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專題26 可充電電池 燃料電池 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產和科學技術等方面，請根據(jù)題中提供的信息填空。 （1）蓄電池在放電時起原電池作用，在充電時起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應式為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。負極反應式為________________反應一段時間后負極的質量_________（填“增重”或“減少”或“不變”） （2）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，該電池極的負電極反應式是:_____________________；正極電極反應式_______________ （3）將鋁片和銅片用導線相連，分別插入濃硝酸中（a組）和插入燒堿溶液中（b組），都形成了原電池，在a組原電池中，負極材料為___________；寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應式：_________________________。 學科￥ 【答案】Pb＋SO42-–2e-=PbSO4 增重 CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O 4H2O + 2O2 + 8eˉ = 8OH— Cu Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O 【解析】 （2）由甲烷燃料電池原理示意圖可知，CH4通入的一極產生了CO32-，碳元素的化合價由-4價升高到+4價，發(fā)生氧化反應，即CH4通入的一極是負極，考慮到電解質溶液是強堿溶液，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫出負極反應式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然是O2通入的一極，正極電極反應式為：O2+4e-+2H2O=4OH-； 【點睛】對于原電池來說，通常情況下活潑金屬作負極，不活潑金屬作正極，但有2個特殊情況：一是Al-Cu原電池在濃硫酸中Al作正極；Al-Mg原電池在NaOH溶液中Al作負極。 2．電池在我們的生活中有著重要的應用，請回答下列問題： （1）為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的的是______（填序號），寫出正極的電極反應式_______。若構建原電池時兩個電極的質量相等，當導線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質量差為________。 （2）將CH4設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）。 實驗測得OH?定問移向B電極，則_____（填“A”或“B”）處電極入口通甲烷，其電極反應式為___________。當消耗甲院的體積為33.6 L（標準狀況下）時，假設電池的能量轉化率為80%，則導線中轉移電子的物質的量為________。 【答案】 ③ Cu2++2e-＝Cu 3g B CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O 9.6mol 【解析】分析：（1）驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，在原電池中，鐵作負極、其它導電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的銅鹽； （2）①根據(jù)OH?定問移向B電極可知，A為正極、B為負極，據(jù)此分析判斷。 詳解：（1）要驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，在原電池中，鐵作負極、其它導電的活潑性弱于鐵的金屬或非 點睛：本題考查了原電池原理的應用，根據(jù)元素化合價變化確定氧化性強弱，根據(jù)方程式中各個物理量之間的關系式進行計算，題目難度不大，注意原電池工作原理的理解和靈活應用。難點是電極反應式的書寫，注意結合放電微粒以及電解質溶液的酸堿性分析判斷。 3．人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產和科學技術等方面，請根據(jù)題中提供的信息，填寫空格。 （1）鉛蓄電池在放電時發(fā)生的電池反應式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。負極電極反應式為___________________________________________。 （2）FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，若將此反應設計成原電池，則負極所用電極材料為________，當線路中轉移0.2 mol電子時，則被腐蝕銅的質量為________g。 （3）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，以甲醇做燃料的電池，如下圖所示， ①負極反應物是______________，H+從________極到________極（填a或b）。 ②正極反應式為_________________，負極反應式為___________________。 【答案】 Pb – 2e- + SO42- = PbSO4 Cu 6.4 g CH3OH b a 3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 2CH3OH – 12e- + 2H2O =2 CO2 +12H+ 4．（1）為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的的是______，寫出正極的電極反應_______。若構建原電池時兩個電極的質量相等，當導線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質量差為________。 （2）將CH4設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。 ①實驗測得OH-定問移向B電極，則_____處電極入口通甲烷(填A或B)，其電極反應式為___________。 ②當消耗甲院的體積為33.6L(標準狀況下)時，假設電池的能量轉化率為80%，則導線中轉移電子的物質的量為________。 （3）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。高鐵電池的總反應式為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，原電池負極的電極反應式為__________；放電時每轉移3mol電子，有_____mol K2FeO4被還原，正極附近溶液的堿性________(填“增強”?！安蛔儭盎颉皽p弱”)。 【答案】 ③ Cu2++2e-=Cu 3g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 9.6mol Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 1 增強 【解析】（1）①中銅是負極，碳是正極，鐵離子在正極放電生成亞鐵離子，不能比較Fe2+與Cu2+氧化性強被還原。正極反應式為FeO42－+3e－+4H2O＝Fe(OH)3+5OH－，因此正極附近溶液的堿增強。 點睛：掌握原電池的工作原理是解答的關鍵，注意正負極、離子移動方向判斷，難點是電極反應式的書寫。解答時注意結合反應物的性質、溶液的酸堿性、是否存在交換膜以及是不是熔融的電解質分析。