Question

15．電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放的最大電能．“金屬（M）〜空氣電池”（如下圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)．該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO₂+2nH₂O═4M（OH） _n．下列說法不正確的是（　　）

• A． “金屬（M）〜空氣電池”放電過程的正極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4M（OH）_n
• B． 比較Mg、Al、Zn三種“金屬-空氣電池”，“Al-空氣電池”的理論比能量最高
• C． 電解質(zhì)溶液中的陰離子從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
• D． 在“M-空氣電池”中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（OH）₂，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

Answer 1

分析 A．正極上氧電解質(zhì)溶液中的陰離子從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)氣得電子和水反應(yīng)生成OH^-；
B．電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能，則單位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多則得到的電能越多；
C．電解質(zhì)溶液中的陰離子從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)；
D．負(fù)極上Mg失電子生成Mg²⁺，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（OH）₂，則陰極區(qū)溶液不能含有大量OH^-．

解答 解：A．正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成OH^-，因?yàn)槭顷庪x子交換膜，所以陽離子不能進(jìn)入正極區(qū)域，則正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故A正確；
B．電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能，則單位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多則得到的電能越多，假設(shè)質(zhì)量都是1g時(shí)，這三種金屬轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量分別為$\frac{1g}{24g/mol}$=$\frac{1}{12}$mol、$\frac{1g}{27g/mol}$×3=$\frac{1}{9}$mol、$\frac{1g}{65g/mol}$=$\frac{1}{32.5}$mol，所以Al-空氣電池的理論比能量最高，故B正確；
C．電解質(zhì)溶液中的陰離子從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，而不是從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C錯(cuò)誤；
D．負(fù)極上Mg失電子生成Mg²⁺，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（OH）₂，則陰極區(qū)溶液不能含有大量OH^-，所以宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評 本題考查原電池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、獲取信息解答問題及計(jì)算能力，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)、離子交換膜作用、反應(yīng)速率影響因素、氧化還原反應(yīng)計(jì)算是解本題關(guān)鍵．