考點(diǎn)二化學(xué)電源1.一次電池一次電池即放電后不可再充電的電池。(1)堿性鋅錳電池。負(fù)極：eq\o(□,\s\up1(1))______________________________；正極：MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－；總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnO(OH)。(2)紐扣式鋅銀電池。負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；正極：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－；總反應(yīng)：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag。2.二次電池二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。鉛酸蓄電池是一種常見(jiàn)的二次電池，其充、放電過(guò)程如下：總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do8(充電))2PbSO4＋2H2O放電時(shí)的電極反應(yīng)負(fù)極：eq\o(□,\s\up1(2))____________________________________；正極：eq\o(□,\s\up1(3))______________________________________充電時(shí)的電極反應(yīng)陰極：eq\o(□,\s\up1(4))_____________________________________；陽(yáng)極：eq\o(□,\s\up1(5))_____________________________________3.燃料電池一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。(1)常見(jiàn)燃料。除H2外，還有CO、水煤氣(CO和H2)、烴類(如CH4)、醇類(如CH3OH)、醚類(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。(2)電解質(zhì)類型。酸性溶液、堿性溶液、固體電解質(zhì)(可傳導(dǎo)O2－)、熔融碳酸鹽，不同電解質(zhì)會(huì)對(duì)總反應(yīng)、電極反應(yīng)有影響。(3)應(yīng)用舉例(以甲烷為燃料，寫出下列介質(zhì)中的電極反應(yīng)式)。酸性溶液正極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(6))_________________________________；負(fù)極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(7))___________________________________堿性溶液正極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(8))________________________________；負(fù)極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(9))__________________________________固體氧化物(高溫下能傳導(dǎo)O2－)正極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(10))_________________________________；負(fù)極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(11))__________________________________熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3，正極通入CO2)正極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(12))________________________________；負(fù)極反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up1(13))_________________________________[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2eq\o(□,\s\up1(2))Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－2e－=PbSO4eq\o(□,\s\up1(3))PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2Oeq\o(□,\s\up1(4))PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))eq\o(□,\s\up1(5))PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))eq\o(□,\s\up1(6))2O2＋8H＋＋8e－=4H2Oeq\o(□,\s\up1(7))CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋eq\o(□,\s\up1(8))2O2＋4H2O＋8e－=8OH－eq\o(□,\s\up1(9))CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2Oeq\o(□,\s\up1(10))2O2＋8e－=4O2－eq\o(□,\s\up1(11))CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2Oeq\o(□,\s\up1(12))2O2＋4CO2＋8e－=(4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))eq\o(□,\s\up1(13))CH4＋4COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－8e－=5CO2＋2H2O[易錯(cuò)秒判](1)MnO2是堿性鋅錳電池中的催化劑，可使鋅錳電池的比能量更高()(2)堿性鋅錳電池中，1molZn和1molMnO2放電轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等()(3)鉛酸蓄電池在放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增大()(4)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)()(5)可充電電池充電時(shí)，電池的正極應(yīng)連接外接電源的負(fù)極()(6)鉛酸蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√一、化學(xué)電源的原理分析1.(2024·廣東高三調(diào)研)一種向外輸出電能的同時(shí)又能使水土中重金屬離子Cd2＋變成沉淀而被除去的電化學(xué)裝置，其工作原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．鋅棒為該裝置的正極B．電子從鋅棒經(jīng)水土移向碳棒C．碳棒附近Cd2＋轉(zhuǎn)化為Cd而被除去D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗22.4LO2，理論上最多能除去2molCd2＋解析：選D。由題圖可知，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，石墨為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，水土中的Cd2＋與OH－反應(yīng)生成Cd(OH)2沉淀而除去。A．由分析可知，鋅棒為該裝置的負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，電子由鋅棒經(jīng)導(dǎo)線流向碳棒，但電子不能經(jīng)過(guò)水土，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，碳棒附近Cd2＋轉(zhuǎn)化為Cd(OH)2沉淀而被除去，C錯(cuò)誤；D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗22.4L(1mol)O2，理論上可產(chǎn)生4molOH－，由離子方程式Cd2＋＋2OH－=Cd(OH)2↓可知，最多能除去2molCd2＋，D正確。2.(2024·廣州大學(xué)附中檢測(cè))瓦斯爆炸是煤礦開(kāi)采中的重大危害，一種瓦斯分析儀能夠在煤礦巷道中的甲烷濃度達(dá)到一定濃度時(shí)，通過(guò)傳感器顯示。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如下圖所示，其中的固體電解質(zhì)是Y2O3-Na2O，O2－可以在其中自由移動(dòng)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．瓦斯分析儀工作時(shí)，電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極aB．電極b是正極，O2－由電極a流向電極bC．電極a的反應(yīng)式為CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2OD．當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)移4mol電子解析：選C。電子不能在電池內(nèi)電路流動(dòng)，只能在外電路中流動(dòng)，故A錯(cuò)誤；電極b上氧氣得電子，生成O2－，而電極a需要O2－作為反應(yīng)物，故O2－由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a)，故B錯(cuò)誤；甲烷所在電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O，故C正確；1molO2得到4mol電子生成2molO2－，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，故D錯(cuò)誤。3.以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，下列說(shuō)法正確的是()A．放電過(guò)程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B．放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量均減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L解析：選C。堿性環(huán)境下，CH3OH-O2燃料電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，N2H4－O2燃料電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O，(CH3)2NNH2中C和N元素的化合價(jià)均為－2價(jià)，H元素的化合價(jià)為＋1價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可推知，(CH3)2NNH2-O2燃料電池總反應(yīng)為(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH=2K2CO3＋N2＋6H2O。A．放電過(guò)程為原電池工作原理，所以K＋均向正極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)上述分析可知，N2H4-O2燃料電池的產(chǎn)物為氮?dú)夂退?，其總反?yīng)中未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，另外兩種燃料電池均消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量減小，B錯(cuò)誤；C．理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān)，設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為mg，甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量(物質(zhì)的量表達(dá)式)分別是eq\f(mg,32g/mol)×6、eq\f(mg,32g/mol)×4、eq\f(mg,60g/mol)×16，通過(guò)比較可知，(CH3)2NNH2的理論放電量最大，C正確；D．根據(jù)得失電子守恒和總反應(yīng)式可知，消耗1molO2，理論上N2H4-O2燃料電池生成1mol氮?dú)?，在?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L，D錯(cuò)誤。二、二次電池的充、放電分析4.某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池的示意圖如下，放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，M極反應(yīng)為Ni－2e－=Ni2＋B．放電時(shí)，Li＋由M極向N極移動(dòng)C．充電時(shí)，M極的質(zhì)量減小D．充電時(shí)，N極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi＋3e－=3Li＋＋Bi解析：選B。放電時(shí)，M極上的Li比Ni更活潑，也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑，故M極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－=Li＋，N極為正極，電極反應(yīng)為3Li＋＋3e－＋Bi=Li3Bi，Li＋由M極向N極移動(dòng)，A錯(cuò)誤、B正確；由可充電電池的原理可知，充電時(shí)和放電時(shí)同一電極上發(fā)生的反應(yīng)互為逆過(guò)程，故充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i＋＋e－=Li，M極的質(zhì)量增大，N極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi－3e－=3Li＋＋Bi，C、D錯(cuò)誤。5.(2024·廣東六校聯(lián)考)某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料)，通過(guò)在室溫條件下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(見(jiàn)下圖)。下列說(shuō)法不正確的是()A．充電時(shí)，F(xiàn)e2O3對(duì)應(yīng)電極連接充電電源的負(fù)極B．正極的電極反應(yīng)式：Fe2O3＋6Li＋＋6e－=3Li2O＋2FeC．該電池不能用氫氧化鈉溶液作為電解質(zhì)溶液D．放電時(shí)，F(xiàn)e2O3為電池，被還原為Fe，電池被磁鐵吸引解析：選A。A．根據(jù)題圖可知，放電時(shí)，Li被氧化為L(zhǎng)i＋，故金屬鋰和