高中化学人教版 (新课标)必修2第二节 化学能与电能第2课时教学设计

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第2课时　发展中的化学电源


1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘内的青蛙腿，死蛙腿突然颤抖了几下，因而认为有微电流流过，他主张这是生物本身内在的自发电流。伽伐尼的研究成果立即受到了欧洲学术界的普遍赞扬，大家推崇说这是科技史上一件有意义的大发现。
意大利物理学家伏打开始时相信伽伐尼的见解是正确的，但经过反复试验、研究后，终于证明“起电”与动物无关，蛙腿只是一种非常灵敏的“验电器”，而两种不同的金属才是“起电”的关键。他把几十块银片和锌片交替重叠，每对金属之间插入浸渍过盐水的纸片或布条，组成了“电推”即世界上第一个原电池。1800年，伏打将自己发明的“电推”公诸于世。几个月后，伏打带着他的仪器来到了巴黎，正当他准备演讲时，突然一位全副武装的法国军官走上台来，在伏打耳边轻声说：“请等一下开讲，有人要接见你。”伏打一看这架势，忐忑不安地跟着军官来到了后台休息室，推门进去，只见一个小个子的将军向他立正敬礼。伏打定神一看，原来是威名赫赫的拿破仑皇帝。只听拿破仑大声宣布：“你为科学事业做出了伟大的业绩，我宣布授予你侯爵封号，任命你为意大利王国的上议员。”拿破仑是识人才的，伏打的发明具有重大而深远的意义。戴维就用这种电源发现了许多种元素，法拉第用它发现了电解定律，早期的电弧灯、电动机、电报等新技术都是用它作为能源的，它对近代科学技术的发展有着巨大的促进作用。

一、干电池
1．构造示意图

2．工作原理和正负极：
__锌__为负极，发生氧化反应，__石墨棒__为正极，发生还原反应。
3．特点：
一次电池，放电后__不能__充电。
(2)便于携带，价格低。
(3)若将电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上改进，可以制成__碱性__锰电池。
点拨：现代生活中，应用更多的是碱性锌锰电池。
二、充电电池
1．特点：又称__二次__电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
2．实例
电池类型
负极
正极
电解质
铅蓄电池
__Pb__
__PbO2__
__H2SO4__
镍镉电池
__Cd__
NiO(OH)
__KOH__
锂离子电池
__Li__


点拨：实际应用中，充电电池的充放电次数仍有限制。
三、燃料电池
1．构造示意图

2．特点：燃料气体和__氧气__分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。
3．实例

氢氧燃料电池
甲烷燃料电池
负极
__氢气__失电子
__甲烷__失电子
正极
__氧气__得电子
电解质
氢氧化钾或硫酸
点拨：燃料电池中通入氧气的电极为正极，通入可燃物的电极为负极。

1．下列有关电池的叙述正确的是(　D　)
A．水果电池是高效环保的家用电池
B．锌锰干电池是一种常用的二次电池
C．锌锰干电池中碳棒是负极，锌是正极
D．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
解析：水果电池产生的电流微弱，不能作为家用电池，A错误；锌锰干电池是一种常用的一次性电池，其中锌作负极，碳棒作正极；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C错误，D正确。
2．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是(　A　)
A．锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料
B．在外电路中电子从碳棒流向锌外壳
C．电流从锌流到碳棒上
D．在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动
解析：A项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从碳棒流向锌，故错误；D项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故错误。
3．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质)。根据上述已知条件判断，下列结论中正确的是(　D　)
A．电池工作时，Zn为正极，碳为负极
B．电池工作时，Zn被氧化，碳被还原
C．工作时，电子由碳极经过电路流向Zn极
D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器
解析：电池工作时，Zn为负极被氧化，石墨棒为正极，NH在石墨棒上得电子被还原，电子由Zn极经过电路流向石墨电极。
4．微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I－。下列有关说法正确的是(　C　)
A．正极反应：2Li－2e－===2Li＋
B．负极反应：I2＋2e－===2I－
C．总反应是：2Li＋I2===2LiI
D．金属锂作正极
解析：微型锂电池正极反应为I2＋2e－===2I－，负极反应为2Li－2e－===2Li＋，总反应为2Li＋I2===2LiI；锂作负极。
5．下列电池不属于二次电池的是(　D　)
A
B
C
D




手机用锂电池
电动汽车用电池
铅蓄电池
锌锰干电池
解析：四种电池中只有锌锰干电池不属于二次电池，故D项符合题意。
6．(2018·广东深圳高一检测)iPhone手机使用的锂电池以质量轻、能量高而备受关注，目前已成功研制出多种锂电池。某种锂电池的总反应是Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法中正确的是(　C　)
A．MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
C．电池内部产生的MnO向锂电极移动
D．钠比锂更活泼，相同质量的钠作电极比锂提供的电能更多
解析：原电池中，失电子的电极为负极，电池工作时电子由负极Li通过外电路移向正极MnO2，故A、B两项错误；在原电池内部，负极产生的阳离子移向正极区，而阴离子移向负极区，C项正确；由于M(Na)>M(Li)，在相同质量时n(Li)>n(Na)，故Li作电极提供的电能更多。
7．目前汽车上使用的铅蓄电池如图所示，根据图示回答下列问题：

铅蓄电池的负极是__铅__，负极反应式是__Pb－2e－＋SO===PbSO4__，铅蓄电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，则正极反应式为__PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O__。放电过程中溶液的密度__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：正极反应式等于总反应式减去负极反应式，放电过程中消耗了硫酸，故电解液的密度减小。

知识点一　常见化学电源的特点
问题探究：

1．你知道铅蓄电池中的正、负极材料和电解质溶液是什么吗？
2．燃料电池电极有什么特点？
探究提示：1.负极：Pb；正极：PbO2，电解质溶液：稀硫酸。
2．两个电极一般都是惰性电极，本身不包含活泼性物质，只是一个催化转换元件。
知识归纳总结：
几种电池的特点
名称
干电池(一次电池)
充电电池(二次电池)
燃料电池
特点
①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用
②电解质溶液为胶状，不流动
①放电后可再充电使活性物质获得再生
②可以多次充电，重复使用
①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件
②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出
举例
普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等
铅蓄电池、锂电池、镍镉电池
氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等
典例1 (2018·江西宜春宜丰二中检测)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纸包裹作隔膜，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＋2NH＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O，关于锌锰干电池的下列说法中正确的是(　D　)

A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
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
解析：A项，干电池是一次电池，一次电池不能重复使用，因此不能重新充电复原，故错误；B项，该原电池放电时，碳作正极，不被消耗，故错误；C项，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，电子从负极沿导线流向正极，故错误；D项，外电路中每通过0.1 mol电子，消耗锌的物质的量为0.05 mol，锌的质量理论上减小3.25 g，故正确。
〔变式训练1〕 下列说法中正确的是(　C　)
①燃料电池的反应物不是储存在电池的内部
②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池
③锂电池是新一代可充电电池
④燃料电池能量转化率可达100%
A．②③④　　　 B．①②③④
C．①②③ D．①③④
解析：燃料电池的能量转化率理论上可高达85%～90%。
知识点二　化学电源电极反应式的书写
问题探究：1.以30%的KOH溶液作电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？KOH溶液的浓度如何变化？
2．以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？H2SO4的物质的量变化吗？
探究提示：1.正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；总化学反应方程式为2H2＋O2===2H2O，KOH的物质的量浓度减小。
2．正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，总的反应方程式为2H2＋O2===2H2O，H2SO4的物质的量不变。
知识归纳总结：
1．常见化学电源电极反应式：
普通锌锰干电池(如图1)。
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
总反应：Zn＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O

(2)铅蓄电池(如图2)。
负极(Pb)：Pb＋SO－2e－===PbSO4
正极(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
工作原理：放电时，二氧化铅电极上发生还原反应，铅电极发生氧化反应。充电时，二氧化铅电极上发生氧化反应，铅电极发生还原反应。
(3)氢氧燃料电池。

酸性
碱性
负极
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极
O2＋4H＋＋4e－===4H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应
2H2＋O2===2H2O
2．电极反应式的书写
(1)原电池负极反应式的书写。
①较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。
a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。
b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如铅蓄电池负极反应为Pb＋SO－2e－===PbSO4。
②负极本身不反应
氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2－2e－===2H＋；
氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
(2)原电池正极反应式的书写。
书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－。
3．一般电极反应式的书写思路
——
　 ↓
——
↓
——
典例2 (双选)(2016·海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　AD　)
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH－向负极迁移
解析：Zn在反应中化合价升高为负极材料，A正确；K2FeO4为正极材料，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应方程式为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，B错误；该电池放电过程中正极生成OH－，电解质溶液浓度增大，C错误；电池工作时阴离子OH－向负极迁移，D正确。
〔变式训练2〕 (2018·德州高一检测)燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　B　)

A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应的化学方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
解析：a极通H2为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O发生氧化反应，A正确；b极通O2为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B不正确；正负极电极反应式相加得总反应为2H2＋O2===2H2O，C正确；氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D正确。

燃料电池
(1)燃料电池诞生的背景
燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，通过燃料燃烧所释放的热能再转化为电能(如火力发电)，其能量转化率不高。能否利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能，以提高燃料的利用率呢？燃料电池正是在这一思想下研制出来的。
(2)燃料电池的优点
燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。燃料电池的能量转化率理论上可高达85%～90%(现在实际已达到40%～60%)。以H2为燃料时，产物为H2O；以CH4为燃料时，产物为H2O和CO2，CO2的排放量比常规发电厂可减少40%以上。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。
〔即时训练〕
据媒体报道，以氢氧燃料电池为动力的公交车在北京试运行。质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H＋。下列对该燃料电池的描述中正确的是(　C　)
①正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
②负极反应为2H2－4e－===4H＋
③总的化学反应为2H2＋O22H2O
④氢离子通过电解质向正极移动
A．①②③　　　 B．②③④
C．①②④ D．①②③④
解析：此题考查了原电池的基本原理，包括燃料电池的电极反应、总反应及电解液中离子的移动等相关理论。通过分析，③反应条件是点燃，显然是错误的，其余各项均正确。

1．下列关于化学电源的说法正确的是(　D　)
A．干电池放电之后还能再充电
B．充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能
C．充电电池可以无限制地反复放电、充电
D．氢氧燃料电池是一种环境友好电池
解析：A项，干电池是一次性电池，放电之后不能再充电，A错误；B项，充电电池在放电时化学能转化为电能，充电时将电能转化为化学能，B错误；C项，充电电池不能无限制地反复放电、充电，C错误；D项，氢氧燃料电池的生成物是水，是一种环境友好电池，D正确。
2．(2018·永州高一检测)镍—镉(Ni—Cd)可充电电池可以发生如下反应：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是(　A　)
A．Cd　　　　　　 B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
解析：放电时，元素化合价升高失电子的物质为负极材料。
3．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　B　)
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
解析：A错，原电池的正极反应为还原反应，应得电子。B对，根据Ag元素反应前后化合价的变化判断，每生成1 mol Na2Mn5O10时转移2 mol电子。C错，原电池电解质溶液中的阳离子应向正极移动。D错，在该原电池的反应中，Ag失电子发生氧化反应，因此AgCl是氧化产物。
4．(2018·唐山高一检测)一种燃料电池中发生的化学反应为酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(　C　)
A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：该燃料电池的总反应为①2CH3OH＋3O2===4H2O＋2CO2，由于在酸性溶液中正极反应为②O2＋4H＋＋4e－===2H2O，根据电子守恒则负极反应为CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－。
5．(2018·潍坊高一检测)锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高的优点受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法中正确的是(　B　)
A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋
解析：由总反应式Li＋MnO2===LiMnO2可知，锂元素在反应后化合价升高(0→＋1价)，锰元素在反应后化合价降低(＋4价→＋3价)。Li失电子被氧化，在电池中作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋。MnO2在正极上得电子被还原，电极反应式为MnO2＋e－===MnO。
6．(2018·浙江4月学考真题)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(　D　)

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)2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
解析：根据反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，锌元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应生成Zn(OH)2，作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A和C选项都正确；银元素的化合价降低，得电子，发生还原反应生成Ag，作原电池的正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B选项正确；根据总反应式可知，KOH没有参与总反应，但是反应消耗了水，使溶液的体积变小，c(OH－)变大，溶液的pH升高，D选项错误。

基 础 巩 固
一、选择题
1．(2018·吉林东北师大附中期中)按下图装置实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴应表示(　D　)

①n(Ag＋)　②n(NO)　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量
A．①③　 B．②④　
C．②⑤　 D．②
解析：①银离子在银极上得电子，因此n(Ag＋)减小，②硝酸根离子不参与反应，因此n(NO)不变；③a棒铁失电子，质量减小；④b棒银离子得电子生成银单质，质量增大；⑤溶液中每减少1 mol Ag＋，多0.5 mol Fe2＋，质量减小。综上所述，只有n(NO)不变，故D正确。
2．(2018·江苏连云港高一检测)有一种银锌微型纽扣电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，电池总反应为Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO。下列有关叙述中不正确的是(　D　)
A．Zn为负极、Ag2O为正极
B．电池工作时，正极质量逐渐减小
C．电池工作时，电子由Zn极经外电路流向Ag2O极
D．电路中每通过0.2 mol电子，负极的质量理论上减少6.5 g
解析：根据两个电极发生的反应可判断Zn为负极、Ag2O为正极，A项正确；电池工作时，正极Ag2O转变为Ag，质量逐渐减小，B项正确；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，C项正确；负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，故负极的质量逐渐增大，D项错误。
3．镍氢电池的总反应式是H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2，根据此反应式判断，此电池放电时，负极发生反应的物质是(　C　)
A．NiO(OH) B．Ni(OH)2
C．H2 D．H2和NiO(OH)
4．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是(　C　)

A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能
B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应
C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑
D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂
5．汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是(　B　)

A．PbO2是电池的负极
B．Pb是负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增强
二、非选择题
6．如下图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时)]两种。试回答下列问题：

(1)酸式电池的电极反应：负极__2H2－4e－===4H＋__，正极__O2＋4e－＋4H＋===2H2O__；电池总反应：__2H2＋O2===2H2O__。
(2)碱式电池的电极反应：负极__2H2－4e－＋4OH－===4H2O__，正极__O2＋4e－＋2H2O===4OH－__；电池总反应：__2H2＋O2===2H2O__。
7．镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充、放电反应为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。

请回答下列问题：
(1)放电时，还原反应在__b__(填“a”或“b”)极进行，负极的电极反应式为__Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2__，在放电过程中，正极附近的电解质溶液碱性会__增强__(填“增强”或“减弱”)。
(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是__镍镉废旧电池中残留的Cd2＋、Ni2＋等重金属离子易对土壤和水源造成污染__。
能 力 提 升
一、选择题
1．已知空气—锌电池的电极反应为：
锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
石墨：O2＋H2O＋2e－===2OH－
下列说法不正确的是(　D　)
A．锌片作电池的负极
B．氧气在正极发生还原反应
C．每转移1 mol 电子消耗标准状况下氧气的体积为5.6 L
D．放电时，负极产生的OH－不断向正极移动
解析：从空气—锌电池的电极反应可知，锌片是负极，发生氧化反应；石墨是正极，氧气在正极发生还原反应；每转移2 mol电子，消耗0.5 mol O2，每转移1 mol电子消耗0.25 mol O2，转化成标准状况下的体积为5.6 L；放电时，在石墨电极(正极)产生OH－，OH－流向锌片(负极)，在负极和锌发生反应，综合分析，D项符合题意。
2．(2018·浙江嘉兴海盐中学月考)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(　C　)

A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析：太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了光能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D错误；氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B错误；装置X能利用光能实现H2、O2、H2O的循环再生，C正确。
3．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　C　)

A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
解析：A项，锌铜原电池中锅作正极，Cu2＋在正极上得到电子发生还原反应，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，一段时间后，甲池的硫酸根浓度不变，错误；C项，负极溶解的锌离子通过阳离子交换膜进入乙池，且M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，溶液质量增加，正确；D项，由于阳离子交换膜的存在，只是阳离子移动保持电荷守恒，错误。
4．(2018·潍坊高一联考)一种酸性乙醇电池，用磺酸类质子作溶剂，在200℃左右供电时，其效率比甲醇电池高出32倍，电池构造如图所示，电池反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列关于该电池的说法正确的是(　C　)

A．通入乙醇的电极为该电池的正极
B．放电过程中，电源内部的H＋从正极区向负极区迁移
C．该电池的正极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
D．该电池消耗0.2 mol C2H5OH时转移的电子为1.2 mol
5．将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是(　B　)

A．Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2＋
B．铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理
C．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的
D．Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出
解析：A错，在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，而镁和氢氧化钠溶液不能发生氧化还原反应。B对，由于铝片表面的氧化膜也能与NaOH溶液反应，因此不必处理。C错，该装置外电路，是由电子的定向移动形成电流，而内电路是由溶液中自由移动的离子的定向移动形成电流。D错，在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀生成。
6．Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。

该电池工作时，下列说法正确的是(　C　)
A．Mg电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH增大
D．溶液中Cl－向正极移动
解析：A项中Mg电极应为电池负极；B项中H2O2在石墨电极上得电子，发生还原反应；C项中石墨电极处的电极反应式为：H2O2＋2e－===2OH－；D项中溶液中Cl－应向负极移动。
二、非选择题
7．(2018·湖南五市十校教改共同体联考)某学习小组依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计成的原电池如图所示，则负极发生的电极反应为__Cu－2e－===Cu2＋__；当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某电极增重了5.4 g，则该原电池反应共转移的电子数目是__0.05NA(或3.01×1022)__。

解析：(1)由反应“2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。(2)当银电极质量增加5.4 g时，n(Ag)＝＝0.05 mol，根据电极反应Ag＋＋e－===Ag，可知导线中通过的电子的物质的量为0.05 mol，数目为3.01×1022。
8．Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。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__锂__，发生的电极反应为__Li－e－===Li＋__；
(2)电池正极发生的电极反应为__2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2__；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是__出现白雾，有刺激性气味气体生成__，反应的化学方程式为__SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑__；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是__锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应__。
解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Li－e－===Li＋。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。(4)因电池的负极材料Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应，故该电池的组装必须在无水、无氧的条件下进行。