2019年高中化學專題1化學反應與能量變化第二單元化學能與電能的轉化第2課時化學電源學案蘇教版選修4.doc

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2019年高中化學專題1化學反應與能量變化第二單元化學能與電能的轉化第2課時化學電源學案蘇教版選修4 [學習目標定位]　 知識內容 必考要求 加試要求 銀鋅電池、鉛蓄電池、燃料電池的工作原理與應用價值。 b 課時要求 1.知道化學電源的分類方法。 2.熟悉幾種常見化學電源的組成和工作原理。 3.了解化學電源廣泛的應用及廢舊電池對環(huán)境的危害，設想其處理方法。 一、化學電池及其分類 1．化學電池的分類 (1)化學電池按其使用性質常分為如下三類： ①一次電池：又叫干電池，活性物質消耗到一定程度就不能再使用。 ②二次電池：又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質再生。 ③燃料電池：一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電池。 (2)化學電池按其電解質性質可分為中性電池、酸性電池、堿性電池。 2．判斷電池優(yōu)劣的主要標準 (1)比能量：單位質量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(Wh)kg－1或(Wh)L－1。 (2)比功率：單位質量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是Wkg－1或WL－1。 (3)電池可儲存時間的長短。 3．化學電池的回收利用 使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬和酸堿等有害物質，隨處丟棄會給土壤、水源等造成嚴重的污染。廢棄電池要進行回收利用。 例1　下列說法中錯誤的是(　　) A．干電池是以膠糊狀電解液來產生直流電的一次電池 B．二次電池能連續(xù)不斷地使用是因為含有的活性物質可以再生 C．氫氣、甲醇、烴、肼、氨等液體或氣體都可作為燃料電池的燃料 D．具有高“比能量”和高“比功率”的電池稱為高能電池 答案　B 解析　二次電池放電后需要再充電，只能重復使用，而不能連續(xù)不斷地使用。 考點　初步認識化學電池 題點　化學電池及其類別 例2　隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是(　　) A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C．防止電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 答案　B 解析　汞、鎘、鉛等重金屬離子會對土壤和水源造成污染。 考點　初步認識化學電池 題點　廢舊化學電池的回收利用 二、常見的化學電池 1．一次電池 (1)堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，總反應式為 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 。 ①負極是Zn，正極是MnO2，電解質溶液是KOH溶液； ②負極反應式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ③正極反應式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。 (2)鋅銀電池具有比能量大、電壓穩(wěn)定、儲存時間長等特點，總反應式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 ①負極反應式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正極反應式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 2．二次電池 鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應和充電反應表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) (1)負極是Pb，正極是PbO2，電解質溶液是硫酸溶液。 (2)放電反應原理 ①負極反應式是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) ； ②正極反應式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ； ③放電過程中，負極質量的變化是增大，電解質溶液pH的變化是增大。 (3)充電反應原理 ①陰極(發(fā)生還原反應)反應式是 PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)； ②陽極(發(fā)生氧化反應)反應式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)； ③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負極與直流電源負極相連。 3．燃料電池 氫氧燃料電池用鉑作電極，不斷充入的氫氣和氧氣分別在兩極發(fā)生氧化反應和還原反應。 (1)氫氧燃料電池的總反應式是2H2＋O2===2H2O。 (2)寫出氫氧燃料電池(介質不同)的電極反應： 介質 負極反應式 正極反應式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 堿性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 常見化學電池的比較 (1)一次電池：活潑金屬作負極，參與電極反應，放電完成后，不能再使用。 (2)二次電池：兩電極都參與電極反應，可充電、放電，循環(huán)使用。 (3)燃料電池：兩電極都不參與電極反應，不斷充入的物質分別在兩極發(fā)生反應，可連續(xù)使用。 例3　(xx騰沖縣期末)鋰空氣電池放電時的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．放電時Li＋由B極向A極移動 B．電池放電反應為4Li＋O2＋2H2O===4LiOH C．B電極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．電解液a可以為氯化鋰溶液 答案　B 解析　在鋰空氣電池中，A(金屬鋰)為負極，其反應式是4Li＋4OH－－4e－===4LiOH；B為正極，其反應式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－；總反應式是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原電池工作過程中，溶液中的Li＋(陽離子)移向B極(正極)；金屬鋰能與水反應，電解質中不能含有水。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 方法點撥　根據原電池裝置書寫電極反應式 (1)由裝置圖確定原電池的正極、負極及各極反應物。 (2)若電解質溶液中的陰離子與負極產生的陽離子不共存，該陰離子寫入負極反應式。 (3)正極反應是溶液中的陽離子或氧化劑得到電子被還原。 例4　鎳鎘(Ni—d)可充電電池在現代生活中有廣泛應用，它的充放電反應按下式進行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiOOH＋2H2O，由此可知，該電池放電時的負極材料是(　　) A.Cd(OH)2　　B.Ni(OH)2　　C.Cd　　D.NiOOH 答案　C 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 方法點撥　由二次電池的總反應式書寫電極反應式 (1)放電時為原電池，由總反應式中元素化合價的變化，確定負極、正極的反應物、主要產物和轉移電子數目，再結合電解質溶液性質和守恒關系寫出電極反應式。 (2)充電時的電極反應是放電電極反應的逆過程，即充電的陽極反應為放電正極反應的逆過程，充電的陰極反應為放電負極反應的逆過程。 例5　寫出下列燃料電池的電極反應式和總反應式。 (1)酸性條件下的甲烷燃料電池 總反應式：___________________________________________________________________； 正極反應式：_______________________________________________________________； 負極反應式：____________________________________________________________。 (2)堿性條件下的甲烷燃料電池 總反應式：_______________________________________________________________； 正極反應式：______________________________________________________________； 負極反應式：______________________________________________________________。 (3)堿性條件下的甲醇(CH3OH)燃料電池 總反應式：________________________________________________________________； 正極反應式：_______________________________________________________________； 負極反應式：______________________________________________________________。 答案　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (3)2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O 考點　燃料電池 題點　有機物燃料電池 方法點撥　(1)燃料電池的總反應相當于燃料的燃燒，書寫總反應方程式時，要注意產物與電解質溶液是否發(fā)生反應，若能反應，電解質溶液要寫在總反應方程式中。 (2)燃料電池正極反應的本質是氧氣得電子發(fā)生還原反應，即O2＋4e－===2O2－，產生的O2－存在形式與電解質溶液的酸堿性和電解質的狀態(tài)有著密切的關系。 (3)書寫燃料電池的電極反應式，一定要注意電解質的酸堿性。堿性溶液電極反應式不能出現H＋；酸性溶液電極反應式不能出現OH－。 1．下列說法錯誤的是(　　) A．氧化還原反應所釋放的化學能，是化學電池的能量來源 B．化學電池中的負極材料不一定參加電極反應 C．二次電池的充電和放電過程是可逆反應 D．丟棄廢舊電池不但會污染環(huán)境，而且是資源的極大浪費 答案　C 解析　二次電池的充電和放電，是在不同條件下發(fā)生的過程，它們不是可逆反應。 考點　初步認識化學電池 題點　化學電池及其類別 2．下列電池工作時，氧氣在正極放電的是(　　) 答案　B 解析　燃料電池中在正極放電的物質都是氧氣。 考點　化學電池的綜合 題點　化學電池及其類別 3．某電池以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質溶液。下列說法不正確的是(　　) A．鋅為電池的負極 B．正極反應式為2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．該電池放電過程中電解質溶液濃度增大 D．電池工作時OH－向負極遷移 答案　B 解析　以K2FeO4和鋅為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解質溶液的電池中，鋅為負極，發(fā)生反應：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；K2FeO4為正極，發(fā)生反應：2FeO＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－；放電過程中有OH－生成，則電解質溶液的濃度增大，OH－向負極遷移。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 4．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)，因而越來越成為人們研制綠色原電池所關注的焦點。其中一種鎂電池的反應為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，則鎂電池放電時，下列說法錯誤的是(　　) A．Mg2＋向正極遷移 B．正極反應式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．Mo3S4發(fā)生氧化反應 D．負極反應式為xMg－2xe－===xMg2＋ 答案　C 解析　鎂在反應中失電子，則Mo3S4在反應中得電子，故放電時Mo3S4發(fā)生還原反應。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 5．氫氧燃料電池已用于航天飛機，它是以鉑作電極，H2SO4溶液作電解質溶液，正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，負極反應為2H2－4e－===4H＋。下列敘述不正確的是(　　) A．H2在負極發(fā)生氧化反應 B．燃料電池的能量轉化率可達100% C．是一種高效、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置 D．供電時的總反應為2H2＋O2===2H2O 答案　B 解析　氫氧燃料電池中H2在負極發(fā)生氧化反應，A項正確；燃料電池中能量轉化率較高，但達不到100%，B項錯誤；燃料電池是一種高效、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置，C項正確；結合正極和負極反應式可寫出供電時總反應為2H2＋O2===2H2O，D項正確。 考點　燃料電池 題點　氫氧燃料電池(酸性電解質) 6．原電池是化學對人類的一項重大貢獻。 (1)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題： ①電池的負極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應式為__________________。 ②電池工作一段時間后電解質溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎锰妓徜嚭吞妓徕c的熔融鹽混合物作電解質，一氧化碳為負極燃氣，空氣與二氧化碳的混合氣為正極助燃氣，制得在650 ℃下工作的燃料電池，其負極反應式為2CO＋2CO－4e－===4CO2。 ①正極反應式是_______________________________________________________________； ②總電池反應式是_______________________________________________________________。 答案　(1)①a　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ②減小 (2) ①O2＋2CO2＋4e－===2CO ②2CO＋O2===2CO2 解析　(1)甲烷在反應時失去電子，故a電極是電池的負極。由于電池工作過程中會消耗OH－，故一段時間后，電解質溶液的pH會減小。 (2)正極發(fā)生還原發(fā)應，故正極電極反應式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，根據正極反應式＋負極反應式＝總電池反應，可推知總電池反應式應為2CO＋O2===2CO2。 考點　燃料電池 題點　燃料電池的綜合 [對點訓練] 題組一　一次電池 1．銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．Zn電極是負極 B．Ag2O電極發(fā)生還原反應 C．Zn電極的電極反應式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 D．放電前后電解質溶液的pH保持不變 答案　D 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 2．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。下列說法中錯誤的是(　　) A．電池工作時，鋅失去電子 B．電池正極的電極反應式為2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq) C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質量減少6.5 g 答案　C 解析　由電池總反應式可知，鋅為負極，電子從負極流出經外電路流向正極。外電路中每通過0.2 mol電子，參加反應的鋅理論上為0.1 mol，即質量減少6.5 g。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 3．鋰錳電池具有高倍率放電性能且電壓穩(wěn)定，是常用的貯存性能優(yōu)良的一次電池。其工作原理如圖所示，Li＋通過電解質遷移進入MnO2晶格中，生成LiMnO2，以下說法錯誤的是(　　) A．a極為電池的負極 B．可以用水代替有機溶劑 C．外電路中電子由a極流向b極 D．b極的電極反應式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 答案　B 解析　根據圖示裝置可確定Li電極為負極，A項正確；若用水代替有機溶劑，水能與金屬Li直接發(fā)生化學反應，B項錯誤；原電池中電子從負極a流出經導線流回正極b，C項正確；MnO2在正極發(fā)生還原反應生成LiMnO2，其電極反應式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，D項正確。 考點　一次電池和二次電池 題點　一次電池 題組二　二次電池 4．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質溶液為H2SO4，工作時的電池反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列結論正確的是(　　) A．Pb為正極被氧化 B．溶液的pH不斷減小 C．SO只向PbO2處移動 D．電解質溶液的密度不斷減小 答案　D 解析　由電池總反應方程式可知，鉛是負極，二氧化鉛是正極；原電池工作時，外電路中電子由負極流向正極；內電路中帶負電荷的陰離子(SO和OH－)移向負極；硫酸不斷被消耗， pH不斷增大，硫酸濃度減小，溶液密度減小。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 5．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，電池反應為16Li＋xS8===8Li2Sx(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：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D．電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多 答案　D 解析　A項，原電池電解質中陽離子移向正極，根據全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應，由總反應可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應，正確；B項，電池工作時負極電極方程式為Li－e－===Li＋，當外電路中流過0.02 mol電子時，負極消耗的Li的物質的量為0.02 mol，其質量為0.14 g，正確；C項，石墨烯具有良好的導電性，故可以提高電極a的導電能力，正確；D項，電池充電時為電解池，此時電解總反應為8Li2Sx16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會越來越少，錯誤。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 6．(xx嘉興調研)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池總反應為3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH3Zn＋2K2FeO4＋8H2O。下列各種敘述中，其中正確的是(　　) A．放電時正極反應式為3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－ B．充電時陽極反應式為2Fe(OH)3＋10OH－－6e－===2FeO＋8H2O C．放電時電子的流動方向：負極→導線→正極→電解質溶液→負極 D．放電時每轉移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 答案　B 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 題組三　燃料電池 7．如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是(　　) A．a電極是負極 B．b電極的電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發(fā)電裝置 答案　B 解析　從圖中可看出a電極處通入的是H2，b電極處通入的是O2，該電池的總反應是2H2＋O2===2H2O，故a電極處H2失e－被氧化，a為負極；相對應的b極為正極，b極的電極反應是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故選項中只有B項不正確。 考點　燃料電池 題點　氫氧燃料電池(中性電解質) 8．將兩個鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CO和O2，即可產生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是(　　) ①通入CO的電極為正極； ②正極的電極反應式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－； ③通入CO的電極反應式是2CO＋O2－4e－===2CO2； ④負極的電極反應式是CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O； ⑤放電時溶液中的陽離子向負極移動； ⑥放電時溶液中的陰離子向負極移動 A．①③⑤ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①②③ 答案　B 解析　據題意知，發(fā)生的反應為2CO＋O2===2CO2，反應產生的CO2處于KOH溶液中，又會轉化為CO，④正確，③錯誤。O2得e－被還原，在正極反應，①錯誤，②正確。陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，⑤錯誤，⑥正確。 考點　燃料電池 題點　無機物燃料電池(堿性電解質) 9．下圖是甲醇燃料電池的結構示意圖，甲醇在催化劑作用下提供質子(H＋)和電子，電子經外電路、質子經內電路到達另一極與氧氣反應，電池總反應為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列說法不正確的是(　　) A．左電極為電池的負極，a處通入的物質是甲醇 B．正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．負極反應式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ D．該電池提供1 mol e－，消耗氧氣0.25 mol 答案　B 解析　負極反應式為2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋，正極反應式為3O2＋12e－＋12H＋===6H2O；根據電子流向，可以判斷a處通甲醇，b處通O2；當電池提供 1 mol 電子時，消耗O2為1 mol＝0.25 mol。 考點　燃料電池 題點　有機物燃料電池(隔膜、酸性電解質) 10．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關該電池的說法正確的是(　　) A．反應CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時，CO2－3向電極B移動 D．電極B上發(fā)生的電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 答案　D 解析　A項，由化合價變化可知，每消耗1 mol CH4轉移6 mol電子；B項，電極A為負極，電極反應式為H2＋CO＋2CO2－3－4e－===H2O＋3CO2；C項，電池工作時，CO向電極A移動；D項，電極B是正極，電極反應為O2＋2CO2＋4e－===2CO。 考點　燃料電池 題點　有機物燃料電池(熔融電解質) 題組四　新型電池 11．(xx金華調研)如圖1為Mg—AgCl電池工作示意圖，該電池通過海水激活，在軍事上用作電動魚雷的電源。電池的總反應可表示為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列關于該電池說法不正確的是(　　) A．AgCl電極是正極 B．電子方向從Mg電極流向AgCl電極 C．Mg電極的電極反應式：Mg－2e－＋2Cl－===MgCl2 D．圖2中x軸表示流入正極的電子的物質的量，y軸表示海水中Cl－濃度 答案　C 考點　化學電池的綜合 題點　新型電池原理分析 12．以氨氣代替氫氣來研發(fā)氨燃料電池是當前科研的一個熱點，氨燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液，電池反應為4NH3＋3O22N2＋6H2O。下列有關說法錯誤的是(　　) A．氨燃料電池在充電時，在陰極N2得電子被氧化 B．氨燃料電池在放電時，負極反應為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O C．以氨氣代替氫氣的主要原因是氨氣易液化、易儲存 D．燃料電池的能量轉化率一般比普通的電池高 答案　A 解析　充電時N2在陰極得電子被還原，A錯誤；氨燃料電池在放電時，負極反應為4NH3－12e－＋12OH－===2N2＋12H2O，正極反應為3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，B正確；燃料電池的能量轉化率超過80%，比普通的電池高，D正確。 考點　化學電池的綜合 題點　新型電池原理分析 13．最近科學家研制的一種新型“微生物電池”可以將污水中的有機物轉化為H2O和CO2，同時產生電能，其原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是(　　) A．氧化銀電極上的反應為Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－ B．石墨電極上的反應為C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋ C．每轉移4 mol電子，氧化銀電極產生22.4 L CO2氣體(標準狀況) D．每30 g C6H12O6參與反應，有4 mol H＋經質子交換膜進入正極區(qū) 答案　D 解析　C6H12O6在微生物作用下轉化為CO2和H2O，C6H12O6被氧化，即石墨電極為負極，氧化銀電極為正極，Ag2O發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O，故A錯誤；石墨電極為負極，C6H12O6在負極發(fā)生失電子的氧化反應：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故B錯誤；根據負極的電極反應式可知，每轉移4 mol電子，石墨電極產生22.4 L CO2(標準狀況)，故C錯誤；30 g C6H12O6的物質的量為＝ mol，根據負極的電極反應式可知，有4 mol H＋經質子交換膜進入正極區(qū)，故D正確。 考點　化學電池的綜合 題點　新型電池原理分析 [綜合強化] 14．“神舟九號”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應急電池。 (1)飛船在光照區(qū)運行時，太陽能電池帆板將________能轉化為________能，除供給飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲存起來。其工作原理為 Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 充電時，陽極的電極反應式為__________________________________________________； 當飛船運行到陰影區(qū)時，鎘鎳蓄電池開始為飛船供電，此時負極附近溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)緊急狀況下，應急電池會自動啟動，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其負極的電極反應式為______________________________________________________。 答案　(1)太陽　電　Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　減小 (2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 解析　陽極是失電子發(fā)生氧化反應的一極，Ni(OH)2為陽極；放電時負極反應為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，溶液的堿性減小。 考點　一次電池和二次電池 題點　二次電池 15．燃料電池是利用燃料與氧氣反應從而將化學能轉化為電能的裝置。 (1)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。 ①A為生物燃料電池的________(填“正”或“負”)極。 ②正極反應式為_____________________________________________________________。 ③放電過程中，H＋由________極區(qū)向________極區(qū)遷移(填“正”或“負”)。 ④在電池反應中，每消耗1 mol氧氣，理論上生成標準狀況下二氧化碳的體積是________。 (2)一氧化碳無色無味有毒，世界各國每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一種一氧化碳分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質為氧化釔—氧化鈉，其中O2－可以在固體介質NASICON中自由移動。傳感器中通過的電流越大，尾氣中一氧化碳的含量越高。請回答： ①a極電極反應式為____________________________________________________________； ②工作時，O2－由電極________向電極________移動(填“a”或“b”)； ③電子由電極________通過傳感器流向電極________(填“a”或“b”)。 答案　(1)①正?、贠2＋4H＋＋4e－===2H2O ③負　正?、?2.4 L (2)①CO＋O2－－2e－===CO2　②b　a　 ③a　b 解析　(1)由圖可知A為燃料電池的正極，電極反應為6O2＋24H＋＋24e－===12H2O；B為燃料電池的負極，電極反應為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋。放電過程中，H＋由負極區(qū)向正極區(qū)移動。葡萄糖燃料電池的總反應為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理論上生成標準狀況下CO2氣體22.4 L。 (2)由元素價態(tài)變化可知，a電極為負極，電極反應式為2CO＋2O2－－4e－===2CO2，b電極為正極，電極反應式為O2＋4e－===2O2－，總反應為2CO＋O2===2CO2。工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b，O2－由電極b向電極a移動。 考點　燃料電池 題點　燃料電池的綜合