第四章 化学反应与电能\n章末素能提升\n专题归纳知识网络真题体验\n知识网络\n\n专题归纳\n1．燃料电池的组成(1)电极：惰性电极。(2)燃料：包括H2、烃(如CH4)、醇(如C2H5OH)、肼(N2H4)等。(3)电解质：酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；碱性电解质溶液，如NaOH溶液；熔融氧化物，如Y2O3；熔融碳酸盐，如K2CO3等。专题1燃料电池电极反应式的书写\n2．书写燃料电池电极方程式的基本步骤(1)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。如氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O；甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②①＋②式得燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。\n\n(3)第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式(消去电子)。故根据第一、二步写出的反应：电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。\n1．阳离子交换膜的作用电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，能制得氯气、氢气、氢氧化钠等重要的化工原料。电解过程中，在电场的作用下，阳离子向阴极移动，而阴离子向阳极移动。由于在阳极氯离子失去电子生成氯气，若不采取措施，氢氧根离子会向阳极移动，从而与氯气发生反应，既减少了氯气的产量，又会使得到的氢氧化钠不纯。因此，必须阻止氢氧根离子向阳极移动。专题2氯碱工业生产中的离子交换膜\n目前，常用的隔膜有石棉隔膜和阳离子交换膜。石棉隔膜能阻止气体通过，但允许水分子及离子通过。由于氢氧根离子能透过隔膜，因此氯气会与氢氧根发生反应，导致制得的氢氧化钠不纯。阳离子交换膜只允许阳离子通过，而不允许阴离子及气体通过，也就是说，只允许钠离子通过，氯离子、氢氧根离子和氢气、氯气均不能通过。这样既可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气相混合，在一定条件下引起爆炸，又能避免氯气与氢氧化钠作用生成次氯酸钠而影响烧碱的质量。\n\n\n真题体验\n1．(2021·湖北，10)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。\n下列说法错误的是()A．加入HNO3降低了正极反应的活化能B．电池工作时正极区溶液的pH降低C．1molCH3CH2OH被完全氧化时有3molO2被还原D．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋B\n解析：由正极区电极反应可知，正极区的总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，HNO3在反应前后总量不变，起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，A正确；由A选项中正极区总反应可知，反应消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，B错误；由电池总反应可知，C正确；由负极电极反应可知，D正确。\n2．(2021·浙江6月，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。\nB\n\n由电池截面结构图可知，集流体A与电极A相连，由电池分析可知，充电时电极A为阴极，集流体起导电作用，即集流体A与外接电源的负极相连，A正确；由电池总反应可知，放电时，LiPON薄膜电解质起传导Li＋的作用，故没有Li＋的损失，B错误；由电池分析可知，C、D正确。\nC\n解析：CCl4为非电解质，不能导电，故不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；Hg－Hg2SO4电极的电势交于Cu电极电势，则Hg－Hg2SO4电极为正极，发生还原反应，B错误；若换作Zn－ZnSO4体系，相比于Cu和Hg，Zn和Hg金属活动性相差更大，则产生的电势差变大，电压表的示数变大，C正确；微孔瓷片的作用和盐桥类似，使两个电极反应相对独立，但不阻碍离子通过，D错误。\n4．(2021·福建，8)一种新型镁硫二次电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．使用碱性电解质水溶液B．放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS8－6e－===4MgS2C．使用的隔膜是阳离子交换膜D．充电时，电子从Mg电极流出C\n解析：若使用碱性电解质水溶液，负极生成的Mg2＋会转化为Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；放电时正极发生得电子的还原反应，B错误；负极生成的Mg2＋要通过隔膜移向正极参与电极反应，阳极生成的Mg2＋要通过隔膜移向阴极被还原，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；充电时为电解池，电子由电源负极流向阴极，即电子流入Mg电极，D错误。\n5．(2021·福建，13节选)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线。如图是电催化合成氨装置示意图。①a电极应连接电源______极。②电催化合成氨的化学方程式为____________________________。负\n
