1、1原电池 化学电源第二节原电池 化学电源1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2能写出电极反应和总反应方程式。3了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点(一) 原电池的工作原理 【点多面广精细研】1原电池(1)概念：原电池是把化学能转化为 能的装置。电(2)构成条件能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。活动性不同的两电极(金属或石墨)。形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。2原电池的工作原理(1)两种装置图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。说明 图乙盐桥中通常装有含琼脂的 KCl 饱和溶液。盐桥的作用：使整
2、个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。(2)反应原理电极名称 负极 正极电极材料 Zn 片 Cu 片电极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu反应类型 氧化反应 还原反应电子流向 由 Zn 片沿导线流向 Cu 片3.原电池工作时导电粒子流向2电子流向(外电路)：负极导线正极(电流方向与电子流向相反)。离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。4原电池正、负极的判断小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( )(2)由于 CaOH 2O=Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应
3、设计成原电池( )(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( )(4)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( )(5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( )(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6)学霸微提醒(1)不论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(2)金属的活动性受所处环境的影响。如 Mg、Al 的活动性：在中性或酸性溶液中活动性：MgAl；而在碱性溶液中，Al 可以与 OH 反应，而 Mg 不反应，所以
4、Mg 与 Al 用导线连接后放入 NaOH 溶液中，Al 是负极，Mg 是正极。(3)Fe、Cu 相连，浸入稀 HNO3中，Fe 作负极；浸在浓 HNO3中，Cu 作负极(Fe 发生钝化)。3原电池的工作原理及电极反应式的书写1.(2016全国卷)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )A负极反应式为 Mg2e =Mg2B正极反应式为 Ag e =AgC电池放电时 Cl 由正极向负极迁移D负极会发生副反应 Mg2H 2O=Mg(OH)2H 2解析：选 B MgAgCl 电池的电极反应：负极 Mg2e =Mg2 ，正极2AgCl2e =2Ag2Cl ，A 项
5、正确，B 项错误；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C 项正确；Mg 是活泼金属，能和 H2O 发生反应生成 Mg(OH)2和H2，D 项正确。2(2015全国卷)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( )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 C6H12O66O 2=6CO26H 2O解析：选 A 图示所给出的是原电池装置。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 O24e 4H =2H2O，C 6H1
6、2O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为 C 6H12O624e 6H 2O=6CO224H ，负极上有 CO2产生，故A 错误；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；质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故 C 正确；正极的电极反应式为 6O224e 24H 12H2O，负极的电极反应式为C6H12O624e 6H 2O=6CO2 24H ，两式相加得电池总反应为C6H12O66O 2=6CO26H 2O，故 D 正确。方法规律原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写书写步骤4常见介质常见介质 注意事项中性溶液
7、 反应物若是 H 得电子或 OH 失电子，则 H 或 OH 均来自于水的电离酸性溶液 反应物或生成物中均没有 OH碱性溶液 反应物或生成物中均没有 H水溶液 不能出现 O2(2)用总反应式书写电极反应式书写三步骤书写技巧若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。原电池原理的应用3.M、N、P、E 四种金属，已知：MN 2 =NM 2 ；M、P 用导线连接放入 NaHSO4溶液中，M 表面有大量气泡逸出；N、E 用导线连接放入 E 的硫酸盐溶液中，电极反应为E2 2e =E，N2e =N2 。则这四种
8、金属的还原性由强到弱的顺序是( )APMNE BENMPCPNME DEPMN解析：选 A 由知，金属活动性：MN；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：PM；N、E 构成的原电池中，5N 作负极，故金属活动性：NE。4(2013广东高考节选)能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO 4(aq)，FeSO 4(aq)，CuSO 4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应
9、标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)铜片为电极之一，CuSO 4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。解析：(3)以 Zn 和 Cu 作电极为例分析，如果不用盐桥，则除了发生电化学反应外还发生 Zn 和 Cu2 的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免 Zn 和 Cu2 的直接接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。答案：(1)如图所示(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出(3)甲 电池乙的负极可与
10、CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小归纳拓展原电池原理的四大应用(1)加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。如在 Zn 与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。(2)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。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。6(3)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。(4)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。
11、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 2FeCl3Cu= =2FeCl2CuCl 2设计的原电池为1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 =AgCCu 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 移向 Cu(NO3)2溶液阳 离 子做 一 当 十 点拨：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。 解析：选 D A 项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确； B 项，正极电极反应式为 Ag e =Ag，正确； C
12、 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( )7A. ，中 Fe 作负极 中 Mg作 负 极B中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O6e =6OH 3H 2C中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2D中 Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e =H2做 一 当 十 点拨：原电池正、负极的活泼与否是参照电解质溶液确定的。如稀硫酸作电解质溶液，Mg
13、作负极，NaOH 溶液作电解质溶液，Al 与 NaOH 反应，而 Mg 不反应，Al 作负极。 解析：选 B 中 Mg 作负极；中 Al 作负极；中铜作负极；是铁的吸氧腐蚀，Cu 作正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH 。3一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，H 2的生成量会减少，错误；B 中加入CH3COONa 固体，在溶液中 CH3COO 会结合 H 生
14、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 H2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，并且不影响 H2的生成量，正确。4(2019海淀区模拟)MgAgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池的总反应如下：2AgClMg= =Mg2 2Ag2Cl ，有关该电池的说法正确的是( )A该电池可用于海上应急照明供电B. 为 AgCle =AgCl 负 极 反 应 式C该电池不能被 KCl 溶液激活D电池工作时，每消耗 1.2 g Mg，溶液中的 Cl 增多 0.2 mol做 一
15、当 十 点拨：负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为 Mg2e =Mg2 ；正极上得电8子发生还原反应，电极反应式为 AgCle =AgCl 。 解析：选 A 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，故 A 正确；AgCl 是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为 AgCle =AgCl ，故 B 错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，所以 KCl 溶液也可以激活电池，故 C 错误；电池工作时，每消耗 1.2 g Mg 即 0.05 mol，溶液中的 Cl 增多 0.1 mol，故 D 错误。5(1)用零价铁(Fe)
16、去除水体中的硝酸盐(NO )已成为环境修复研究的热点之一。Fe 3还原水体中的 NO 的反应原理如图 1 所示。 3作负极的物质是_。 是_。正 极 的 电 极 反 应 式(2)通过 NOx传感器可监测 NOx的含量，其工作原理示意图如图 2 所示。Pt 电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出 NiO 电极的电极反应式：_。做 一 当 十 点拨：正极发生还原反应，元素化合价降低，根据图示判断在正极上 NO 转化为 NH 3。 4答案：(1)铁 NO 8e 10H =NH 3H 2O 3 4(2)还原 NOO 2 2e =NO2考点(二) 常见的化学电源 【点多面广精细研】1一次电池
17、(1)碱性锌锰干电池正极反应：2MnO 22H 2O2e =2MnOOH2OH ；负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；9总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnOOHZn(OH) 2。(2)锌银电池负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；正极反应：Ag 2OH 2O2e =2Ag2OH ；总反应：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 ，正极材料是 PbO2。Pb(1)放电时的反应负极：Pb(s)SO (aq)2e =PbSO4(s)(氧化反应)。24正极：PbO 2(s)4H (aq)SO (aq)2e
18、=PbSO4(s)2H 2O(l)(还原反应)。24总反应：Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H 2O(l)。(2)充电时的反应阴极：PbSO 4(s)2e =Pb(s)SO (aq)(还原反应)。24阳极：PbSO 4(s)2H 2O(l)2e =PbO2(s)4H (aq)SO (aq)(氧化反应)。24总反应：2PbSO 4(s)2H 2O(l) Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)。= = = = =电 解 3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。酸性 碱性负极反应式 2H24e =4H 2H24OH 4e =
19、4H2O正极反应式 O24H 4e =2H2O O22H 2O4e =4OH电池总反应式 2H2O 2=2H2O小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( )(3)若使反应 Fe2Fe 3 =3Fe2 以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料( )(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、10可储存时间长( )(5)二次电池充电时为原电池，放电时是电解池( )(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )(7)氢氧燃料电池在碱性电解
20、质溶液中负极反应为 2H24e =4H ( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)学霸微提醒(1)可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。(2)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。(3)可充电电池在充电时，其负极连接外接电源的负极，正极连接外接电源的正极。新型化学电源1.(2018全国卷)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 3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是( )A放电时，ClO 向负极移动 4B充电时释放 CO2，放
21、电时吸收 CO2C放电时，正极反应为 3CO24e =2CO C23D充电时，正极反应为 Na e =Na解析：选 D 根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na4e =4Na ；正极反应：3CO24e =2CO C。充电时，阴(负)极：4Na 4e =4Na；阳(正)极：232CO C4e =3CO2。放电时，ClO 向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式23 4知，充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2。2.(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与 Li 在多孔碳材料电极处生成 Li2O2 x(x0 或 1)。下列说法正确的是( )A放电时，多孔碳材料电极为
22、负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极11C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(1x2)解析：选 D 由题意知，放电时负极反应为 Lie =Li ，正极反应为(2 x)O24Li 4e =2Li2O2 x(x0 或 1)，电池总反应为 O22Li= =Li2O2 x。该电池放(1x2)电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A 项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B 项错误；该电池放电时，电解质溶液中的 Li 向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的 Li 向锂材料区迁移，C 项错误；充电时电池总
23、反应为Li2O2 x=2Li O2，D 项正确。(1x2)3全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为V3 VO 2 H 2O VO 2H V 2 。下列叙述正确的是( ) 2A放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极 B放电时每转移 0.5 mol 电子，负极有 0.5 mol V2 被氧化C充电时阳极附近溶液的酸性减弱D充电时阳极反应式为 VO 2H e =VO2 H 2O 2解析：选 B 放电时发生的反应为 VO 2H V 2 =V3 VO 2 H 2O，阴离子移向负 2极，A 错误；负极 V2 被氧化成 V3 ，每转移 0.5 mol 电子，负极有 0.5 m
24、ol V2 被氧化，B 正确；充电时的总反应为 V3 VO 2 H 2O = VO 2H V 2 ，阳极反应为 2VO2 H 2Oe = VO 2H ，阳极附近溶液的酸性增强，C、D 错误。 24.(2018天津高考节选)O 2辅助的 AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用 CO2，电池反应产物 Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式： _。电池的正极反应式：6O 26e =6O 6CO 26O =3C2O 6O 2 2 2 24反应过程中 O2的作用是_。该电池的总反应式： _。解析：AlCO 2电池，Al 为负极，反应式为 Al3e =Al3 (或 2A
25、l6e =2Al3 )。根据电池的正极反应式可知 O2的作用是作催化剂。将正负极电极反应式相加，可得电池的总反应式为 2Al6CO 2=Al2(C2O4)3。12答案：Al3e =Al3 (或 2Al6e =2Al3 )催化剂 2Al6CO 2=Al2(C2O4)3归纳拓展可充电电池和离子交换膜电池(1)可充电电池可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断分析电池工作过程
26、中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。a首先应分清电池是放电还是充电。b再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。(2)离子交换膜电池离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。功能 使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过类型质子交换膜：只允许质子(H )通过作用 隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯燃料电池5.(2015
27、江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的是( )A反应 CH4H 2O 3H2CO，每消耗 1 mol CH 4转移 12 mol 电子= = = = =催 化 剂 13B电极 A 上 H2参与的电极反应为 H22OH 2e =2H2OC电池工作时，CO 向电极 B 移动23D电极 B 上发生的电极反应为 O22CO 24e =2CO23解析：选 D A 选项，CH 4中的 C 为4 价，CO 中的 C 为2 价，每个碳原子失去 6 个电子，因此每消耗 1 mol CH4失去 6 mol 电子，错误；B 选项，熔融盐中没有 OH ，因此 OH 不能参与电极反应
28、，电极反应式应为 H2CO2CO 4e =3CO2H 2O，错误；C 选项，CO 应23 23向负极移动，即向电极 A 移动，错误；D 选项，电极 B 上 O2得电子和 CO2结合生成CO ，23正确。6.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200 左右时供电，电池总反应：C2H5OH3O 2=2CO23H 2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是( )A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电子由 b 极沿导线流向 a 极Ca 极上发生的电极反应：C 2H5OH3H 2O12e =2CO212H Db 极上发生的电极反应：4H O 24e =2H2O解析：选 D 根据图示，a
29、为负极，b 为正极，电池工作时，质子向电池的正极迁移，A 项错误；电子由负极 a 极沿导线流向正极 b 极，B 项错误；a 极上发生的电极反应为C2H5OH3H 2O12e =2CO2 12H ，C 项错误；b 极上发生的电极反应为4H O 24e =2H2O，D 项正确。7写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。(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)环境下负极
30、：_；14正极：_；总反应式：_。答案：(1)负极：CH 48e 2H 2O=CO28H 正极：2O 28e 8H =4H2O总反应式：CH 42O 2=CO22H 2O(2)负极：CH 48e 10OH =CO 7H 2O23正极：2O 28e 4H 2O=8OH总反应式：CH 42O 22OH =CO 3H 2O23(3)负极：CH 48e 4O 2 =CO22H 2O正极：2O 28e =4O2总反应式：CH 42O 2=CO22H 2O(4)负极：CH 48e 4CO =5CO22H 2O23正极：2O 28e 4CO 2=4CO23总反应式：CH 42O 2=CO22H 2O方法规律
31、 燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为 NaOH 溶液)的反应式为CH42O 2=CO22H 2O CO22NaOH= =Na2CO3H 2O 式式得燃料电池总反应式为 CH42O 22NaOH= =Na2CO33H 2O。第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是 O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H 4e =2H2O。(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O
32、22H 2O4e =4OH 。(3)固体电解质(高温下能传导 O2 )环境下电极反应式：O24e =2O2 。(4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下电极反应式：O22CO 24e =2CO 。2315第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式电池负极反应式。因为 O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除 O2。1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( )AZn 为电池的负极B正极反应式为 2FeO 10H 6e =Fe2O35H 2O24C该电池 不变放 电 过 程 中 电 解 质 溶 液
33、 浓 度D电池工作时 OH 向正极迁移做 一 当 十 点拨：FeO 得到电子生成的 OH 比 Zn 失去电子消耗的 OH 多，所以放电过程中电24解质溶液浓度变大。 解析：选 A A 项，根据化合价升降判断，Zn 化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B 项，KOH 溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO 6e 8H 2O =2Fe(OH)310OH ，错误；C 项，由电池总反应式243Zn2K 2FeO48H 2O=3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH 可得，电解质溶液浓度变大，错误；D 项，电池工作时阴离子OH 向负极迁移，错误。2微生物燃料电池是指在微生
34、物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A. ，经外电路流向 a电 子 从 b流 出BHS 在硫氧化菌作用下转化为 SO 的反应是 HS 4H 2O8e =SO 9H 24 24C如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.5 mol H 通过质子交换膜做 一 当 十 点拨：首先根据题图中 H 移动方向或 O2通入方向判断正、负极，然后根据电子从负极流出判断电子从 a 流出。 解析：选 B b 电极通入氧气，是正极，a 电极是负极，电子从 a 流出，经外电路流向b，A 错误；a 电极
35、是负极，发生失去电子的氧化反应，即 HS 在硫氧化菌作用下转化为 SO16，电极反应是 HS 4H 2O8e =SO 9H ，B 正确；如果将反应物直接燃烧，会有24 24部分化学能转化为光能或热能，因此能量的利用率会变化，C 错误；若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，根据电荷守恒可知有 0.4 mol H 通过质子交换膜与 0.1 mol 氧气结合转化为水，D 错误。3.科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以 CO2和 H2O 合成 CH4。下列关于该电池叙述错误的是( )A电池工作时，是将太阳能转化为电能B铜电极为正极，电极反应式为 CO2
36、8e 8H =CH42H 2OC电池内部 H 透过质子交换膜从左向右移动D为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液做 一 当 十 谨记离子交换膜的作用阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过，质子交换膜只允许 H 通过。 解析：选 D A 项，根据图示可知，该装置将太阳能转化为电能，正确；B 项，根据电子流向知，Cu 是正极，正极上 CO2得电子和 H 反应生成甲烷，电极反应式为CO28e 8H =CH42H 2O，正确；C 项，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的 H 由左向右移动，正确；D 项，由于硝酸易挥发，生成的甲烷中会混有 HNO3气
37、体，而且铜电极会溶于硝酸，应加入硫酸，错误。4(2019攀枝花模拟)某新型电池以 NaBH4(B 的化合价为3 价)和 H2O2作原料，负极材料采用 Pt，正极材料采用 MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A每消耗 3 mol H2O2，转移 6 mol eB电池工作时 Na 从 b极 区 移 向 a极 区Ca 极上的电极反应式为 BH 8OH 8e =BO 6H 2O 4 2Db 极材料是 MnO2，该电池总反应方程式：NaBH 44H 2O2=NaBO26H 2O做 一 当 十 点拨
38、：首先根据题图中离子移动方向判断 a 为负极、b 为正极，原电池工作时，17Na (阳离子)向正极移动。 解析：选 B 正极电极反应式为 H2O22e =2OH ，每消耗 3 mol H2O2，转移的电子为 6 mol，故 A 正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则 Na 从a 极区移向 b 极区，故 B 错误；负极发生氧化反应生成 BO ，电极反应式为 2BH 8OH 8e =BO 6H 2O，故 C 正确；电极 b 采用 MnO2为正极，H 2O2发生还原反应， 4 2得到电子被还原生成 OH ，负极发生氧化反应生成 BO ，该电池总反应方程式为 2NaBH44H 2O2=NaBO26H 2O，故 D 正确。18
