2021高考化学一轮复习专题6第2讲原电池化学电源学案新人教版

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文档介绍

2021高考化学一轮复习专题6第2讲原电池化学电源学案新人教版

第2讲 原电池 化学电源 ‎[考纲要求]‎ ‎1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。‎  原电池工作原理 ‎1.原电池:将______转化为____的装置。‎ ‎2.构成条件 ‎(1)能自发地发生氧化还原反应(原电池必备条件)。‎ ‎(2)两个__________的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。‎ ‎①负极:活泼性较强的金属。‎ ‎②正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属。‎ ‎(3)电极均插入电解质溶液中。‎ ‎(4)构成________(两电极接触或用导线连接)。‎ ‎3.工作原理 ‎(以锌铜原电池为例)‎ 装置图 电极名称 负极 正极 电极材料 ‎______片 ‎______片 电极反应 ‎______________‎ ‎______________‎ 反应类型 ‎____反应 ‎____反应 电子流向 由______片沿导线流向______片 离子迁移方向 阴离子向______迁移;‎ 阳离子向____迁移 电池反应方程式 ‎____________‎ ‎[回扣判断](正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎(1)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强(  )‎ ‎(2)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应(  )‎ ‎(3)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长(  )‎ 20‎ ‎(4)在“锌-硫酸铜溶液-铜”原电池中,锌为负极,发生还原反应(  )‎ ‎(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动(  )‎ ‎(6)原电池放电时,电流方向由电源的负极流向正极(  )‎ ‎[重点提醒]‎ ‎ 两种原电池装置的不同点 名称 单液原电池 双液原电池 装 置 图 两类 装置 的不 同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,持续时间长 备注 盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻,有导电和平衡电荷作用。‎ 对点速练 练点一 原电池基础判断 ‎1.如图所示是一位同学在测试水果电池,下列有关说法错误的是(  )‎ A.若金属片A是正极,则该金属片上会产生H2‎ B.水果电池的化学能转化为电能 C.此水果发电的原理是电磁感应 D.金属片A、B可以一个是铜片,另一个是铁片 ‎2.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(  )‎ 20‎ A.(1)(2)中Mg作负极,(3)(4)中Fe作负极 B.(2)中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑‎ C.(3)中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+‎ D.(4)中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑‎ 练点二 盐桥原电池 ‎3.有关下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.正极的电极反应是Ag++e-===Ag C.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 ‎4.根据下图,下列判断中正确的是(  )‎ A.烧杯a中的溶液pH降低 B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-===H2↑‎ D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-===Cl2↑‎ 练点三 创新型原电池 ‎5.利用如图所示原电池可测量空气中Cl2含量,其中电解质是Ag+可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是(  )‎ 20‎ A.电子经外电路流向Pt电极 B.电池工作时,电解质中Ag+数目减少 C.正极反应:Cl2+2e-+2Ag+===2AgCl D.空气中c(Cl2)越大,Ag极消耗速率越快 ‎6.气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图:气体扩散进入传感器,在敏感电极上发生反应,传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是(  )‎ 待测气体 部分电极反应产物 NO2‎ NO Cl2‎ HCl CO CO2‎ H2S H2SO4‎ A.上述气体检测时,敏感电极均作电池正极 B.检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时,传感器上产生的电流大小相同 C.检测H2S时,对电极充入空气,对电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-‎ D.检测Cl2时,敏感电极的电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-‎ 练点四 原电池的设计 ‎7.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2O>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(  )‎ A.甲烧杯的溶液中发生还原反应 B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-===Cr2O+14H+‎ C.外电路的电流方向是从b到a D.电池工作时,盐桥中的SO移向乙烧杯 技能归纳 20‎ ‎ 1.正、负极的判断方法 ‎ 2.原电池的设计和制作 ‎ 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。‎ ‎ 如:根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2‎ ‎ 设计的原电池为:‎  化学电源 ‎1.一次电池 碱 性 锌 锰 干 电 池 负极材料:Zn 电极反应:____________________‎ 正极材料:碳棒 电极反应:____________________‎ 总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2‎ 锌 银 电 池 负极材料:Zn 电极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2‎ 正极材料:Ag2O 电极反应:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-‎ 总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag ‎2.二次电池(以铅蓄电池为例)‎ 20‎ ‎(1)放电时的反应 ‎①负极反应:________________________________________________________________________;‎ ‎②正极反应:________________________________________________________________________;‎ ‎③总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极反应:________________________________________________________________________;‎ ‎②阳极反应:________________________________________________________________________;‎ ‎③总反应:2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4。‎ ‎3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。‎ 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2-4e-===4H+‎ ‎______________________‎ 正极反应式 ‎______________________‎ O2+2H2O+4e-===4OH-‎ 电极总反应式 ‎2H2+O2===2H2O ‎[回扣判断](正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎(1)铅蓄电池放电时,铅做正极(  )‎ ‎(2)可充电电池充电时,外接电源正极,内接它的负极(  )‎ ‎(3)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加(  )‎ ‎(4)碱性锌锰干电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长(  )‎ ‎(5)氢氧燃料电池以KOH作电解质溶液时,工作一段时间,pH将变大(  )‎ ‎(6)氢氧燃料电池以H2SO4作电解质溶液时,工作一段时间,pH将变大(  )‎ ‎(7)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转化为电能(  )‎ ‎(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次性电池(  )‎ ‎[重点提醒]‎ 20‎ 二次电池充放电时电极对应关系 对点速练 练点一 二次电池的充放电过程 ‎1.水系锂电池具有安全、环保和价格低廉等优点。以钒酸钠(NaV3O8)为正极材料的电极反应式为NaV3O8+xLi++xe-===NaLixV3O8,该电池示意图如图所示。下列说法不正确的是(  )‎ A.放电时,负极的电极反应式:Li-e-===Li+‎ B.充电过程中Li+从阳极向阴极迁移 C.充电过程中阳极的电极反应式为NaLixV3O8-xe-===NaV3O8+xLi+,NaLixV3O8中钒的化合价发生变化 D.该电池可以用硫酸钠溶液作电解质溶液 ‎2.“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是:白天太阳能帆板发电,将一部分电量直接供给“天宫一号”,另一部分电量储存在镍氢电池里,供黑夜时使用。如图为镍氢电池构造示意图(氢化物电极为储氢金属,可看作H2直接参加反应)。下列说法正确的是(  )‎ A.充电时阴极区电解质溶液pH降低 B.在使用过程中此电池要不断补充水 C.放电时NiOOH在电极上发生氧化反应 20‎ D.充电时阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O 练点二 燃料电池的分析 ‎3.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(  )‎ A.b电极发生氧化反应 B.a电极的电极反应式为N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O C.放电时,电流从a电极经过负载流向b电极 D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 ‎4.甲醇燃料电池具有容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。如图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型,下列有关说法正确的是(  )‎ A.Y极为电池的负极 B.X极的电极反应式:CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+‎ C.若常温下用该电池电解100 mL KCl溶液至pH=12时,电池质子交换膜迁移的A为0.01 mol D.空气以20%为氧气计算,X极每消耗1 mol甲醇,Y极必消耗‎168 L空气中的氧气 练点三 “微生物”电池 ‎5.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(  )‎ 20‎ A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O ‎6.如图为一种微生物燃料电池结构示意图,关于该电池叙述正确的是(  )‎ A.分子组成为Cm(H2O)n的物质一定是糖类 B.微生物所在电极区放电时发生还原反应 C.放电过程中,H+从正极区移向负极区 D.正极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O 方法总结 电极反应式书写的步骤 电池电极反应式书写的“三步骤”‎ ‎1.[2019·全国卷Ⅰ,12]利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。下列说法错误的是(  )‎ 20‎ A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+‎ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3‎ D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 ‎2.[2019·天津卷,6]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。‎ 下列叙述不正确的是(  )‎ A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-===2I-+Br-‎ B.放电时,溶液中离子的数目增大 C.充电时,b电极每增重‎0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 ‎3.[2018·全国卷Ⅱ,12]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是(  )‎ A.放电时,ClO向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2‎ 20‎ C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-===2CO+C D.充电时,正极反应为:Na++e- ===Na ‎4.[2018·全国卷Ⅲ,11]一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(  )‎ A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x===2Li+O2‎ ‎5.[2017·全国卷Ⅲ,11]全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(  )‎ A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4‎ B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重‎0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 ‎“常考常新”的化学电源 随着全球能源逐渐枯竭,研发、推广新型能源迫在眉睫,因此,应用广泛的新型电源,成为科学家研究的重点方向之一,也成了高考的高频考点。‎ 20‎ 高考中的新型化学电源,一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大,因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识,只要细心分析,实际上得分相对比较容易。‎ 一、新型电源中的“交换膜”‎ ‎[例1] 科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是(  )‎ A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O C.电路中每流过4 mol电子,在正极消耗‎44.8 L H2S D.每‎17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区 ‎[练1] 科技工作者设计出的新型可充电锂空气电池如图所示,该电池使用了两种电解质溶液,a极一侧使用含有锂盐的有机电解液,b极一侧使用水性电解液。下列有关这种电池的判断正确的是(  )‎ A.放电时,a为负极,充电时,a为阴极 B.放电时,正极反应式为4OH-+4e-===2H2O+O2↑‎ C.充电时,Li+通过离子交换膜的方向是从左到右 D.充电后,水性电解液的pH增大 ‎[练2] 金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:‎4M+nO2+2nH2O===‎4M(OH)n。‎ 20‎ 已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大动能。下列说法不正确的是(  )‎ A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较Mg、Al、Zn三种金属—空气电池,Al—空气电池的理论比能量最高 C.M—空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-===‎4M(OH)n D.在Mg—空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 二、“复杂原电池装置图”的审读 ‎[例2] 环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示,下列有关叙述错误的是(  )‎ A.NaCl的作用是增强溶液的导电性 B.正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O===4OH-‎ C.电池工作过程中,电解质溶液的pH不断增大 D.用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3,消耗铝电极的质量为‎54 g ‎[练3] 锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示),电解液为溴化锌水溶液,其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是(  )‎ A.放电时负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+‎ B.充电时电极a连接电源的负极 C.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 20‎ D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 ‎[练4] 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(  )‎ A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-===2H2O C.电池工作时,CO向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-===2CO 素养提升 燃料电池电极反应式的书写方法 ‎ 根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有以下四种情况:‎ ‎ (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式:O2+4H++4e-===2H2O ‎ (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-‎ ‎ (3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:O2+4e-===2O2-‎ ‎ (4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下电极反应式:O2+2CO2+4e-===2CO。‎ 然后,根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式 20‎ 第2讲 原电池 化学电源 基础精讲练 考点一 ‎1知识梳理 ‎1.化学能 电能 ‎2.(2)活泼性不同 (4)闭合回路 ‎3.锌 铜 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 氧化 还原 锌 铜 负极 正极 Zn+Cu2+===Zn2++Cu 回扣判断 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×‎ ‎2对点速练 ‎1.答案:C ‎2.解析:(1)中Mg作负极;(2)中Al作负极;(3)中铜作负极;(4)是铁的吸氧腐蚀,Fe作负极。‎ 答案:B ‎3.解析:该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极流向正极,A正确;正极是Ag+发生还原反应,得到电子生成Ag,B正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D错误。‎ 答案:D ‎4.解析:由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2在Fe电极发生还原反应:O2+2H2O+4e-===4OH-,烧杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高。烧杯b中,Zn发生氧化反应:Zn-2e-===Zn2+。‎ 答案:B ‎5.解析:Ag的金属活泼性强于Pt,则Ag电极是负极,Ag失去电子,则电子经外电路流向Pt电极,A正确;正极是Cl2得到电子,与Ag+结合生成AgCl,即电极反应式为Cl2+2e-+2Ag+===2AgCl,但由于负极Ag失去电子转化为Ag+,所以电池工作时,电解质中Ag+数目不变,B错误,C正确;空气中c(Cl2)越大,则得到的电子数越多,因此消耗的银越多,则Ag极消耗速率越快,D正确。‎ 答案:B 20‎ ‎6.解析:原电池中的正极发生还原反应,得到电子,元素的化合价降低,而待测气体为CO时,反应产物为二氧化碳,C元素的化合价升高,发生氧化反应,所以此时敏感电极作电池负极,同理,待测气体为H2S时,S元素的化合价也升高,敏感电极作电池负极,A错误;H2S和CO体积分数相同,则二者物质的量相同,二者失去的电子的物质的量不同,CO失去2个电子,而H2S中S则失去8个电子,所以在气体的扩散速度相同的前提下,传感器上产生的电流大小不同,B错误;检测H2S时,因为电极产物为H2SO4,所以电解质溶液为硫酸,对电极为正极,发生还原反应,充入空气,则正极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,C错误;检测Cl2时,Cl元素的化合价降低,所以敏感电极作正极,则敏感电极的电极反应式是Cl2+2e-===2Cl-,D正确。‎ 答案:D ‎7.解析:因为氧化性:Cr2O>Fe3+,所以该原电池反应是Cr2O将Fe2+氧化为Fe3+,所以甲烧杯发生氧化反应,A错误;乙烧杯发生还原反应,电极反应为Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O,B错误;根据以上分析,a是负极,b是正极,则电流方向是从正极向负极流动,C正确;原电池中的阴离子向负极移动,所以SO向甲烧杯移动,D错误。‎ 答案:C 考点二 ‎1知识梳理 ‎1.Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-‎ ‎2.(1)Pb+SO-2e-===PbSO4 PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O (2)PbSO4+2e-===Pb+SO PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO ‎3.2H2+4OH--4e-===4H2O O2+4H++4e-===2H2O 回扣判断 答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)×‎ ‎2对点速练 ‎1.解析:放电时是原电池,电池的负极发生氧化反应,A正确;充电时是电解池,充电过程中阳离子从阳极向阴极迁移,B正确;充电过程中阳极发生氧化反应,C正确;锂能与水反应,该电池不能用硫酸钠溶液作电解质溶液,D错误。‎ 答案:D ‎2.解析:充电时,阴极的反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,pH升高,A项错误;由题意可知该电池的总反应为2NiOOH+H2===2Ni(OH)2,没有消耗水,无需补充水,B项错误;放电时,NiOOH在电极上得电子,化合价降低,发生还原反应,C项错误;充电时原电池的正极作阳极,故阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O,D项正确。‎ 答案:D ‎3.解析:燃料电池燃料(N2H4)在负极(a电极)发生氧化反应:N2H4+4OH--4e-===N2↑+4H2O,O2在正极发生还原反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,总反应为N2H4+O2===N2+2H2‎ 20‎ O,A项错误,B项正确;放电时电流由正极流向负极,C项错误;OH-在正极生成,移向负极,所以离子交换膜应让OH-通过,故选用阴离子交换膜,D项错误。‎ 答案:B ‎4.解析:根据X极、Y极所通入的物质,可以判断,X极为负极,Y极为正极,其电极反应式为X极(负极):CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+;Y极(正极):O2+6e-+6H+===3H2O;C项,2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑,n(OH-)=0.01 mol·L-1×‎0.1 L=10-3mol,所以电池质子交换膜迁移的A(H+)应为0.001 mol;D项,没有给出氧气所处的条件,不能求出氧气的体积。‎ 答案:B ‎5.解析:图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极,发生还原反应,因为有质子通过,故正极电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+,负极上有CO2产生,故A不正确;B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置,所以微生物促进了反应中电子的转移,故B正确;C.质子是阳离子,阳离子由负极区移向正极区,故C正确;D.正极的电极反应式为6O2+24e-+24H+===12H2O,负极的电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,两式相加得电池总反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,故D正确。‎ 答案:A ‎6.解析:分子组成为Cm(H2O)n的物质不一定是糖类,例如醋酸(CH3COOH),A错误;微生物所在电极区是负极,放电时失去电子,发生氧化反应,B错误;放电过程中,H+从负极区移向正极区,C错误;正极得到电子发生还原反应,则电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,D正确。‎ 答案:D 真题全体验 ‎1.解析:A项,现有工业合成氨的反应条件是高温、高压、催化剂,则题述方法合成氨条件更为温和,同时可将化学能转化为电能,正确;B项,阴(正)极区,在固氮酶催化作用下发生反应N2+6H++6MV+===2NH3+6MV2+,错误;C项,由B项分析可知正极区N2被还原为NH3,正确;D项,原电池工作时,质子(H+)通过交换膜由负极区向正极区移动,正确。‎ 答案:B ‎2.解析:由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-===‎ 20‎ Zn,每增重‎0.65 g,转移0.02 mol电子,a极为阳极,电极反应式为2I-+Br--2e-===I2Br-,转移0.02 mol电子,有0.02 mol I-被氧化,C项正确。‎ 答案:D ‎3.解析:电池放电时,ClO向负极移动,A项正确;结合总反应可知放电时需吸收CO2,而充电时释放出CO2,B项正确;放电时,正极CO2得电子被还原生成单质C,即电极反应式为3CO2+4e-===2CO+C,C项正确;充电时阳极发生氧化反应,即C被氧化生成CO2,D项错误。‎ 答案:D ‎4.解析:根据电池工作原理,多孔碳材料吸附O2,O2在此获得电子,所以多孔碳材料电极为电池的正极,A项错误;放电时电子从负极(锂电极)流出,通过外电路流向正极(多孔碳材料电极),B项错误;Li+带正电荷,充电时,应该向电解池的阴极(锂电极)迁移,C项错误;充电时,电池总反应为Li2O2-x===2Li+O2,D项正确。‎ 答案:D ‎5.解析:A项,原电池电解质中阳离子移向正极,根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,正极发生还原反应,由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应,正确;B项,电池工作时负极电极反应式为:Li-e-===Li+,当外电路中流过0.02 mol电子时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,其质量为‎0.14 g,正确;C项,石墨烯具有良好的导电性,故可以提高电极a的导电能力,正确;D项,电池充电时为电解池,此时电解总反应为8Li2Sx16Li+xS8(2≤x≤8),故Li2S2的量会越来越少,错误。‎ 答案:D 微专题·大素养⑪‎ ‎[例1] 解析:电极a上H2S转化为S2,发生氧化反应,则电极a为电池的负极,A项正确;电极b上O2转化为H2O,电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,B项正确;负极反应式为2H2S-4e-===S2+4H+,电路中每流过4 mol电子,在负极消耗2 mol H2S,而不是正极,且题中未指明H2S所处的状态,C项错误;根据2H2S-4e-===S2+4H+知,‎17 g(0.5 mol)H2S参与反应,生成1 mol H+ 经质子膜进入正极区,D项正确。‎ 答案:C ‎[练1] 解析:放电时,Li失电子,发生氧化反应,Li+进入有机电解液,a为负极,充电时,有机电解液中的Li+得电子变为Li,发生还原反应,a为阴极,A项正确;放电时,负极Li失电子,正极O2得电子与水生成OH-,故正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-‎ 20‎ ‎,B项错误;充电时,Li+通过离子交换膜的方向是从右到左,C项错误;放电后,水性电解液的pH增大,充电后pH减小,D项错误。‎ 答案:A ‎[练2] 解析:A项,采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积,有且利于氧气扩散至电极的表面,正确;B项,单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为 mol、 mol、 mol,显然铝的比能量比Mg、Zn高,正确;C项,电池放电过程正极O2得电子生成OH-,但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极,故正极不能生成M(OH)n,反应式应为:O2+2H2O+4e-===4OH-,错误;D项,为避免OH-移至负极而生成M(OH)n,可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH-,正确。‎ 答案:C ‎[例2] 解析:由图示可知Al电极为负极,电极反应式为:Al-3e-+3OH-===Al(OH)3,O2在正极反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,总反应方程式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3↓,pH基本不变,A、B正确,C项错误;D项,1 mol KI制得1 mol KIO3转移6 mol电子,消耗2 mol Al,即‎54 g铝,正确。‎ 答案:C ‎[练3] 解析:由题知电解液为溴化锌水溶液,结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应:2Br--2e-===Br2,则左侧电极为阳极,充电时电极a连接电源的正极;充电时右侧电极上发生还原反应:Zn2++2e-===Zn,则右侧电极为阴极,充电时电极b连接电源的负极,B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应,即Zn-2e-===Zn2+,A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过,可阻止Br2与Zn直接发生反应,C选项正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应,即为Br2+2e-===2Br-,放电时作原电池,原电池阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,且该装置使用了阳离子交换膜,其只允许阳离子通过,即左侧电极上生成了Br-,同时Zn2+不断移向左侧电极区,所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,D选项正确。‎ 答案:B ‎[练4] 解析:A项,H4→O,则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子,错误;B项,该电池的传导介质为熔融的碳酸盐,所以A电极即负极上H2参与的电极反应为:H2-2e-+CO===CO2+H2O,错误;C项,原电池工作时,阴离子移向负极,而B极是正极,错误;D项,B电极即正极上O2参与的电极反应为:O2+4e-+2CO2===2CO,正确。‎ 答案:D 20‎ 20‎
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