第四章第二節基礎鞏固1．下列有關電池的敘述正確的是eq\x(導學號68732701)(B)A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細B．氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化C．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅D．氫氧燃料電池可將熱能直接轉變為電能解析：選項原因分析結論A鋅錳干電池工作后碳棒不變×B氫氧燃料電池工作時都是負極發生氧化反應，H2－2e－=2H＋√C太陽能電池的主要材料是高純度的硅×D氫氧燃料電池是將化學能轉變為電能×2.已知空氣—鋅電池的電極反應式為：(鋅)Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，(石墨)eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－，據此判斷鋅片是eq\x(導學號68732702)(A)A．負極，并被氧化 B．負極，并被還原C．正極，并被氧化 D．正極，并被還原解析：負極為失電子的活潑金屬，發生氧化反應。3．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池中發電。該電池負極反應為eq\x(導學號68732703)(C)A．H2＋2OH－－2e－=2H2O B．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：負極失去電子發生氧化反應，在酸性條件下，氫氣失去電子生成H＋，C正確。4．如圖是一種應用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質，SO(CH3)2是溶劑，反應原理是4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S。下列說法不正確的是eq\x(導學號68732704)(C)A．該裝置將化學能轉化為電能B．電子移動方向是由a極流向b極C．可以用水代替SO(CH3)2作溶劑D．b極反應式是FeS2＋4Li＋＋4e－=Fe＋2Li2S解析：Li作負極發生Li－e－=Li＋，正極FeS2中鐵的化合價由＋2價降低到0價、硫由－1價降低到－2價，電極反應式為FeS2＋4e－＋4Li＋=Fe＋2Li2S；水與Li發生反應，C選項錯誤。5．科學家成功開發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，電解質是固態氧化物，在熔融狀態下能傳導O2－。下列對該燃料電池的說法不正確的是eq\x(導學號68732705)(A)A．在熔融電解質中，O2－由負極移向正極B．該電池的總反應是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2OC．電路中每通過5mol電子，約有5.6D．通入丙烷的電極為電池負極，發生的電極反應為：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O解析：該燃料電池的化學反應原理是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2O，B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負極：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O，C正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－=2O2－，產生的O2－將向負極移動，A項錯。6．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是eq\x(導學號68732706)(B)A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區向負極區遷移D．在電池反應中，每消耗1mol氧氣理論上能生成標準狀況下CO2氣體eq\f,6)L解析：微生物燃料電池只能在常溫下工作，A錯；放電過程為原電池反應，H＋應向正極遷移，C錯；由電池反應C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O知，每消耗1molO2理論上生成1molCO2，即標況下22.47．如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH－Ni電池)。下列有關說法不正確的是eq\x(導學號68732707)(C)A．放電時正極反應為：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．電池的電解液可為KOH溶液C．充電時負極反應為：MH＋OH－－e－=H2O＋MD．MH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高解析：鎳氫電池中主要為KOH作電解液，充電時，陽極反應：Ni(OH)2＋OH－=NiO(OH)＋H2O＋e－，陰極反應：M＋H2O＋e－=MH＋OH－，總反應為M＋Ni(OH)2＝MH＋NiO(OH)；放電時，正極：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，負極：MH＋OH－－e－=M＋H2O，總反應為MH＋NiO(OH)=M＋Ni(OH)2。以上各式中M為金屬合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金。A．放電時，正極：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，故A正確；B．為了防止MH被氫離子氧化，鎳氫電池中電解液為堿性溶液，主要為KOH作電解液，故B正確；C．充電時，負極作陰極，陰極反應為M＋H2O＋e－＝MH＋OH－，故C錯誤；D．M為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金，儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高，故D正確。8．(1)美國“阿波羅”宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池，其構造如下圖所示：KOH作電解質，其反應為：2H2＋O2=2H2O，則負極通入的是__H2__，電極反應式為：__2H2＋4OH－－4e－=4H2O__；正極通入的是__O2__，電極反應式為：__O2＋2H2O＋4e－=4OH－__。(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質，則電極反應式為：負極__2H2－4e－=4H＋__，正極__O2＋4H＋＋4e－=2H2O__。(3)如把H2改為CH4，KOH作導電物質，則電極反應式為：負極__CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O__，正極__2O2＋4H2O＋8e－=8OH－__。eq\x(導學號68732708)解析：根據原電池的原理，負極發生氧化反應，電子流出；正極發生還原反應，電子流入；燃料電池燃料為負極，氧化劑為正極。(1)KOH作電解質，則負極通入的是H2，因為電解質溶液顯堿性，所以氫氣失去電子變成H＋后將與OH－結合生成水，電極反應式為：2H2＋4OH－－4e－=4H2O。正極通入的是O2，氧氣得到電子變成O2－后將與H2O結合生成OH－，電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(2)稀H2SO4作電解質時，溶液顯酸性，所以氧氣得到電子變成O2－后將與H＋結合生成水，正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，負極反應為2H2－4e－=4H＋。(3)把H2改為CH4，KOH作導電物質，則負極通入的是CH4，因為電解質溶液顯堿性，所以甲烷失去電子后將與OH－反應生成水和COeq\o\al(2－,3)，利用反應前后電荷守恒，配平負極反應方程式：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。9．氯鋁電池是一種新型的燃料電池，電解質溶液是KOH溶液，試回答下列問題：eq\x(導學號68732709)(1)通入氯氣的電極是__正__極(填“正”或“負”)，電極反應式為：__3Cl2＋6e－=6Cl－__。(2)加入鋁的電極是__負__極(填“正”或“負”)，電極反應式為：__2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O__。(3)電子從__Al__極流向__Cl2__極(填“Al”或“Cl2”解析：根據Cl2和Al的反應方程式：3Cl2＋2Al=2AlCl3可知，鋁易失電子被氧化，為負極，但電解液為KOH溶液，故負極反應為：2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，Cl2易得電子被還原，為正極，電極反應為3Cl2＋6e－=6Cl－。在外電路中電子從負極(鋁極)流出沿導線流向正極(Cl2極)。素能拓展1．燃料電池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣起反應，將此反應的化學能轉化為電能的裝置，電解質溶液通常是KOH溶液。下列關于甲烷燃燒電池的說法不正確的是eq\x(導學號68732710)(C)A．負極反應式為CH4＋10OH－＋8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OB．正極反應式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－C．隨著不斷放電，電解質溶液堿性不變D．甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率大解析：A、B兩項是正確的；綜合A、B兩項知C項不正確；根據能量轉化的規律，燃燒時產生的熱能是不可能全部轉化為功的，能量利用率不高，而電能轉化為功的效率要大得多，D項正確。2．高效能電池的研發制約電動汽車的推廣。有一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為：2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有關此電池的推斷中正確的是eq\x(導學號68732711)(C)A．負極反應為：14H2O＋7O2＋28e－=28OH－B．放電過程中KOH的物質的量濃度不變C．每消耗1molC2H6，則電路上轉移的電子為14molD．放電一段時間后，負極周圍的pH升高解析：燃料作負極，氧氣作正極，A選項錯誤；由總反應可知放電過程中消耗KOH，B選項錯誤；分析總反應，7個O2參加反應轉移28個電子，C選項正確；負極電極反應式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O，D選項錯誤。3．將兩個鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即可構成CH4燃料電池。已知通入CH4一極的電極反應式是：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O；通入O2一極的電極反應式是：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。下列有關敘述中，不正確的是eq\x(導學號68732712)(B)A．通入CH4的電極為負極 B．正極發生氧化反應C．溶液中的OH－向負極移動 D．工作一段時間后應補充KOH解析：該燃料電池正極發生還原反應，B不正確。根據題中電極反應式知CH4發生氧化反應，通入CH4的電極為負極，A正確；原電池工作時，電解質溶液中陰離子移向負極，C正確；該電池總反應為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，工作時消耗KOH，D正確。4．如圖裝置為某新型燃料電池的工作示意圖，以HCl－NH4Cl溶液為電解質溶液。下列有關說法中正確的是eq\x(導學號68732713)(C)A．通入H2的電極為正極B．該電池的負極反應式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)C．圖中分離出的A物質為NH4ClD．該電池工作一段時間后，溶液的pH減小解析：分析題目中示意圖可得，正極反應式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，負極反應式為：3H2－6e－=6H＋，故A、B項錯誤；電池工作的總反應式為：N2＋3H2＋2H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，消耗H＋，故電池工作一段時間后，溶液的pH增大，故D項錯誤；從電池的總反應式可知最終生成的物質為NH4Cl，則圖中分離出的A物質為NH4Cl，故C項正確。5．市場上經常見到的標記為Li－ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為：Li＋\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))，下列說法不正確的是eq\x(導學號68732714)(D)A．放電時，負極的電極反應式：Li－e－=Li＋B．充電時，既發生氧化反應又發生還原反應C．該電池不能用水溶液作為電解質溶液D．放電過程中Li＋向負極移動解析：A項，Li從零價升至正價，失去電子，作負極，正確；B項，反應逆向進行時，反應物只有一種，化合價既有升，又有降，所以既發生氧化反應又發生還原反應，正確；C項，由于Li可以與水反應，故不能用水溶液作為電解質溶液，正確；D項，原電池中陽離子應遷移至正極得電子，故錯。6．固體離子導體依靠離子遷移傳導電流，Ag＋可以在RbAg4I5晶體中遷移。下圖是一種固體電池。空氣中的O2透過聚四氟乙烯膜與AlI3反應生成I2，Ag和I2作用形成原電池。下列說法中錯誤的是eq\x(導學號68732715)(B)A．I2在石墨上被還原B．石墨電極為負極，銀電極為正極C．Ag＋從負極向正極移動D．銀電極的電極反應式為2Ag－2e－=2Ag＋解析：該電池的總反應式為2Ag＋I2=2AgI，銀電極為負極，電極反應式為2Ag－2e－=2Ag＋；石墨電極為正極，電極反應式為I2＋2e－=2I－，故A、D項均正確，B項錯誤。在原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，C項正確。7．一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為：CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋下列有關說法正確的是eq\x(導學號68732716)(C)A．檢測時，電解質溶液中的H＋向負極移動B．若有mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48C．電池反應的化學方程式為CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正極上發生的反應為O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：在原電池中，電解質溶液中的陽離子應向正極移動，A錯誤；每消耗1molO2，轉移4mol電子，若有mol電子轉移，則在標準狀況下消耗2.24LO2，B錯誤；根據題意，電解質溶液呈酸性，正極上的電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H8．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。請回答：eq\x(導學號68732717)(1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是__由化學能轉變為電能__，在導線中電子流動方向為__由a到b__(用a、b表示)。(2)負極反應式為__2H2＋4OH－－4e－=4H2O(或H2＋2OH－－2e－=2H2O)__。(3)電極表面鍍鉑粉的原因為：__增大電極單位面積吸附H