2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题62　第二单元　原电池　化学电源

第二单元　原电池　化学电源[考点分布]知识内容考试要求2016年2017年2018年2019年2020年4月10月4月11月4月11月4月1月(1)原电池的概念a      T12 (2)铜­锌原电池的原理及电极反应式b        (3)原电池的构成条件b        (4)常见化学电源cT17     T12 (5)原电池的构造与工作原理，盐桥的作用b T17 T17    (6)判断与设计简单的原电池c        (7)原电池的电极反应式及电池反应方程式b   T17T17T17  (8)原电池的正、负极和电子流向的判断c   T17    (9)银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值b  T17 T17T17T12 　原电池及其工作原理1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2．工作原理(以铜­锌原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu3.原电池正、负极判断方法4．原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成“活泼电极一定作负极”的思维定式。5．只有自发进行的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。可从氧化还原得失电子出发确定原电池的正负电极。题组一原电池工作原理的考查1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。答案：②④⑥⑦⑨2．如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋解析：选B。装置甲为锌片与稀硫酸反应装置，可观察到锌片上有气泡；装置乙为铜锌原电池，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为原电池正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生。锌片为原电池负极，锌失电子，负极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转。故A、C、D正确；甲装置不是原电池，能量变化不是化学能转化为电能，没有产生电流，而乙装置是原电池，原电池中的能量变化为化学能转化为电能，B不正确。题组二原电池正、负极和电子流向的判断3．下列有关原电池的说法中正确的是(　　)A．在内电路中，电子由正极流向负极B．在原电池中，相对较活泼的金属一定作负极，不活泼的金属一定作正极C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化解析：选D。A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。4．(2017·浙江4月选考，T17)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　)A．Zn电极是负极B．Ag2O电极发生还原反应C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2D．放电前后电解质溶液的pH保持不变解析：选D。由银锌电池的反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag知，Zn的化合价升高，被氧化，作负极，其电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。因总反应消耗H2O，使得OH－的浓度增大，所以放电前后电解质溶液的pH增大。5．(2016·浙江4月选考，T17)Mg­H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是(　　)A．石墨电极是该电池的正极B．石墨电极上发生还原反应C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极解析：选D。电子不能流经内电路(电解质溶液)，故D不正确。　原电池原理的应用1．设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。2．比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3．加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如：在Zn与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。4．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。题组原电池原理的应用1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)A．P＞M＞N＞E　　　　　　 B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E   D．E＞P＞M＞N解析：选A。由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是(　　)A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液解析：选D。A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，反应速率减慢，且氢气的生成量会减少，错误；B中加入CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的氢气会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响氢气的生成量，正确。3．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反应式：负极__________________，正极__________________；并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。 答案：Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(合理即可) 画原电池装置图的易错点(1)注明电极材料名称或元素符号。(2)画出电解质溶液，且要标注。(3)不要把盐桥画成导线。(4)应连成闭合回路。　化学电源的工作原理1．电池的种类及特点电池一次电池二次电池燃料电池特点活性物质发生氧化还原反应被消耗到一定程度后，就不能再使用可反复充电和放电能量利用率高，可连续使用，污染轻实例锌锰干电池、银锌钮扣电池等铅蓄电池、锂电池等氢氧燃料电池2.化学电源(1)一次电池(干电池)——银锌钮扣电池银锌钮扣电池以Ag2O和Zn为电极，电解质溶液为KOH溶液。其电极反应式为负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，电池反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。(2)铅蓄电池铅蓄电池是一种二次电池，用途极广，电动自行车、汽车、发电站等都用到它。铅蓄电池的性能优良，价格便宜，可多次充、放电。放电时，铅电极上发生氧化反应，二氧化铅电极上发生还原反应，其电极反应式为负极：Pb－2e－＋SO===PbSO4，正极：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，总的电池反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。充电时则是二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极上发生还原反应，总的电池反应为2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。(3)燃料电池碱性氢氧燃料电池的电极反应式为(KOH为电解质)负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极：O2＋2e－＋H2O===2OH－，电池反应：H2＋O2===H2O。题组一书写化学电源电极反应式1．Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应为_____________________________________________。(2)电池正极发生的电极反应为________________________________________________。解析：分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，负极反应式为4Li－4e－===4Li＋。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。答案：(1)锂　4Li－4e－===4Li＋(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑2．Mg­AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。试书写该电池的正、负极电极反应式：_____________________________________、________________。答案：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－　Mg－2e－===Mg2＋3．铝­空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。负极反应式：________________________________________________________；正极反应式：_________________________________________________________。答案：4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－题组二“一池多变”的燃料电池4．以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式及总反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：_______________________________________________________________；正极：______________________________________________________________；总反应式：____________________________________________________________。(2)碱性介质(如KOH)负极：______________________________________________________________；正极：______________________________________________________________；总反应式：____________________________________________________________。(3)固体电解质(高温下能传导O2－)负极：_____________________________________________________________；正极：_____________________________________________________________；总反应式：__________________________________________________________。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下(正极除O2外还要通入CO2)负极：_________________________________________________________；正极：_____________________________________________________________；总反应式：_____________________________________________________________。答案：(1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O(2)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O(3)CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2O(4)CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O2O2＋8e－＋4CO2===4COCH4＋2O2===CO2＋2H2O (1)阳离子移向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如H＋)；阴离子移向负极，在负极上参与反应，在正极上生成(如OH－、O2－、CO)。(2)“－ne－”是正电荷，“＋ne－”是负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。(3)电池总反应式＝正极反应式＋负极反应式。题组三重要的二次电池5．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。(1)写出放电时的正、负极电极反应式____________________________________________________；__________________________________________________________。(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式_____________________________________________________；___________________________________________________。答案：(1)负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－(2)阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O6．(2019·浙江4月选考，T12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是(　　)A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降解析：选A。甲：Cu电极为正极，氢离子得到电子生成氢气，所以铜电极附近溶液中H＋浓度减小。　带盐桥原电池的专题突破1．盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。2．单池原电池和盐桥原电池的对比(1)相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象都相同。负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。(2)不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，易造成能量损耗。图2中Zn和CuSO4溶液在两个烧杯中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，能避免能量损耗，电流稳定，且持续时间长。(3)关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极。题组一根据装置明确原理1．(2020·湖州高三检测)有关如图所示原电池的叙述不正确的是(　　)A．电子沿导线由Cu片流向Ag片B．正极的电极反应式是Ag＋＋e－===AgC．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液解析：选D。A项，该装置是原电池，铜做负极，银做正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确； B项，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确； C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确； D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。2．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　)A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为导体时，A端低B端高D．当杠杆为导体时，A端高B端低解析：选C。当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。题组二平衡移动与盐桥作用3．(2020·金华高三期末)控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：选D。由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，A、B正确；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。4．如图1、2分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图1烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图2 B烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列叙述中正确的是(　　)A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转B．甲组操作时，溶液颜色变浅C．乙组操作时，C2作正极D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－解析：选D。两装置中发生反应：AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O。当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流计(G)指针不会发生偏转；由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向图2 B烧杯中加入NaOH溶液，消耗H＋，平衡向左移动，B烧杯中AsO在C2极失电子生成AsO，电子沿导线流向C1棒，发生反应：I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。课后达标检测一、选择题1．下列有关电池的说法中正确的是(　　)A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极C．铅蓄电池的负极为PbO2，属于二次电池D．锌锰干电池中，锌电极是负极答案：D2．(2020·杭州二中选考模拟)若将反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑设计成原电池(装置如下)，则下列说法正确的是(　　)A．d溶液是稀硫酸　　　　　 B．c溶液颜色变蓝C．b极发生氧化反应   D．a极是铜棒解析：选A。从图示中的电流方向可以看出，a极为负极，b极为正极。故c溶液可为硫酸锌溶液，d溶液为稀硫酸，A项正确；因c溶液可为硫酸锌溶液，故它是无色的，B项错误；b为电池的正极，发生的是还原反应，C项错误；a极为锌棒，D项错误。3．银锌纽扣电池的构造如图所示。其电池反应方程式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。下列说法正确的是(　　)A．锌粉为正极B．Ag2O发生氧化反应C．电池工作时，电子从锌粉经KOH溶液流向Ag2OD．正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－答案：D4．(2017·浙江11月选考，T17)金属(M)­空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．电池反应2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2答案：B5．氢氧燃料电池构造如图所示。其电池反应方程式为2H2＋O2===2H2O。下列说法不正确的是(　　)A．多孔金属a作负极B．多孔金属b上，O2发生还原反应C．电池工作时，电解质溶液中OH－移向a极D．正极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O答案：D6．(2020·嘉兴高三选考测试)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)A．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋B．该电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2OC．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析：选A。本题的关键是读图。由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH出来的是CH3COOH，负极的电极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A错误；氧气为正极，酸性条件下生成H2O，B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量越高，转移的电子数越多，电流越大，D正确。7.(2020·温州选考一模)某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)A．a极为负极B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．电解质溶液中的OH－ 移向a极D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH将变大解析：选D。A.该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a极为负极，故A正确；B.氧气在正极上得电子生成氢氧根离子， b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正确；C.碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，电解质溶液中的OH－ 移向a极，故C正确；D.该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，则pH减小，故D错误。8．(2020·浙江名校联考)一种由甲醇(CH3OH)、氧气、氢氧化钾溶液组成的新型电池，其总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。下列关于该电池的推断正确的是(　　)A．负极发生：O2＋2H2O－4e－===4OH－B．电子由正极流出经外电路流入负极C．甲醇发生还原反应D．电池工作一段时间后，电解质溶液中氢氧化钾的物质的量浓度降低解析：选D。碱性甲醇燃料电池，负极通甲醇，正极通氧气。负极上甲醇被氧化，发生氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A、C项错误；原电池中电子由负极流出经外电路流入正极，B项错误；根据总反应可知，电池工作过程中需要消耗OH－，故电池工作一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量浓度降低，D项正确。9．(2020·浙江杭十四中月考)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(　　)A．正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：选D。根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl可知，Ag失电子，作负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。A.正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，故A错误；B.放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，故B错误；C.根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；D.放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧会有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故D正确。10．(2018·浙江4月选考，T17)锂(Li)­空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．金属锂作负极，发生氧化反应B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动C．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH解析：选C。A项中，锂(Li)­空气电池中金属锂在反应中是还原剂作负极，发生氧化反应，正确；B项中，负极的电极反应是Li－e－===Li＋，生成的Li＋移向正极，即通过有机电解质向水溶液处移动，正确；C项中，由于存在水溶液，水参与了正极的电极反应，电极反应应该是O2＋4e－＋2H2O===4OH－，不正确；D项中，综合负极的电极反应和正极的电极反应，电池总反应是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，正确。11．(2018·浙江11月选考，T17)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池的总反应是2H2＋O2===2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动解析：选C。观察“全氢电池”的工作原理图示可知，将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，左边吸附层是H2进入的一极，属于负极，发生氧化反应，则右边吸附层为正极，发生还原反应，A选项正确；H2进入的一极是负极，由于是在NaOH溶液的环境中，所以负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－ ===2H2O，B选项正确；电子经外电路，由燃料电池的负极到达正极，与氢离子(质子)结合为H2，所以不存在2H2＋O2 ===2H2O，电池的总反应是HClO4＋NaOH===NaClO4＋H2O(H2在反应前后被消去)，C选项不正确；在原电池中，由于右侧消耗氢离子(质子)，左侧产生氢离子(质子)，为了平衡电荷，电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动，D选项正确。二、非选择题12．用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。①作负极的物质是________________。②正极的电极反应式是___________________________________________________。(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO的去除率和pH，结果如下：初始pHpH＝2.5pH＝4.5NO的去除率接近100%<50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH由2.5变为4.5时，NO的去除率降低，是因为生成了较多的不导电的FeO(OH)，写出生成FeO(OH)的离子方程式：____________________________________________。解析：(1)由题图可知，Fe失电子，被氧化，作负极，正极是NO得电子变成NH。(2)pH增大，促进Fe3＋水解生成FeO(OH)，从而使NO的去除率降低，生成FeO(OH)的离子方程式为Fe3＋＋2H2OFeO(OH)＋3H＋。答案：(1)①Fe(或铁)　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O(2)Fe3＋＋2H2OFeO(OH)＋3H＋13.如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：(1)电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式是________________________。(2)电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极，其电极反应式可用总反应式：CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O和正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－做差而得。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。答案：(1)a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O(2)减小14．(2020·丽水选考模拟)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是________。A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)2＋Cd(OH)2Cd＋2NiOOH＋2H2O。已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________。A．以上反应是可逆反应B．反应环境为碱性C．电池放电时Cd作负极D．该电池是一种二次电池(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。①a电极是电源的________极；②若该电池为飞行员提供了360 kg的水，则电路中通过了________mol电子。解析：(1)B项二次电池可以多次使用，但不可能无限次重复使用。C项氧气可用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料。D项废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。(2)两个方向的反应条件不同，不能称为可逆反应。(3)②电路中通过的电子的物质的量为(360 000 g÷18 g·mol－1)×2＝40 000 mol。答案：(1)A　(2)BCD　(3)①负　②40 000