7.Li-Al/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為2Li++FeS

+2e-^Li2S+Fe

有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中，正確的是（）

A.Li-Al在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為+1價(jià)

B.該電池的電池反應(yīng)式為2Li+FeS=LizS+Fe

C.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al—3e-=AF+

D.充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)izS+Fe—2e-=2Li++FeS

答案B

解析由正極的電極反應(yīng)式知，在負(fù)極上Li失去電子被氧化，所以Li-Al在電池中作為負(fù)

極材料。該材料中Li的化合價(jià)為0價(jià)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Li

-2e-=2Li+,故C項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池的電池反應(yīng)式為正、負(fù)極的電極反應(yīng)式之和：2Li+

FeS=Li2S+Fe,故B項(xiàng)正確；由于充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以陰極的電極反應(yīng)式為2Li

++2e-=2Li,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

三、新型電池的開(kāi)發(fā)利用

8.科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通

入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)爐工下列對(duì)該

燃料電池的說(shuō)法不正確的是（）

A.在熔融電解質(zhì)中，。2-由負(fù)極移向正極

B.該電池的總反應(yīng)是C3HH+502=3C02+4HQ

C.電路中每通過(guò)5mol電子，約有5.6L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙

烷被完全氧化

D.通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為

2-

GHS-20e-+100=3C02+4H20

答案A

解析該燃料電池的化學(xué)原理是C3H8+502=3C02+4HQ,B正確；放電過(guò)程中通入丙烷的電

2-

極為負(fù)極：Calls_20e~+100^3C02+4H20,D正確；通入0?的電極為正極：

一，產(chǎn)生的02-將向負(fù)極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)。

9.美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器的鎂-過(guò)氧化氫燃料電

池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）

A.電池的負(fù)極反應(yīng)式為Mg—2e-^Mg/I|---??—

*=======

C.電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大

電解質(zhì)溶液

（海水+酸性HzO?）

+2+

D.電池總反應(yīng)式是Mg+H202+2U=Mg+2U2O

答案B

-2++-

解析Mg-HG燃料電池中Mg作負(fù)極：Mg-2e=Mg,Pt作正極：H202+2H+2e=2II20,

總反應(yīng)式為Mg+H202+2H+=Mg2++2HO消耗H*,使c(H*)減小，pH增大，且M移向正極。

10.如圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是()

A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化

--

B.裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OH

C.裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生

D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化

答案C

解析A項(xiàng)，該系統(tǒng)有太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)

化為機(jī)械能，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能多種能量轉(zhuǎn)化形式，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)，裝置Y為原電池，負(fù)

極發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)是H?反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)；C項(xiàng)，裝置X為電解池，其作用是將水轉(zhuǎn)化為燃料

(氫氣)和氧化劑(氧氣)，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，化學(xué)能與電能間不可能完全轉(zhuǎn)化，D項(xiàng)錯(cuò)。

［能力提升］

11.某原電池中，電解質(zhì)溶液為KOH(aq),向負(fù)極通入C曲或Al(g),向正極通入6或Ch。

試完成下列問(wèn)題：

(1)當(dāng)分別通入C此和Oz時(shí)：

①正極反應(yīng)：；

②負(fù)極反應(yīng)：;

③電池總反應(yīng)：。

(2)當(dāng)分別通入少量Al(g)和CL時(shí)：

①正極反應(yīng)：；

②負(fù)極反應(yīng)：:

③電池總反應(yīng)：o

答案(1)?302+6H20+12e-=12OH-

②C2H1+160K—12e-=2COt+10壓0

③C2Hl+30,+4Oir=2COt+4H20

⑵①3cl2+6e-=6C「

②2Al(g)-6e-+80ir=2A10；+4I120

-

③2Al(g)+3C12+80H=2A10；+6Cr+4H20

12.科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑，美國(guó)已計(jì)劃將甲醇燃料電池

用于軍事。一種甲醇燃料電池采用伯或碳化鴇作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入

純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。

回答下列問(wèn)題：

(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是。

(2)此電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是,

負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是。

(3)電解液中的上廣向極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是。

(4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料

電池能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是。

答案(1)2CH:i0H+302=2C02+4H20

+-

(2)302+12H+12e=6H20

+

2CH：i0H+2H20-12e-=2C02+12H

(3)正負(fù)極(4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染

解析甲醇燃料電池實(shí)質(zhì)就是利用QhOH燃料在氧氣中反應(yīng)來(lái)提供電能。CHQH作負(fù)極，發(fā)

生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CHQH+2H2—12e-=2C0z+12H+；氧氣在正極的電極反應(yīng)式為

3O2+12H++12e-=6IbO,兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。在電池中，負(fù)極釋放電子傳到正極上，

故H，向正極移動(dòng)。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO2和上0,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

13.常用的鋰電池(鋰是一種堿金屬元素，其相對(duì)原子質(zhì)量為7)。由于它的比能量(單位質(zhì)

量電板材料所能轉(zhuǎn)換的電量)特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年。

它的負(fù)極用金屬鋰制成；電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i+MnO2=LiMnO?。試回答：

(1)鋰電池比能量特別大的原因是o

(2)鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？

請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因：。

答案(1)鋰的摩爾質(zhì)量小

(2)2Li+2H2O=2LiOII+H2t

解析(l)Li的相對(duì)原子質(zhì)量小，因此單位質(zhì)量的Li比其他金屬轉(zhuǎn)換的電量大，即Li電池

的比能量大；(2)Li是一種非?；顫姷慕饘?，用水配制該鋰電池的電解質(zhì)溶液時(shí)，Li能與

上0發(fā)生反應(yīng):2Li+2H2O=2LiOH+H21o

14.化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。

⑴目前常用的裸(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反應(yīng)可以表示為Cd+2NiO(OH)+2HQ兼，

2Ni(0II)2+Cd(0II)2o已知Ni(0H)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說(shuō)法中正確的是

(填字母序號(hào))。

①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)

③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

A.①③B.②④

C.①④D.②③

(2)廢棄的銀鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢保鎘電池可以使一平方米

面積的耕地失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)?/p>

答案(DB

(2)Ni(OH)?和Cd(OH)z能溶于酸性溶液

解析(l)Ni-Cd電池的充、放電條件不相同，因此電池的充、放電反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)。

(2)Ni(0H)z和Cd(OH”在酸性土壤中溶解，生成重金屬離子Ni，+和Ccr,污染土壤。

［拓展探究］

15.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖