Question

15．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放的最大电能．“金属（M）〜空气电池”（如下图）具有原料易得、能量密度高等优点．该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO₂+2nH₂O═4M（OH） _n．下列说法不正确的是（　　）

• A． “金属（M）〜空气电池”放电过程的正极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4M（OH）_n
• B． 比较Mg、Al、Zn三种“金属-空气电池”，“Al-空气电池”的理论比能量最高
• C． 电解质溶液中的阴离子从负极区移向正极区
• D． 在“M-空气电池”中，为防止负极区沉积Mg（OH）₂，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

Answer 1

分析 A．正极上氧电解质溶液中的阴离子从负极区移向正极区气得电子和水反应生成OH^-；
B．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多；
C．电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区；
D．负极上Mg失电子生成Mg²⁺，为防止负极区沉积Mg（OH）₂，则阴极区溶液不能含有大量OH^-．

解答 解：A．正极上氧气得电子和水反应生成OH^-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故A正确；
B．电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为$\frac{1g}{24g/mol}$=$\frac{1}{12}$mol、$\frac{1g}{27g/mol}$×3=$\frac{1}{9}$mol、$\frac{1g}{65g/mol}$=$\frac{1}{32.5}$mol，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确；
C．电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区，而不是从负极区移向正极区，故C错误；
D．负极上Mg失电子生成Mg²⁺，为防止负极区沉积Mg（OH）₂，则阴极区溶液不能含有大量OH^-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；
故选C．

点评 本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键．