2020屆二輪復(fù)習(xí) 原電池學(xué)案（全國通用） (1)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

考點1　原電池
1.[2019全國卷Ⅰ,12,6分]利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是
(　　)

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時還可提供電能
B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+
C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3
D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動
本題突出了原電池原理的實際創(chuàng)新應(yīng)用,考查考生對原理圖的理解能力。試題素材新穎,難度適中,解題時需要注意題中“正極區(qū)”“陰極區(qū)”的說法。分析裝置圖時,弄清離子的移動方向與物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化等。
解題模型:鏈接考法4命題角度1

2.[2018全國卷Ⅰ,13,6分]最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng):
①EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S2H++S+2EDTA-Fe2+

該裝置工作時,下列敘述錯誤的是 (　　)
A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-CO+H2O
B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2SCO+H2O+S
C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性
中學(xué)化學(xué)教材在原電池相關(guān)內(nèi)容中沒有明確說明電勢的概念,而本題選項C在該知識點設(shè)題,需結(jié)合物理學(xué)科中“電池中正極的電勢高于負(fù)極”的相關(guān)知識解題,提醒考生關(guān)注跨學(xué)科的知識。
解題模型:鏈接考法1命題角度3

3.[2019甘肅天水第一中學(xué)第五次聯(lián)考]垃圾滲濾液會污染地下水,因此科研人員設(shè)計了一種處理垃圾滲濾液并利用其進行發(fā)電的裝置,該裝置的工作原理如圖所示。下列說法正確的是 (　　)

A.電池工作時,鹽橋中的K+和Cl-不發(fā)生移動
B.電池工作時,電子由Y極經(jīng)導(dǎo)線流向X極
C.電池工作時,X極和Y極周圍溶液的pH均降低
D.電池工作時,電池總反應(yīng)為3N+5NH3+3H+4N2+9H2O
體現(xiàn)“變廢為寶”的化學(xué)思想，試題選材的價值取向好，考查考生獲取信息和運用信息解決實際問題的能力。
解題模型:鏈接考法1命題角度3

考點2　常見的化學(xué)電源
4.[2019全國卷Ⅲ,13,6分]為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性,科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點,
設(shè)計了采用強堿性電解質(zhì)的3D-Zn—NiOOH二次電池,結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

下列說法錯誤的是 (　　)
A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高
B.充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)
C.放電時負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)
D.放電過程中OH-通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
解題時,結(jié)合題意和題圖可知,放電時相當(dāng)于原電池,充電時相當(dāng)于電解池,結(jié)合反應(yīng)前后Zn、Ni的化合價變化可寫出充、放電時的電極反應(yīng)式。
解題模型:鏈接考法1命題角度3

5.[2018全國卷Ⅱ,12,6分]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。下列說法錯誤的是 (　　)

A.放電時,Cl向負(fù)極移動
B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2
C.放電時,正極反應(yīng)為3CO2+4e-2C+C
D.充電時,正極反應(yīng)為Na++e-Na
以我國科學(xué)家的科研成果為素材設(shè)計高考試題,起點很高,但考查的內(nèi)容并不難,落腳于電化學(xué)基本理論,主要考查二次電池充、放電的電極反應(yīng)及離子移動方向等,注重對基礎(chǔ)知識的考查。
解題模型:鏈接考點2

6.[2017全國卷Ⅲ,11,6分]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+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是 (　　)

A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4
B.電池工作時,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.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多
通過原理圖呈現(xiàn)全固態(tài)鋰硫電池的反應(yīng)原理,考查考生觀察理解能力以及書寫陌生電極反應(yīng)式的能力。
解題模型:鏈接考法4命題角度3

7.[2019江蘇南京、鹽城第一次模擬]Mg-LiFePO4電池的電池反應(yīng)為xMg2++2LiFePO4xMg+2Li1-xFePO4+2xLi+,其裝置示意圖如圖所示。

下列說法正確的是 (　　)
A.放電時,Li+被還原
B.充電時,化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br /> C.放電時,電路中每流過2 mol電子,就有1 mol Mg2+遷移至正極區(qū)
D.充電時,陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)為LiFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+
2019年諾貝爾化學(xué)獎授予在鋰電池發(fā)展上作出杰出貢獻的三名科學(xué)家?？沙潆姷匿囯姵匾驯粡V泛用于手機、筆記本電腦、電動汽車等領(lǐng)域。不同鋰電池的原理及其發(fā)展,值得中學(xué)師生持續(xù)重視。
解題模型:鏈接考法4命題角度3

考點1　原電池

考法1 原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫
命題角度1　原電池正、負(fù)極的判斷
1 [2017浙江4月選考,17,2分]銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源,其反應(yīng)原理:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是

A.Zn電極是負(fù)極
B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)
C.Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變
本題考查原電池原理。根據(jù)電池總反應(yīng):Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag可知,Zn電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,A項正確,C項正確。Ag2O電極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),B項正確。由于放電過程中不斷消耗水,故放電后電解質(zhì)溶液的pH增大,D項錯誤。
D
1. 根據(jù)原理圖判斷下列電池的電極名稱,并指出離子移動方向。
電池
種類
硫/碘體系的液流電池
氨硼烷(NH3·BH3)電池
三室微生物燃料電池
原
理
圖

電極
名稱
(1)左側(cè)室的電極為　　　(填“正”或“負(fù)”)極?
(3)右側(cè)室的電極為　　　(填“正”或“負(fù)”)極?
(5)a極為　　　(填“陰”或“陽”,下同)極,b極為　　　極?
離子
移動
方向
(2)電池工作時,K+由　　　(填“左”或“右”,下同)側(cè)移向　　　側(cè)?
(4)電池工作時,H+由　　　　(填“左”或“右”,下同)側(cè)移向　　　　側(cè)?
(6)電池工作時,Na+移向　　　　(填“a”或“b”,下同)極,Cl-移向　　　　極?
命題角度2　原電池的工作原理
2 [2019湖北武漢部分市級示范高中聯(lián)考]某化學(xué)小組擬設(shè)計微生物燃料電池將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成對環(huán)境友好的物質(zhì),工作原理如圖所示(a、b電極均為石墨電極)。下列分析正確的是

A.a電極發(fā)生反應(yīng):H2N(CH2)2NH2+16e-+4H2O2CO2↑+N2↑+16H+
B.H+透過質(zhì)子交換膜由右室向左室移動
C.該電池在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.開始放電時b電極附近溶液的pH不變
該微生物燃料電池可將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成對環(huán)境友好的物質(zhì),則產(chǎn)物為CO2和N2,根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可知,a電極發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,b電極發(fā)生還原反應(yīng),為正極。由分析可知負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+,A項錯誤。原電池中陽離子向正極移動,所以H+透過質(zhì)子交換膜由左室向右室移動,B項錯誤。該裝置是原電池,所以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,C項正確。b電極發(fā)生反應(yīng)O2+4e-+4H+2H2O,所以開始放電時,b電極附近溶液的pH變大, D項錯誤。
C
考點掃描
1.[2019浙江4月選考,12改編]銅鋅原電池(電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液)中,Zn2+向Cu電極方向移動,Cu電極附近溶液中H+濃度增加(　　)
2.[2016全國卷Ⅱ,11改編]Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。負(fù)極反應(yīng)式為　　　　　　　　,正極反應(yīng)式為　　　　　　　　,電池放電時Cl-由　　　　極向　　　　極遷移,負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng):　　　　　　　　。?
3.[2015天津,4改編]鋅銅原電池裝置如圖1所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小,乙池溶液的總質(zhì)量增加(　　)

　　　　　　　　圖1　　　　　　　　　　圖2
4.[2015北京,12改編]在通風(fēng)櫥中進行如圖2所示實驗, Fe、Cu接觸后,其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡,則在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化(　　)
提示:　1.?　2.Mg-2e-Mg2+　AgCl+e-Ag+Cl-　正　負(fù)　Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑　3.?　4.√
命題角度3　新型電池的電極反應(yīng)式的書寫
3 [2019北京海淀區(qū)期中]全釩電池以惰性材料作電極,電解質(zhì)溶液顯酸性,電池總反應(yīng)為V(黃色)+V2+(紫色)+2H+VO2+(藍色)+H2O+V3+(綠色)。

下列說法錯誤的是
A.正極反應(yīng)為V+2H++e-VO2++H2O
B.負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)榫G色
C.每生成1 mol H2O時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5 mol
D.放電過程中溶液的pH逐漸增大
運用“公式法”書寫全釩電池的電極反應(yīng)式:

由題圖和電池總反應(yīng)V+V2++2H+VO2++H2O+V3+可知,正極反應(yīng)為V+2H++e-VO2++H2O,負(fù)極反應(yīng)為V2+-e-V3+,所以負(fù)極附近溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榫G色,A、B項正確。由電極反應(yīng)V+2H++e-VO2++H2O可知,反應(yīng)每生成1 mol H2O時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1 mol,C項錯誤。由電池總反應(yīng)可知,放電過程中H+不斷被消耗,所以溶液的pH逐漸增大,D項正確。
C
2. 運用“加減法”書寫下列三種常見燃料電池的電極反應(yīng)式。
電池種類
導(dǎo)電離子
總反應(yīng)方程式
正極反
應(yīng)式
負(fù)極反
應(yīng)式
(1)酸性甲醇燃料電池
H+
2CH3OH+3O22CO2+4H2O
　　　?
　　　?
(2)丁烷固體氧化物燃料電池
O2-
2C4H10+13O28CO2+10H2O
　　　?
　　　?
(3)CO熔融碳酸鹽燃料電池
C
2CO+O22CO2
　　　?
　　　?
考法2 原電池原理的應(yīng)用
命題角度1　比較不同金屬活動性強弱
4 M、N、P、E四種金屬,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出;③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應(yīng)為E2++2e-E,N-2e-N2+。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是
A.P>M>N>E　　　　　　
B.E>N>M>P
C.P>N>M>E
D.E>P>M>N
由①知,金屬活動性強弱順序為M>N;M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大量氣泡逸出,說明M作原電池的正極,故金屬活動性強弱順序為P>M;N、E構(gòu)成的原電池中,N作負(fù)極,故金屬活動性強弱順序為N>E。綜合可知,A正確。
A
命題角度2　原電池的設(shè)計(新角度)
5利用反應(yīng)2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,設(shè)計一個原電池裝置。
(1)畫出簡易裝置圖,標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。
(2)簡易裝置的效率不高,電流在短時間內(nèi)就會衰減。為解決上述問題,常將原電池設(shè)計成帶鹽橋的裝置,畫出該原電池帶鹽橋的裝置,標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。
(3)寫出兩個電極的電極反應(yīng)。
負(fù)極:　　　　　　　　　　　　　　　　,正極:　　　　　　　　　　　　。?
首先確定兩電極,分析原電池的電極反應(yīng),然后根據(jù)電極反應(yīng)確定電解質(zhì)溶液。
首先將已知的反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng):Cu-2e- Cu2+、2Fe3++2e- 2Fe2+,然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點分析可知,
該原電池的負(fù)極材料為Cu,正極材料選用比銅活動性差且能導(dǎo)電的材料即可。
(1)(合理即可)　(2) (合理即可)
(3)Cu-2e- Cu2+　2Fe3++2e- 2Fe2+
考法點睛·應(yīng)用實踐
原電池設(shè)計類試題的解題思路為(1)利用氧化還原反應(yīng)知識判斷題給總反應(yīng)中的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng);(2)選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液;(3)畫出原電池裝置圖。畫圖時應(yīng)注意:電極材料和導(dǎo)線的粗細差異;電解質(zhì)溶液也要畫出;簡易裝置圖和帶有鹽橋的裝置圖的區(qū)別。
3. [探究未知反應(yīng)]已知:I在酸性溶液中被氧化為I-,離子反應(yīng)方程式為I+5I-+6H+3I2+3H2O。研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反應(yīng)的過程,裝置如圖所示。實驗:開關(guān)K閉合后,靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況如表所示。
表盤

時間/s
0~t1
t2~t3
t4
偏轉(zhuǎn)
位置
向右偏至
“Y”處
指針回到“0”處,又返至“X”處;如此周期性往復(fù)多次
指針回到“0”處
(1)t4 s時,取b極區(qū)溶液并向其中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液,現(xiàn)象是　　　　　　　　。?
(2)0~t1 s時,取少量a極區(qū)溶液于試管中,滴加淀粉溶液,溶液變藍;直接向a極區(qū)滴加淀粉溶液,溶液未變藍。則I在a極放電的產(chǎn)物是　　　　。?
(3)結(jié)合反應(yīng)解釋t2~t3 s時指針回到“0”處的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

考點2　常見的化學(xué)電源

考法3 常見電池
命題角度1　結(jié)合實驗圖表創(chuàng)設(shè)新情境考查鋅錳電池材料的回收利用
6 [2015新課標(biāo)全國卷Ⅱ,26改編]酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:
溶解度/(g/100 g水)
　　　　溫度/℃
化合物　　　　
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614

化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列問題:
(1)該電池的正極反應(yīng)式為　　　,電池反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　。?
(2)維持電流為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅　　　g。(已知F=96 500 C·mol-1)?
(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過　　　分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、　　　和　　　,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法為　　　　　　　　　　,其原理是　　　　　　　　　。?
(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)椤　? 　　,加堿調(diào)節(jié)至pH為　　　　時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1×10-5 mol·L-1時,即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為　　　時,Zn2+開始沉淀(假定Zn2+濃度為 0.1 mol·L-1)。若上述過程不加H2O2后果是　　　　　　,原因是　　　　　　。?
(1)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,是負(fù)極,電解質(zhì)顯酸性,則負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e- Zn2+。中間是碳棒,碳棒是正極,其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH,則正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H+ MnOOH,總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H+ Zn2++2MnOOH。(2)維持電流為0.5 A,電池工作5分鐘,則通過的電荷量Q=It=0.5×5×60 C=150 C,因此轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是≈0.001 55 mol,1 mol Zn在反應(yīng)中失去2 mol電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是×65 g·mol-1≈0.05 g。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大,因此二者可以通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶進行分離。二氧化錳、炭粉和MnOOH均難溶于水,因此濾渣的主要成分是二氧化錳、炭粉和MnOOH。由于炭粉燃燒生成CO2,MnOOH能被氧化為二氧化錳,所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡便的方法是在空氣中加熱。(4)H2O2具有強氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和H2O2,鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子剛好完全沉淀時溶液中鐵離子的濃度為10-5 mol·L-1,則溶液中c(OH-)= mol·L-1≈5×10-12 mol·L-1,所以氫離子的濃度是2×10-3 mol·L-1,pH≈2.7,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時,Fe3+剛好完全沉淀。Zn2+的濃度為0.1 mol·L-1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知,Zn2+開始沉淀時的OH-濃度為 mol·L-1=10-8 mol·L-1,氫離子濃度是10-6 mol·L-1,pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6時Zn2+開始沉淀。如果不加H2O2,則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵,由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的Ksp相近,因此在沉淀鋅離子的同時亞鐵離子也沉淀,導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2+和Fe2+。
(1)MnO2+H++e-MnOOH　2MnO2+Zn+2H+ 2MnOOH+Zn2+[注:式中Zn2+可寫為Zn(NH3、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為N]　(2)0.05　(3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶　炭粉　MnOOH　在空氣中加熱　炭粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH氧化為MnO2　(4)Fe3+　2.7　6　Zn2+和Fe2+分離不開　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
考法點睛·學(xué)習(xí)理解
電池材料的回收利用對環(huán)境保護意義重大,是近幾年考查的熱點之一,從常見的鋅錳干電池到復(fù)雜的鋰離子電池,其材料的回收利用均已考查過。一般電池材料成分復(fù)雜,其分離提純工藝復(fù)雜,易利用實驗圖表或化工流程圖創(chuàng)設(shè)情境。本題的電化學(xué)部分主要考查原電池原理的應(yīng)用,涉及電極反應(yīng)式的書寫和電解計算等。書寫電極反應(yīng)式時,除了要分析清楚電子得失及元素化合價的升降,還應(yīng)特別注意體系環(huán)境及各反應(yīng)物、生成物的形態(tài),避免把Zn2+寫成ZnCl2或Zn(OH)2。計算時把握住已知數(shù)據(jù)與所求量的關(guān)系,找準(zhǔn)比例并用好比例。
命題角度2　鉛蓄電池
7 [2019成都畢業(yè)班摸底考試]鉛蓄電池是汽車常用的蓄電池,其構(gòu)造如圖所示。下列說法不正確的是

A.電池放電時,負(fù)極質(zhì)量減輕
B.電池放電時,c(H+)減小
C.電池充電時總反應(yīng)為2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4
D.鉛蓄電池的缺點是笨重、比能量低
放電時負(fù)極Pb失去電子轉(zhuǎn)化為PbSO4,負(fù)極質(zhì)量增加,A項錯誤。放電過程中消耗H2SO4,溶液中c(H+)減小,B項正確。電池充電時總反應(yīng)為2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4,C項正確。鉛蓄電池的缺點是笨重、比能量低,廢棄電池污染環(huán)境,D項正確。
A
命題角度3　儲氫電池
8 [2014大綱卷,9,6分]如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是

A.放電時正極反應(yīng)為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
B.電池的電解液可為KOH溶液
C.充電時負(fù)極反應(yīng)為MH+OH-H2O+M+e-
D.MH是一類儲氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高
電池放電時,正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),A項正確。由電池示意圖及放電時正極的電極反應(yīng)知,該電池的電解液呈堿性,可為KOH溶液,B項正確。充電時的負(fù)極實質(zhì)上為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),C項錯誤。MH的氫密度越大,表明單位體積的MH所能儲存的電子越多,能量密度越大,D項正確。
C
考法點睛·學(xué)習(xí)理解
鎳氫電池的電極反應(yīng)式

放電時
充電時
KOH
作電
解液
負(fù)極:MH+OH-M+H2O+e-;
正極:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
陰極:M+H2O+e-MH+OH-;
陽極:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
總反應(yīng)為M+Ni(OH)2MH+NiOOH
4. [2014浙江,11,6分]鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是Ni(OH)2+MNiOOH+MH。
已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N。
下列說法正確的是 (　　)
A.NiMH電池放電過程中,正極的電極反應(yīng)式:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
B.充電過程中OH-離子從陽極向陰極遷移
C.充電過程中陰極的電極反應(yīng)式:H2O+M+e-MH+OH-,H2O中的H被M還原
D.NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液
考法4 新型電池
命題角度1　燃料電池
燃料電池是一種高效、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置,是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。
1.一般解題思維流程

2.不同環(huán)境中的正極反應(yīng)式書寫

9 [甲烷燃料電池][2015江蘇,10,2分]一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是

A.反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子
B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2+2OH--2e-2H2O
C.電池工作時,C向電極B移動
D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-2C
運用“加減法”書寫熔融碳酸鹽燃料電池的電極反應(yīng)式:

CH4中的C為-4價,反應(yīng)后生成的CO中C為+2價,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol e-,A項錯誤;從裝置圖看,電池工作過程中沒有OH-參與,B項錯誤;該燃料電池中,電極B為正極,電極A為負(fù)極,電池工作時,C移向負(fù)極, C項錯誤;在電極B上O2得到電子與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為C, D項正確。
D
考法點睛·學(xué)習(xí)理解
甲烷燃料電池在四種常見介質(zhì)中的負(fù)極電極反應(yīng)總結(jié)

10 [2015新課標(biāo)全國卷Ⅰ,11,6分]微生物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,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是

A.正極反應(yīng)中有CO2生成
B.微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移
C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),生成CO2氣體,A項錯誤;微生物電池中的化學(xué)反應(yīng)速率較快,即微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移,B項正確;原電池中陽離子向正極移動,陰離子向負(fù)極移動,C項正確;電池總反應(yīng)是C6H12O6與O2反應(yīng)生成CO2和H2O,D項正確。
A
拓展延伸·學(xué)習(xí)理解
本題還可以從以下角度設(shè)置問題:
(1)100 ℃時該電池的反應(yīng)速率是不是比常溫下的反應(yīng)速率快?
提示:不是。因為這是一個微生物電池,溫度為100 ℃時會導(dǎo)致微生物死亡,所以反應(yīng)速率不會加快。
(2)寫出該電池正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。
提示:負(fù)極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+,正極反應(yīng)式為 6O2+24H++24e-12H2O。
命題角度2　金屬-空氣電池(熱點角度)
金屬-空氣電池模型

電解質(zhì)為中性或堿性水溶液時,此類金屬-空氣電池的正極反應(yīng)式一般為O2+2H2O+4e-4OH-
鎂-空氣中性電池
負(fù)極為金屬鎂,電解質(zhì)溶液為中性的NaCl溶液,放電時負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+,總反應(yīng)式為2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。由于鎂是活潑金屬,所以負(fù)極易發(fā)生副反應(yīng):Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
海洋電池(鋁-空氣海水電池)
鋁板為負(fù)極,鉑網(wǎng)為正極,海水為電解質(zhì)溶液,放電時負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e-Al3+,總反應(yīng)式為4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3
鋅-空氣堿性電池
鋅為負(fù)極,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,放電時負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+4OH-Zn(OH,總反應(yīng)式為2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH
11 [2016浙江,11,6分]金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。

已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是
A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面
B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高
C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)n
D.在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜
A項,采用多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,且有利于氧氣擴散至電極表面,正確;B項,根據(jù)“已知”信息知鋁的比能量比Mg、Zn的高,正確;C項,M-空氣電池放電過程中,正極為氧氣得到電子生成OH-,錯誤;D項,為了避免正極生成的OH-移至負(fù)極,應(yīng)選用陽離子交換膜,正確。
C
5. [2018海南,8,4分][雙選]一種鎂氧電池如圖所示,電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭,電解液為KOH濃溶液。下列說法錯誤的是 (　　)

A.電池總反應(yīng)式為2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2
B.正極反應(yīng)式為Mg-2e-Mg2+
C.活性炭可以加快O2在負(fù)極上的反應(yīng)速率
D.電子的移動方向由a經(jīng)外電路到b
命題角度3　鋰電池(熱點角度)
鋰電池分為鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰金屬電池的負(fù)極材料是金屬鋰或鋰合金,工作時金屬鋰失去電子被氧化為Li+,負(fù)極反應(yīng)均為Li-e-Li+,負(fù)極生成的Li+經(jīng)過電解質(zhì)定向移動到正極。由于單質(zhì)鋰是活潑金屬,易與空氣中的H2O、O2反應(yīng),所以必須在無水、無氧的條件下組裝鋰金屬電池。鋰離子電池充電時陰極反應(yīng)式一般為6C+xLi++xe-LixC6;放電時負(fù)極反應(yīng)是充電時陰極反應(yīng)的逆過程:LixC6-xe- 6C+xLi+。
1.常見的鋰金屬電池
鋰錳電池(全稱為鋰-二氧化錳電池)
正極活性物質(zhì)是MnO2,電解質(zhì)是高氯酸鋰(LiClO4),溶于混合有機溶劑中,正極反應(yīng)式為MnO2+Li++e-LiMnO2,總反應(yīng)為Li+MnO2LiMnO2
鋰亞硫酰氯電池
該電池的電解液是無水四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)的亞硫酰氯(SOCl2)溶液,正極反應(yīng)式為2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑,電池的總反應(yīng)式為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。由于鋰是活潑金屬,易與H2O、O2反應(yīng),SOCl2也可與水反應(yīng)(SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑),所以組裝該電池時必須在無水、無氧的條件下進行
全固態(tài)鋰硫電池
電池反應(yīng)為16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。原理如圖所示。

放電時正極a的變化過程為S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,正極發(fā)生的反應(yīng)依次為S8+2Li++2e-Li2S8、3Li2S8+2Li++2e-4Li2S6、2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-2Li2S2
2.常見的鋰離子電池
鋰離子電池充電、放電時不同正極材料上的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)如表所示。
正極材料
充電時陽極反應(yīng)
放電時正極反應(yīng)
電池總反應(yīng)
LiFePO4
LiFePO4-xe-xLi++Li1-xFePO4
Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4
LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6
LiCoO2
LiCoO2-xe-xLi++Li1-xCoO2
Li1-xCoO2+xLi++xe-LiCoO2
LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6
LiMn2O4
LiMn2O4-xe-xLi++Li1-xMn2O4
Li1-xMn2O4+xLi++xe-LiMn2O4
LiMn2O4+6CLi1-xMn2O4+LixC6
12 [2016四川, 5,6分]某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,放電時電池總反應(yīng)為Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x