11.金属(M)–空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO₂+2nH₂O=4M(OH) _n。已知：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。下列说法不正确的是

A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

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.M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mⁿ⁺+nO₂+2nH₂O+4ne^–=4M(OH)_n

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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

答案

C

解析

(A)反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，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Mg：=Al：=Zn：=，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确;

(C)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)

考查方向

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，明确正负极的判断，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。

解题思路

(A)反应物接触面积越大，反应速率越快;

(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)正极上氧气得电子和水反应生成OH^-;

(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^-.

易错点

电极反应式的书写、正负极的判断、原电池的反应原理;