2023高三化学一轮复习专题6第2单元原电池化学电源教师用书苏教版

PAGEPAGE2第二单元原电池化学电源考纲定位考情播报1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反响和总反响方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。2022·全国甲卷T11/全国丙卷T112022·全国卷ⅠT11/全国卷ⅡT26(1)(2)2022·全国卷ⅡT122022·全国卷ⅠT10、T27(5)、T28(5)/全国卷ⅡT112022·全国卷T26(4)考点1|原电池的工作原理及简单应用[根底知识自查]1．概念及反响本质把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化复原反响。2．构成条件(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发发生氧化复原反响。3．工作原理如图是Cu­Zn原电池，请填空：(1)反响原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反响Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反响类型氧化反响复原反响(2)原电池中的三个方向①电子方向：从负极流出沿导线流入正极；②电流方向：从正极沿导线流向负极；③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(3)两种装置的比拟图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一局部Zn与Cu2＋直接反响，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一局部化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反响的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。(4)盐桥作用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。4．原电池原理的三个应用(1)设计制作化学电源①首先将氧化复原反响分成两个半反响。②根据原电池的反响特点，结合两个半反响找出正、负极材料和电解质溶液。(2)比拟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)加快氧化复原反响的速率一个自发进行的氧化复原反响，设计成原电池时反响速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反响时参加少量CuSO4溶液能使产生H2的反响速率加快。[应用体验]1．在如下图的8个装置中，不能形成原电池的是______________________________________________________________________________________________________________________________(填序号)，并指出原因。[提示]①只有一个金属，不能构成两极③两极金属相同⑤酒精不是电解质溶液，不导电⑧未形成闭合回路2．(1)根据反响Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋设计的原电池的负极反响式为_______________________________________________________________，正极反响式为_______________________。(2)根据2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O设计的原电池的正极反响式为_____________________________________________________________。[提示](1)Fe－2e－=Fe2＋2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(2)O2＋4e－＋4H＋=2H2O[考点多维探究]角度1原电池的工作原理及电极判断1．(2022·天津高考)锌铜原电池装置如下图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，以下有关表达正确的选项是()【导学号：37742161】A．铜电极上发生氧化反响B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))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C[A.Cu作正极，电极上发生复原反响，错误；B.电池工作过程中，SOeq\o\al(2－,4)不参加电极反响，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))根本不变；C.电池工作时，甲池反响为Zn－2e－=Zn2＋，乙池反响为Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反响式可知，乙池中每有64gCu析出，那么进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。]2．控制适合的条件，将反响2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图的原电池。以下判断不正确的选项是()A．反响开始时，乙中石墨电极上发生氧化反响B．反响开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被复原C．电流表读数为零时，反响到达化学平衡状态D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极D[由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被复原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反响到达平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被复原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。]3．分析以下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的选项是()A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反响式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反响式为Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反响式为2H＋＋2e－=H2↑B[②中Mg不与NaOH溶液反响，而Al能和NaOH溶液反响失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反响失去电子作负极，那么Fe作正极，A、C错误；②中电池总反响为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，负极反响式为2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，二者相减得到正极反响式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu作正极，电极反响式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D错误。]原电池的工作原理简图注意：①一般负极金属较活泼，正极金属或非金属不活泼。②一般负极溶解或质量减轻，正极有气泡或质量增重。③假设有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。角度2原电池原理的应用4．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验，试比拟金属活动性的强弱：【导学号：37742162】(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性________；(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性________；(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性________；(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反响，活动性________；(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性________。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________。[答案](1)A>B(2)C>D(3)A>C(4)D>B(5)B>EA>C>D>B>E5．把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别参加过量的稀硫酸，同时向a中参加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别参加定量的稀硫酸，同时向a中参加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，那么图像是________。[解析](1)a中参加CuSO4，消耗一局部Zn，Cu、Zn形成原电池，反响速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中参加CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa与H2SO4反响后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反响速率，但产生H2的量没发生变化。[答案](1)A(2)B(3)C6．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反响式，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＋原电池设计的思维模板(1)正、负极材料的选择：根据氧化复原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反响，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反响(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反响和复原反响分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，那么两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。(3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。考点2|常见化学电源的原理及电极反响式的书写[根底知识自查]1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)总反响为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。负极：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－。2．二次电池(1)铅蓄电池是最常见的二次电池，总反响为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do10(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)二次电池充电时的电极连接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。介质酸性碱性负极反响式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极反响式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反响式2H2＋O2=2H2O注：①燃料电池的电极不参加电极反响，外通入的燃料发生负极反响，O2发生正极反响。②书写电极反响时，注意介质的参与反响。[应用体验]1．某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do10(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2请答复以下问题：(1)放电时，负极反响式为___________________________________，正极反响式为__________________________________________。(2)充电时，阴极反响式为____________________________________，阳极反响式为__________________________________________。(3)放电时，K＋向________极迁移，负极的溶液pH的变化为________。(4)充电时，镍镉电池的负极应与外接电源的________极相连。[提示](1)Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)22NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－(2)Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O(3)正减小(4)负2．以CO为燃料气，请分别写出电解质符合以下条件的正、负极的电极反响式和总反响式(填入表格中)。电解质电极反响式或总反响式①酸性介质正极负极总反响②碱性介质正极负极总反响③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)正极负极总反响④熔融碳酸盐(COeq\o\al(2－,3))正极负极总反响[提示]①O2＋4e－＋4H＋=2H2O2CO－4e－＋2H2O=2CO2＋4H＋2CO＋O2=2CO2②O2＋4e－＋2H2O=4OH－2CO－4e－＋8OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋4H2O2CO＋O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋2H2O③O2＋4e－=2O2－2CO－4e－＋2O2－=2CO22CO＋O2=2CO2④O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)2CO－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=4CO22CO＋O2=2CO2[考点多维探究]角度1常见化学电源的原理分析1．(2022·长沙模拟)比亚迪双模电动汽车使用的是高铁电池，其总反响为3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOHeq\o(,\s\up7(充电),\s\do10(放电))3Zn＋2K2FeO4＋8H2O，以下说法正确的选项是()【导学号：37742163】A．放电时，假设有6mol电子发生转移，那么有2molK2FeO4被氧化B．放电时，正极反响为FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O－3e－=Fe(OH)3＋5OH－C．充电时，电池的负极与外接电源的负极相连D．充电时，阴极附近溶液的pH变小C[由反响方程式可知，放电时，K2FeO4被复原，A项错误；放电时正极得电子，电极反响为FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－，B项错误；充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，C项正确；充电时，阴极附近溶液的pH变大，D项错误。]2．(2022·信阳市一模)某充电宝锂离子电池的总反响为xLi＋Li1－xMn2O4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do10(充电))LiMn2O4，某镍氢电池总反响为NiOOH＋MHeq\o(,\s\up7(放电),\s\do10(充电))M＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的选项是()A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移B．镍氢电池放电时，正极的电极反响式：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D．锂离子电池充电时，阴极的电极反响式：LiMn2O4－xe－=Li1－xMn2O4＋xLi＋D[A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极迁移，故A正确；B项，放电时，正极发生复原反响，方程式为NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，故B正确；C项，题图表示用锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生M＋H＋＋e－=MH，故C正确；D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反响式：Li＋＋e－=Li，故D错误。]3．(2022·全国丙卷)锌­空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反响为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)。以下说法正确的选项是()A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反响为：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)C[A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，充电时，总反响方程式为2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(通电))2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2mol电子时，消耗氧气0.5mol，在标准状况体积为11.2L，错误。]角度2常见电源电极反响式的书写4．(1)Fe­Cu­稀H2SO4组成的原电池中，负极反响为______________________________________________________________________________________________________________________________，正极反响为______________________________________________，电池总反响为________________________________________________。(2)Mg­Al­NaOH溶液组成的原电池中，负极反响为________________，正极反响为__________________________________________________，电池总反响为________________________________________________。(3)(2022·全国卷Ⅱ节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。答复以下问题：①该电池的正极反响式为_______________________________________，电池反响的离子方程式为________________________________________。②维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。(F＝96500C·mol－1)(4)(2022·全国卷节选)与MnO2­Zn电池类似，K2FeO4­Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反响式为______________________________________________________________________________________________________________________________，该电池总反响的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反响为：NiO(OH)＋MHeq\o(,\s\up7(放电),\s\do10(充电))Ni(OH)2＋M电池放电时，负极的电极反响式为_______________________________________________________________，充电时，阳极反响式为_____________________________________________________________。[解析](1)Fe作负极，电极反响：Fe－2e－=Fe2＋；Cu作正极，电极反响：2H＋＋2e－=H2↑。(2)Al作负极，电极反响：Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O；Mg作正极，电极反响：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(3)①根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极Zn失去电子生成Zn2＋，正极MnO2得到电子生成MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反响式，然后在遵循电子守恒的前提下将两极反响式加合可得电池反响的离子方程式。②电池工作5分钟，通过的电量Q＝It＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通过电子的物质的量n(e－)＝eq\f(Q,F)＝eq\f(150C,96500C/mol)≈1.554×10－3mol，那么理论消耗Zn的质量是m(Zn)＝eq\f(1.554×10－3mol,2)×65g/mol≈0.05g。(4)K2FeO4­Zn组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，FeOeq\o\al(2－,4)中＋6价铁元素被复原为Fe(OH)3中＋3价铁元素，其电极反响式为FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－；书写总反响的离子方程式时，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。(5)负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H＋，H＋再与OH－结合生成H2O，所以负极的电极反响式为MH－e－＋OH－=M＋H2O。充电时阳极发生氧化反响，反响式为Ni(OH)2－e－＋OH－=NiO(OH)＋H2O。[答案](1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)①MnO2＋H＋＋e－=MnOOH2MnO2＋Zn＋2H＋=2MnOOH＋Zn2＋②0.05(4)FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－2FeOeq\o\al(2－,4)＋8H2O＋3Zn=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－(5)MH－e－＋OH－=M＋H2ONi(OH)2－e－＋OH－=NiO(OH)＋H2O化学电源中电极反响书写的思维模板(1)明确两极的反响物；(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极复原，明确两极的直接产物；(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原那么，找出参与的介质粒子，确定最终产物；(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反响式。注意：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③假设总反响式时，可先写出较易书写的一极的电极反响式，然后在电子守恒的根底上，总反响式减去较易写出的一极的电极反响式，即得到较难写出的另一极的电极反响式。eq\x(专项突破8)特定新型电池的命题分析命题点1特定装置的新型电池原理分析(1)特定装置的新型电池的命题点①两极的判断及电极反响式的书写与判断。②两极产物及反响类型判断。③电子、电流、离子的移动方向的判断。④电池总反响式的书写与判断。⑤转移电子及产物的计算。(2)特定装置的新型电池的分析思路①分析装置中提供的信息：如反响物或产物、介质粒子成分、交换膜的类型、离子移动方向、电极材料等。②分析两极反响原理及电极反响或总反响。③完成有关问题。[对点训练1](2022·全国卷Ⅰ)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，其工作原理如下图。以下有关微生物电池的说法错误的选项是()A．正极反响中有CO2生成B．微生物促进了反响中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反响为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA[图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反响的一极为正极，发生复原反响，因为有质子通过，故正极电极反响式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反响，电极反响式为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响中电子的转移，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.正极的电极反响式为6O2＋24e－＋24H＋=12H2O，负极的电极反响式为C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反响为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，故D正确。][对点训练2]可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和平安性，其电池反响为Mg＋2MnF3=2MnF2＋MgF2。以下有关说法不正确的选项是()A．镁为负极材料B．正极的电极反响式为MnF3＋e－=MnF2＋F－C．电子从镁极流出，经电解质流向正极D．每生成1molMnF2时转移1mol电子C[由电池反响知，镁作复原剂，发生氧化反响，镁极为负极，A项不符合题意；电池反响中，三氟化锰发生复原反响，B项不符合题意；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项符合题意；锰元素由＋3价降至＋2价，D项不符合题意。][对点训练3](2022·全国甲卷)Mg­AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。以下表达错误的选项是()【导学号：37742164】A．负极反响式为Mg－2e－=Mg2＋B．正极反响式为Ag＋＋e－=AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反响Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑B[根据题意，Mg­海水­AgCl电池总反响式为Mg＋2AgCl=MgCl2＋2Ag。A项，负极反响式为Mg－2e－=Mg2＋，正确；B项，正极反响式为2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，那么负极会发生副反响Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，正确。][对点训练4](1)如下图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。负极反响式为______________________________________________________________________________________________________________________________，正极反响式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如下图，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。①X为________极，Y电极反响式为________________________________。②Y极生成1molCl2时，________molLi＋移向________极(填X或Y)。(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如下图。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反响式为_______________________________________________，正极反响式为________________________________________________。[解析](1)根据装置可知O2得电子，在正极反响生成H＋，呼气中的C2H5OH失电子，在负极反响生成CH3COOH。(2)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)根据装置可知N2H4→N2为氧化反响，在负极上反响。[答案](1)C2H5OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)①正2Cl－－2e－=Cl2↑②2X(3)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－命题点2特定介质燃料电池的原理分析四类介质环境下的两极反响原理(以甲醇CH3OH为例)(1)酸性溶液或质子交换膜条件：正极：3O2＋12H＋＋12e－=6H2O，负极：2CH3OH－12e－＋2H2O=2CO2↑＋12H＋(2)碱性溶液条件：正极：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－，负极：2CH3OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O(3)固体氧化物(传导O2－)条件：正极：3O2＋12e－=6O2－，负极：2CH3OH－12e－＋6O2－=2CO2↑＋4H2O(4)熔融碳酸盐(含COeq\o\al(2－,3))条件：正极：3O2＋12e－＋6CO2=6COeq\o\al(2－,3)，负极：2CH3OH－12e－＋6COeq\o\al(2－,3)=8CO2↑＋4H2O[对点训练5](2022·武汉模拟)以下图是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图。关于该电池的表达不正确的选项是()【导学号：37742165】A．该电池不能在高温下工作B．电池的负极反响为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1mol，便有1molH＋从阳极室进入阴极室D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广C[高温条件下微生物会死亡，该电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反响，即葡萄糖失电子生成二氧化碳气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。][对点训练6]近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低本钱〞锂­铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象〞产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，以下说法不正确的选项是()A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B．放电时，负极的电极反响式为Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－C．通空气时，铜被腐蚀，外表产生Cu2OD．整个反响过程中，铜相当于催化剂B[放电时，负极反响为Li－e－=Li＋，Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A项正确；正极反响为Cu2O＋2e－＋H2O=2Cu＋2OH－，B项错误；通空气时，铜被氧化为Cu2O：4Cu＋O2=2Cu2O，总反响为4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，铜相当于催化剂，C、D正确。][对点训练7](2022·烟台一模)LED系列产品是一类新型节能产品，图甲是NaBH4/H2O2燃料电池，图乙是LED发光二极管的装置示意图。以下表达错误的选项是()A．电池A极区的电极反响式为H2O2＋2e－=2OH－B．电池放电过程中，Na＋从负极区向正极区移动C．每有1molNaBH4参加反响转移电子数为4NAD．要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a应与图甲中的B极相连C[A项，根据图甲知，双氧水得电子发生复原反响，那么A电极为正极，正极电极反响式为H2O2＋2e－=2OH－，故A正确；B项，电池放电过程中，阳离子移向正极，Na＋从负极区向正极区移动，故B正确；C项，负极发生氧化反响生成BOeq\o\al(－,2)，电极反响式为BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，有1molNaBH4参加反响转移电子数为8NA，故C错误；D项，要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a阴极应与图甲中的B极负极相连，故D正确。][对点训练8](1)(2022·全国卷Ⅰ节选)二甲醚(OCH3CH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93kW·h·kg－1)。假设电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反响为__________________________，1个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝______________(列式计算。能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×106J)。(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下图。①电极A为________极，CO和H2按体积比1∶1发生的电极反响式为_____________________________________________________________。②电极B的反响式为__________________________________________。③COeq\o\al(2－,3)向________极迁移(填A或B)。[解析](1)由题意可得：CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋，1个CH3OCH3产生12个电子。(2)CO、H2为燃料，在负极上反响。[答案](1)CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋12eq\f(\f(1.20V×1000g,46g·mol－1)×12×96500C·mol－1,1kg)÷(3.6×106J·kW－1·h－1)≈8.39kW·h·kg－