2019年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 考點(diǎn)掃描 專題17 原電池和化學(xué)電源學(xué)案.doc

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專題17 原電池和化學(xué)電源 【復(fù)習(xí)目標(biāo)】 1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。 2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 【考情分析】近幾年的高考試題主要圍繞著原電池工作原理及應(yīng)用進(jìn)行命題，考查原電池工作原理往往以新型能源電池或燃料電池為載體，考查原電池正負(fù)極的判斷、電極反應(yīng)的書寫、電子或電流的方向及溶液pH的變化等；原電池的應(yīng)用主要考查原電池的設(shè)計(jì)、電化學(xué)腐蝕及解釋某些化學(xué)現(xiàn)象等，主要以選擇題、填空題形式出現(xiàn)。 【考點(diǎn)過關(guān)】 考點(diǎn)一原電池及工作原理 概念 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng) 構(gòu)成條件 能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)) 般是活潑性不同的兩電極(金屬或非金屬) 形成閉合回路需三個(gè)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 工作原理 反應(yīng)原理 負(fù)極 正極 鋅片 銅片 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電子由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片 電流由Cu片沿導(dǎo)線流向Zn片 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極 鹽橋的作用 鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路，鹽橋既構(gòu)成了閉合回路，又能阻止反應(yīng)物的直接接觸，使能量利用轉(zhuǎn)化更高效 電極的確定 對于金屬、金屬電極，通常較活潑的金屬是負(fù)極，較不活潑的金屬是正極，如原電池：Zn—Cu—CuSO4中，Zn作負(fù)極，Cu作正極，Al—Mg——KOH中，Al作負(fù)極，Mg作正極；對于金屬、非金屬電極，金屬作負(fù)極，非金屬作正極；對于金屬、化合物電極，金屬作負(fù)極，化合物作正極 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) 若不電極斷溶解或質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，通常為原電池的負(fù)極，若原電池電極上有氣體生成、電極質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變，該電極發(fā)生還原反應(yīng)，通常為原電池的正極 電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極,電子流出的一極為負(fù)極，流入的一極為正極；電流是由正極流向負(fù)極，電流流出的一極為正極，流入的一極為負(fù)極；在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向正極，陰離子移向是負(fù)極 原理的應(yīng)用 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快 兩種金屬分別作原電池的兩極，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極 設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源，設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以，電解質(zhì)溶液一般能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣) 【考點(diǎn)演練】下列說法正確的是 。 ①電池工作時(shí)，負(fù)極失去的電子均通過溶液轉(zhuǎn)移到正極上 ②在原電池中失去電子的一極是陰極，發(fā)生的是還原反應(yīng) ③原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成 ④鋁比鐵活潑，但鋁制品比鐵制品在空氣中耐腐蝕 ⑤將鋁片和鎂片用導(dǎo)線連接后，插入盛有NaOH溶液，鋁作負(fù)極 ⑥電池工作時(shí)，電子通過外電路從正極流向負(fù)極 ⑦原電池工作時(shí)，正極和負(fù)極上發(fā)生的都是氧化還原反應(yīng) ⑧鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時(shí)，鋅片上有6.5 g鋅溶解，正極上就有0.1 g氫氣生成 ⑨原電池工作時(shí)，溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng) ⑩鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 ?鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子 ?原電池裝置中，電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)作原電池的負(fù)極 答案：④⑤⑩ 考點(diǎn)二化學(xué)電源 （1）化學(xué)電源的類型 一次電池 堿性鋅錳電池 正極反應(yīng)式：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH +2OH－ 負(fù)極反應(yīng)式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2 總反應(yīng)方程式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 鋅銀電池 正極反應(yīng)式：Ag2O + H2O+ 2e－ = 2Ag + 2OH－ 負(fù)極反應(yīng)式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2 總反應(yīng)方程式：Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag 二次電池 放電 正極反應(yīng)式：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e-＝PbSO4↓＋2H2O 負(fù)極反應(yīng)式：Pb＋SO42－－2e-＝PbSO4↓ 充電 陽極反應(yīng)式：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+＋SO42－ 陰極反應(yīng)式：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42－ 總反應(yīng)方程式 PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O 燃料電池 酸性環(huán)境 正極反應(yīng)式：O2+4H++4e-=2H2O 負(fù)極反應(yīng)式：2H2-4e-=4H+ 堿性環(huán)境 正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH- 負(fù)極反應(yīng)式：2H2-4e-+4OH-=4H2O 固體電解質(zhì) （能傳導(dǎo)O2－） 正極反應(yīng)式：O2＋4e－===2O2－ 負(fù)極反應(yīng)式：2H2-4e-+2O2－=4H2O 熔融碳酸鹽 (熔融K2CO3) 正極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－===2CO 負(fù)極反應(yīng)式：2H2-4e-+2 CO=4H2O＋2CO2 總反應(yīng)方程式 2H2+O2=2H2O （2）電極反應(yīng)式書寫 寫總反應(yīng)式 CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中總反應(yīng)方程式：CH3OCH3＋3O2 ===2CO2＋3H2O 確定正負(fù)極 在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是氧化劑，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是還原劑 寫電極反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 正極反應(yīng)式：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 書寫技巧 若某電極反應(yīng)式較難寫時(shí)，可先寫出較易的電極反應(yīng)式，用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式 【考點(diǎn)演練】寫出下列反應(yīng)的電極反應(yīng)式。 （1）鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72－的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2 O72－轉(zhuǎn)化為Cr3+，其電極反應(yīng)式為 。 (2) 下圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖 (a、b均為多孔性Pt電極)。b電極是 (填“正”或“負(fù)”)極, a電極上的電極反應(yīng)式為 。 (3) 開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC工作原理如下圖所示,通入a氣體的電極是原電池的 極(填“正”或“負(fù)”),其電極反應(yīng)式為 。 (4) 以Al和NiO(OH)為電極,NaOH溶液為電解液組成一種新型電池,放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。 (5) 與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為 ,該電池總反應(yīng)的離子方程式為 。 (6) Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下，H2O2在石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。 (7) 鋁電池性能優(yōu)越，Al-AgO電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如下圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (8)以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過程中石墨Ⅰ電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，則該電極的電極反應(yīng)式為 。 (9)近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極,電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下, Pt(a)電極是電池的 極,電極反應(yīng)式為 ,Pt(b)電極發(fā)生 (填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)式為 ,電池的總反應(yīng)式為 。 (10) 下圖是利用微生物燃料電池處理工業(yè)含酚廢水的原理示意圖, 電極a附近發(fā)生的反應(yīng)是 。 2FeO42—+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-。(6) 石墨電極為正極，H2O2發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-，電極反應(yīng)式為H2O2+2e-=2OH-。(7) 鋁作負(fù)極，失電子被氧化，在堿性溶液中生成NaAlO2，AgO作正極，得電子被還原為Ag，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，所以其電池反應(yīng)式為 2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O。(8) 因?yàn)槭姌OⅡ上通入的O2得電子，故在石墨電極Ⅰ上NO2失電子，與遷移過來的N結(jié)合生成+5價(jià)N O32－的氧化物N2O5，電極反應(yīng)式為NO2+ NO32－-e-=N2O5。(9) 從示意圖中可以看出電極Pt(a)上CH3OH轉(zhuǎn)化為CO2,發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,酸性介質(zhì)中電極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+;Pt(b)電極上O2得電子發(fā)生還原反應(yīng),為正極,電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O。（10）燃料電池是原電池,可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,A正確;燃料電池中通入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng),是正極,加燃料的一極發(fā)生氧化反應(yīng),是負(fù)極,電極b發(fā)生的反應(yīng)為4H++O2+4e-=2H2O,氫離子被消耗,pH增大,C錯(cuò)誤;電極a是苯酚被氧化生成CO2和H+,電極反應(yīng)式為C6H6O-28e-+11H2O6CO2↑+28H+。 答案： (1) Cr2O72－+6e-+14H+=2Cr3++7H2O (2) 正 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ (3) 負(fù)CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ (4) Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2 (5) FeO42—+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH- 2FeO42—+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH- (6) H2O2+2e-=2OH- (7) 2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O (8) NO2+ NO32－-e-=N2O5 (9) 負(fù) CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+還原 O2+4H++4e-=2H2O 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O （10）C6H6O-28e-+11H2O6CO2↑+28H+ 【過關(guān)練習(xí)】 1.（2018年高考全國卷Ⅱ）我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)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：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯(cuò)誤的是 A. 放電時(shí)，ClO4－向負(fù)極移動(dòng) B. 充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2 C. 放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2+4e? ＝2CO32－+C D. 充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na++e?＝Na 的氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2CO32－+C－4e?＝3CO2，D錯(cuò)誤。答案：D 2.（2018年高考全國卷Ⅲ）一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x（x=0或1）。下列說法正確的是 A．放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極 B．放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移 D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2-x=2Li+（1-）O2 解析：本題考查化學(xué)電源。鋰—空氣電池中，鋰做負(fù)極，多孔碳材料做正極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電子由負(fù)極流向正極，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，鋰離子向陰極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，電池總反應(yīng)為：2Li+（1—0.5x）O2=Li2O2—x，則充電時(shí)總反應(yīng)為Li2O2—x=2Li+（1—0.5x）O2，D正確。答案：D 3.（2017年高考全國卷Ⅲ）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯(cuò)誤的是 A．電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4 B．電池工作時(shí)，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D．電池充電時(shí)間越長，電池中Li2S2的量越多 生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Li﹣e﹣=Li+，Li+移向正極，所以a是正極，發(fā)生還原反應(yīng)：S8+2e﹣=S82﹣，S82﹣+2Li+=Li2S8，3Li2S8+2Li++2e﹣=4Li2S6，2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，Li2S4+2Li++2e﹣=2Li2S2，據(jù)分析可知正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4，故A正確；B．負(fù)極反應(yīng)為：Li﹣e﹣=Li+，當(dāng)外電路流過0.02mol電子時(shí)，消耗的鋰為0.02mol，負(fù)極減重的質(zhì)量為0.02mol7g/mol=0.14g，故B正確；C．硫作為不導(dǎo)電的物質(zhì)，導(dǎo)電性非常差，而石墨烯的特性是室溫下導(dǎo)電最好的材料，則石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性，故C正確；D．充電時(shí)a為陽極，與放電時(shí)的電極反應(yīng)相反，則充電時(shí)間越長，電池中的Li2S2量就會(huì)越少，故D錯(cuò)誤。答案：D 4.（烏魯木齊市2018屆高三下學(xué)期4月第二次診斷性測驗(yàn)）一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作充電電池( 如圖所示)的碳電極，該電池的電解質(zhì)溶液為6 mol/L KOH溶液，下列說法中正確的是 A．放電時(shí)鎳電極反應(yīng)為:NiOOH +H2O +e-=Ni(OH)2 +OH- B．放電時(shí)碳電極反應(yīng)為:2H+ +2e-= H2 ↑ C．充電時(shí)將碳電極與電源的正極相連 D．充電時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng) 5.（江西省九所重點(diǎn)中學(xué)2018屆高三聯(lián)合考試）根據(jù)反應(yīng)KMnO4＋FeSO4＋H2SO4→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O（未配平）設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 molL－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下列說法不正確的是( ) A. 石墨b是原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) B. 甲燒杯中的電極反應(yīng)式：MnO4-＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O C. 電池工作時(shí)，鹽橋中的陰陽離子分別向乙甲燒杯中移動(dòng)，保持溶液中的電荷平衡 D. 忽略溶液體積變化，F(xiàn)e2(SO4)3濃度變?yōu)?.5 mol/L，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol 6. （延邊州2018屆高三質(zhì)量檢測）LiFePO4電池廣泛用于電動(dòng)車。電池反應(yīng): FePO4LiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列說法正確的是 選項(xiàng) 放電過程 充電過程 A Li+向電池的正極遷移 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 B 可以加入磷酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率 陽極的電極反應(yīng)式為LiFePO4- e-= FePO4 +Li+ C 若正極增加7g，則有NA個(gè)電子經(jīng)電解質(zhì)由負(fù)極流向正極 陽極材料的質(zhì)量不斷減少 D 若有nmol的Li+遷移，則理論上負(fù)極失去nmol電子 陰極的電極反應(yīng)式為Li++e-= Li 解析：A、充電過程是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，故A錯(cuò)誤；B、Li屬于活潑金屬，加入磷酸，Li會(huì)與磷酸反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)原電池的工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，電子不通過電解質(zhì)，故C錯(cuò)誤；D、負(fù)極反應(yīng)式為：Li－e－=Li＋，轉(zhuǎn)移nmolLi＋，說明通過電子物質(zhì)的量為nmol，即Li失去電子nmol，充電時(shí)，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，即陰極反應(yīng)式為Li＋＋e－=Li，故D正確。答案：D 7.（河南省八市2018屆高三上學(xué)期第一次測評）近年來有多個(gè)品牌的手機(jī)電池曾發(fā)生爆炸事故，公眾對電池安全性的重視程度越來越高，燃料電池作為安全性能較好的一類化學(xué)電源得到了更快的發(fā)展。 一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示，工作時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定無污染的物質(zhì)。下列說法不正確的是（ ） A. M極生成氮?dú)馇译姌O附近pH降低 B. 負(fù)極上每消耗1molN2H4，會(huì)有4molH+通過質(zhì)子交換膜 C. 正極的電極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=2H2O D. d口流出的液體是蒸餾水 8. (1)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，“水”電池在放電時(shí)：①該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________________。②Na＋不斷向“水”電池的________極移動(dòng)。③每有 1 mol 電子轉(zhuǎn)移，生成_______mol Na2Mn5O10。 (2)如圖為鈉高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為 320 ℃ 左右，電池反應(yīng)為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是_____________________________。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉高能電池的理論放電量是鉛蓄電池的______倍。 (3)如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測。則該電池的負(fù)極反應(yīng)為_______________，正極反應(yīng)為____________。 答案：(1)①Ag＋Cl－－e－===AgCl ②正 ③0.5(2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx) 導(dǎo)電和隔離鈉與硫 4.5(3)CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O 9. 如圖是原電池的裝置圖。請回答： (1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________________________________________________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。 (2)若需將反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)極)極材料為________，B(正極)極材料為________，溶液C為________。 (3)若C為CuCl2溶液，Zn是________極，Cu極發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)為_____________。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為______________________。若線路中轉(zhuǎn)移 2 mol 電子，則上述CH3OH燃料電池中消耗的O2在標(biāo)況下的體積為________L。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 升高(2)Cu 石墨 FeCl3溶液(合理即可) (3)負(fù) 還原 Cu2＋＋2e－===Cu 變小(4)負(fù)極 CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 11.2 10. (1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中。如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置： ①該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為 ；若維持電流強(qiáng)度為1 A，電池工作十分鐘，理論消耗Zn g(已知F＝96 500 Cmol－1)。②鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向 (填“左”或“右”)移動(dòng)；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向 (填“左”或“右”)移動(dòng)。③圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有 。 (2)有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如下圖所示，電池正極的電極反應(yīng)式是 ， A是 。 (3)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如下圖所示。該電池中O2－可以在固體介質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動(dòng)，工作時(shí)O2－的移動(dòng)方向 (填“從a到b”或“從b到a”)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。 答案：(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－ 0.2②右 左③使用時(shí)間長、工作電壓穩(wěn)定(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH 氯化銨(3)從b到a CO＋O2－－2e－===CO2 11. (1)某研究性學(xué)習(xí)小組為探究Fe3＋與Ag反應(yīng)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng))。 ①K閉合時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，石墨作 (填“正極”或“負(fù)極”)。 ②當(dāng)指針歸零后，向左側(cè)U形管中滴加幾滴FeCl2濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)，寫出此時(shí)銀電極的反應(yīng)式： 。 ③結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析，寫出Fe3＋和Ag反應(yīng)的離子方程式： 。 ④丙同學(xué)進(jìn)一步驗(yàn)證其結(jié)論：當(dāng)指針歸零后，向右側(cè)U形管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液，可觀察到的現(xiàn)象是 。 (2)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示： ①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)式是 。 ②若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是 。 (3)鈷酸鋰電池的正極采用鈷酸鋰(LiCoO2)，負(fù)極采用金屬鋰和碳的復(fù)合材料，該電池充放電時(shí)的總反應(yīng)式：LiCoO2＋6CLi1－xCoO2＋LixC6，寫出放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng) 。 (4)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 ①放電過程中，Li＋向 (填“負(fù)極”或“正極”)移動(dòng)。②負(fù)極反應(yīng)式為 。③電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，理論上生成 g Pb。 (5)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如下圖所示。 ①a電極的電極反應(yīng)式是 ；②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是 。 (4)根據(jù)方程式，電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。(5)①a電極是通入NH3的電極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極作負(fù)極，電極反應(yīng)式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，是由于發(fā)生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反應(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補(bǔ)充KOH。 答案：(1)①正極 ②Ag＋＋e－===Ag ③Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋ ④出現(xiàn)白色沉淀，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)(2)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋②HS－、SO離子濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子(3)LixC6－xe－===C6＋xLi＋(4)①正極 ②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 ③20.7(5)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O②由于發(fā)生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反應(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補(bǔ)充KOH