2019高考化学一轮复习讲义电化学专题(3)化学电源(无答案)

1、考点三化学电源李仕才普通锌锰电池2+负极：Zn- 2e-Zn电极 正极：2NH4+2M nO+2e-2NH+Mr2Q+H2O反应总反应：Zn+2MnO+2 NH；=Zn2+2NH+Mr2Q+H2O特点缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，质量所输出的电能多且储存时间长，适用于放电后电压下降较快B.银锌纽扣电池（电解质溶液为 KOH 溶液）负极材料：Zn电极反应： Zn 2e+ 2OH =Z n(OH)a正极材料： Ag2O1.一次电池A.锌锰电池优点：制作简单，价格便宜;优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位碱性锌锰电池装置负极：Zn+2O2e-=Zn(OH)2正极：2Mn O+2HzO

2、+2e= 2MnO OH+2OH总反应：Zn + 2MnO2+2H2 2MnOOH+Zn(OH)大电流和连续放电电极反应： Ag2O+ 2e + H2O=2Agb 2OH总反应：Zn+ Ag2gHO=2AK Zn(OH)2。2.二次电池A. 铅蓄电池是最常见的二次电池1放电时的电极反应负极：Pb(s)+SO；(aq) -2e- PbSO(s)(氧化反应)正极：PbO(s)+4H+(aq)+SO；_(aq)+2e - PbSO(s)+2H2。(1)(还原反应)总反应：Pb(s)+PbO/s)+2H2SQ(aq) -2PbSO(s)+2H2。(1)2充电时的电极反应阴极：PbSO(s)+2e -P

3、b(s)+ SO4(aq)(还原反应)阳极：PbS0(s)+2H20(1) -2e-PbQ(s)+4H+(aq)+S02(aq)(氧化反应)总反应：2PbSO（s）+2H20（1） -Pb（s）+PbO2（s）+2H2SQ（aq）规律：（1 ）充电电池是既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的一类特殊电池。（2）需要注意的是充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应 恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。二次电池充电时的电极连接:连接B. 锂电池负极材料：锂正极材料：石墨电解质：LiAICI4S0C2放电时的反应负极反应：

4、8Li 8e_=8Li+正极反应：3S0Cb+ 8e=SO+ 2S+ 6CI总反应：8Li + 3SOC2=6LiCI + Li2SO+ 2S常见的锂离子电极材料正极材料：LiM02（ M Co Ni、Mn 等）LiM2C4（ M：Co Ni、Mn 等）LiMPO4（ M：Fe 等）负极材料：石墨（能吸附锂原子）Li1-xM0+ Li xGnC+ LiMQ负极反应： LixCn-xe=xLi+nC正极反应： Lii-xMO+ xLi+ xe=LiMQ3 .燃料电池连接负摄：氧化反应还原反应型极正fib还原反应氧此反应:阳极/(-)电源+)总反应:是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能

5、的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。装置2f+Q2H2O中性负极：2f-4e-=4H+(NazSQ)正极：Q+2H2O+4e4OH碱性负极：2f+4O 耳 4e4H2O(OH)正极：Q+2HO+464OH固体电解质，传导O2-负极：2Hz-4e +O24HzO正极：Q+4e- -2O熔融盐介质，如熔融的负极：2H2-4e-+2CO2-2HzO+2C(O2正极：Q+4e+2CO2CO-(2)甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为 KOH 生成的 CO 还要与 KOH 反应生成 K

6、?CO,总反应：CH + 2KOH+ 2O2= K2CO+3HQ电池总反应酸性+(H)负极：2f-4e-=4H+正极：Q+4H+4e- 2HO2负极：CH- 8e-+8OH=CO + 6H2O CO + 2OH =CO-+ H2O,所以:负极电极式：CH4+10OH + 8e-= CO32-+ 7H2O正极：Q + 4e-=2O2-和 Cf + H2。= 2OH,所以：正极电极式：O2+ 2H2O + 4e= 4OH2酸性电解质（H2SQ 溶液为例）总反应：CH +202=CQ + 2H20负极：C2+4e+4H+= 2H2O正极：CH- 8e+2H2O =8H+ CO23熔融盐介质，如熔融的

7、K2CO总反应：CH +2O2=CO2+ 2H2O正极：O2+ 4e_+ 2CO=2COj负极：CH - 8e + 1OOH = CO3-+ 7fO4掺杂丫2。的 ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的tf_总反应：CH +2O2=CO2+ 2H2O正极：Q + 4e_=2O_负极：CH 8e_+ 4O2_=CO 4H2O说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。（3）甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：碱性电解质（KOH 溶液为例）总反应式：2CHOH + 3O2+4KOH= 2K2CO + 6H2。正极：O2+ 4e+ 2H2O

8、=4OH负极：CH3OH - 6e-+80H-= COs2-+ 6HLO2酸性电解质（H2SQ 溶液为例）总反应：2CHOH +30 =2CQ2+ 4H20正极：Q2+4e-+4H = 2H2O负极：CH3OH -6e-+HO =6H+ CQ3熔融盐介质，如熔融的KzCO总反应：2CHO 出 3Q=2CO + 4fO正极：Q + 4e+ 2CO=2C$负极：CHOH- 6e+ 3CO=4C釧2HO4掺杂 Y2O3的 ZrOs固体电解质，在高温下能传导正极生成的O总反应：2CHO 出 3Q=2CO + 4H2O正极： Q+ 4e =2O负极： CH3OH- 6e+3O2=C(2H4fO说明： 乙

9、醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。规律首先要分析介质是否参与总反应，然后写出总反应方程式，Q 在不同介质中的转化关系（O2得电子转化为 O，碱性（中性）溶液中转化为 OH;酸性溶液中转化为 H2O,熔融碳酸 盐中转化为 CO；固体氧化物转化为，写出正极反应，利用相减法（总反应一正极反应=负极反应），写出负极反应。图示如下:（4）铝一空气一海水电池我国首创以铝一空气一海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。负极电极式：4AI - 1

10、2e-=4AI3+正极电极式：3Q+6H2O+12e=12OH总反应式：4AI+3O2+6HO=4AI(OH)3说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。题组 A.教材常见传统电池的分析判断与拓展1.下列说法正确的是()A. 构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B. 通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能C.右图原电池中，电池工作时，SQ2移向电池的正极D.银锌纽扣电池的放电反应：Zn+AgO+HQZn ( OH2+2Ag,其中AgaQ 作正极，发生还原反 应2.由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝

11、和二氧化锰一石墨为两极，其电池反应为AI + 3MnG 3fO=3MnO(OH)+ AI(OH)30下列有关该电池放电时的说法不正确的是(A.二氧化锰一石墨为电池正极B.负极反应式为 Al 3e+ 3NHH20=AI(0Hb+ 3NhtC. OH不断由负极向正极移动D.每生成 1 mol MnO(OH)转移 1 mol 电子3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用.有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O 和 Zn,电解质溶液为 KOH 溶液，电极反应为 Zn+2OH- 2e一 ZnO +HO, Ag2O+HO+2e一 2Ag+2OH 下列叙述正确的是（）A.在使用过程中，电解质 KOH 被不断消耗

12、B.使用过程中，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极C.每转移 2mol e ，有 232gAg2O 被氧化D. Zn 是负极，AO 是正极4.铅蓄电池的工作原理为：Pb+ PbQ+ 2H2SQ=2PbS 決 2fO,研读下图，下列判断正确的PbaPbbPbcPhd越屛 5j|A.K 闭合时，d 电极的电极反应式： PbSO+ 2e=Pb+ sOB. 当电路中通过 0.2 mol 电子时，1中消耗的 HSO 为 0.2 mol%粉KOHJft油C.K闭合时，n中 sO向 c 电极迁移D. K 闭合一段时间后，n可单独作为原电池，d 电极为负极7.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源.一种

13、热激活电池的基本结构如图所示，其中作5.2013 年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误A.电池工作时，a 是正极B.电池工作时负极反应为：Li - e=Li+,外电路中流过 0.02gC.石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性的是A. a 为电池的正极B. 电池充电反应为 LiM n2O=Lii-xMnO4+xLiC. 放电时，a 极锂的化合价发生变化D. 放电时，溶液中 Li+从 b 向 a 迁移6.全固态锂硫电池的S8材料，电 池反 应为 ：16Li+xS8=8Li2S(2x8( )其中电极 a 常用掺有石墨烯)。下列说法不正确的是mol 电子，负极材料减

14、重 0.14D. 在此电池中加入硫酸可增加导电性为电解质的无水 LiCI - KCI 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能该电池总反应为:PbSQ+2LiCI+Ca=CaCI2+Li2SQ+Pb.下列有关说法正确的是()A. 正极反应式： Ca+2CI - 2e =CaCl2B. 放电过程中，Li+向负极移动C. 每转移 0.1 moI 电子，理论上生成 20.7 g PbD. 常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转&已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH 溶液，其充、放电按下式进行：放电放电Cd+ 2NiOOF+ 2H2OCd(0H)2+ 2Ni(0H)2充电充电请回答下列问

15、题：(1)放电时，负极反应式为 _,正极反应式为_。充电时，阴极反应式为 _ ,阳极反应式为_。放电时，K 向_ 极迁移，负极的溶液 pH 的变化为 _ 。 充电时，镍镉电池的负极应与外接电源的 _ 极相连。9.酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌， 中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO、ZnCI2和 NH4CI 等组成的糊状填充物。 该电池放电过程产生 MnOOH回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题： 该电池的正极反应式为电池反应的离子方程式为10.电池在现代社会中具有极其广泛的应用。（1）银锌蓄电池是人造卫星所使用的高能电池之一，其放电时的反应是2Ag。则该电池的负极材料

16、是_，放电时正极的电极反应式为 _,放电时负极区的 pH_ （填“增大”、“减小”或“不变”）。（2）某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质（可电离出金属离子和 C2），两极上发生的反应为 A 极：2H.+ 2O一 4e=2HO B 极： _。电子流动的方向是_ ;假设该燃料电池工作时，每生成 1 mol ”0（1）时产生的最大电能为 240 kJ ,一1则该电池的能量转化效率为 _ （H2的燃烧热为 285 kJ mol ,最大电能与所能释放出的全部热量之比）。B. “常考不衰”的燃料电池1氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（）A.

17、该电池工作时电能转化为化学能B.该电池中电极 a 是正极C.外电路中电子由电极 b 通过导线流向电极 aD.该电池的总反应：2f+Q=2H2OZn+Ag2O=Z nQbMM2. 一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂电池总反应为:池示意如图，下列说法正确的是（）A. a 极为电池的正极B. 电池工作时电流由 a 极沿导线经灯泡再到 b 极C.电池负极的电极反应为：4H+Q+4e=2HOD. 电池工作时，1mol 乙醇被氧化时就有 12mol 电子转移3.某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气.所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾.已知该电池的总反应式为2HL+Q 2H2O,正极

18、反应式为Q+2CO+4e2CO；一，则下列推断正确的是（）A. 负极反应式为 H+20H - 2e一 2HOB. 该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强适应性C.该电池供应 2 mol 水蒸气，同时转移电子的物质的量为2 molD. 放电时负极有 CO 生成4.某种熔融碳酸盐燃料电池以LizCO、&CO 为电解质、以 CH 为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是（）C2HsOH+3(2CO+3H2O,电A. a 为 CH, b 为 CO2-B. CO 向负极移动C.此电池在常温时也能工作D.正极电极反应式为 Q+2HO+4e一 4OH5. 一种基于酸性燃料电池原理设计的

19、酒精检测仪，负极上的反应为CWCHOH- 4e+H2O=C3COOIH 4H+。下列有关说法正确的是（）A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动B.若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气C.电池反应的化学方程式为 CHCHO出Q=CHCOO 出 H2OD.正极上发生的反应为 Q + 4e+ 2fO=4OH6. 科学家设计出质子膜 fS 燃料电池，实现了利用H2S 废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜 H2S 燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是（）2,L电缰1i1质朋体电解质膜釁质朋体电解质膜釁A. 电极 a 为电池的负极B. 电极 b 上发生的电极反

20、应为 Q+ 4H+ 4e=2HOC. 电路中每流过 4 mol 电子，在正极消耗 44.8 L H2SD.每 17 g H2S 参与反应，有 1 mol H+经质子膜进入正极区7. （2018 保定模拟）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼（N2T）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH 溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（）A. b 电极发生氧化反应B.a 电极的电极反应式：N2H4+ 4OHI 4e=N2f+ 4H0C. 放电时，电流从 a 电极经过负载流向 b 电极D. 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜8.用如图所示装置（

21、熔融 CaF2- CaO 作电解质）获得金属钙，并用钙还原列说法正确的是（）A. 电解过程中，Ca2+向阳极移动B.阳极的电极反应式为：C+20- 4e-COfC.在制备金属钛前后，整套装置中CaO 的总量减少D.若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“ +”接线柱是Pb 电极9.NQ、 02、 熔融盐 NaNO 组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨 氧化物 Y,下列有关说法正确的是（）TiO2制备金属钛.下I 电极反应生成一种A. 石墨 I 极为正极，石墨 II 极为负极B. Y 的化学式可能为 NOC.石墨 I 极的电极反应式为 NO+NO - e N2O5D. 石墨 II 极上发生氧化反应

22、10.镁-次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg+CIO+AMg（OHRC下列有关说法正确的是（）CIG+HjOA.电池工作时，C 溶液中的溶质是 MgCbB. 电池工作时，正极 a 附近的 PH 将不断增大C.负极反应式：CIO- 2e+HO-CI+2OHD.b 电极发生还原反应，每转移 O.lmol 电子，理论上生成 O.lmol CI11. “ZEBRA 蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是（）A.电池反应中有 NaCI 生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子B.放电时，该电池的正极反应为

23、：MnO+e-+HO Mn O(OH)+OHC.正极反应为：NiCl2+2e一 Ni+2CID.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动C. “起点高、落点低”的压轴选择题：可逆电池1.高温钠硫电池是一种新型可充电电池，其工作原理如图所示，图中固体电解质是Na+导体.下列叙述正确的是()A.放电时，石墨电极 a 为正极B.放电时，Na+从石墨 b 向石墨 a 方向迁移C.充电时，b 极反应为 Na2S - 2e =xS+2Na+D.可将装置中的固体电解质改成NaCI 溶液2.某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压.该电池的总反应为：畝电畝电3Zn+2K2FeO4+8H2Q、3Zn(OH)2+2

24、Fe(OH)3+4KOH 以下说法不正确的是()充电充电A.放电时负极反应为： Zn - 2e-+2OH=Zn(OH)2B.放电时正极反应为： Fe&-+4H2O+3e=Fe(OH)3+5OHC. 放电时每转移 3mol 电子，正极有 1molK2FeO4被氧化D. 充电时阳极附近溶液的碱性减弱啟电啟电3.已知电池总反应为： Zn+2Mn(2+H2OZnO+2MnO(OH)下列说法正确的是()充电充电B.放电时，该电池的正极反应为：MnO+e-+HO Mn O(OH)+OHA.放电时，Zn 为负极，ZnO 为正极，MnO 为催化剂B.放电时，正极的电极反应式为nS+2e+2Li+=Li

25、2SnC.充电时，电池将化学能转为电能D.放电时，溶液中的阴离子向原电池的正极移动4.镍镉（Ni - Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH 溶液，其充、放电按下式进行：敝电Cd+2NiOOH+22OCd(OH2Ni(OH)2有关该电池的说充电法正确的（ ）A. 充电过程是化学能转化为电能的过程B.充电时阳极反应： Ni（0H）2- e-+0H NiOOH+HOC. 放电时负极附近溶液的酸性增强D.放电时电解质溶液中的 OH 向正极移动5. 一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型二次电池，其电量较大，一次充电可使用充电、较长时间其电池总反应为：2CO2-+

26、6H2O匸 2CHOH+32+4OH ,则下列说法正确的是（ ）A.放电时负极的电极反应为：2CH3OH+4OH- 12e-=2C Q2-+6H2OB. 充电时电解质溶液的 pH 逐渐减小C.放电时正极的电极反应可表示为：O，+4Hh+4e-=2H2OD. 充电时每生成 ImolCHOH 转移 6mol 电子 6 .石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源，其装置如图所示.电池反应为2Li+nS=Li2Sn. Li+可在固体电解质中迁移.下列说法不正确的是（）A.放电时，锂在负极上发生氧化反应C. 充电时，锂电极为阴极，与电源负极相连D.充电时，理论上阳极失去2mol 电子生成 32g

27、硫7.镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(0H)2+ M=NiOOHMH已知：6NiOO 出 NH+ H2O+ OH =6Ni(OH)2+ NQ下列说法正确的是()A.NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOO 出 HO+ =Ni(OH)2+ OHB. 充电过程中 OH 离子从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式：H2O+ M+ e一=MI+OH , HO 中的 H 被 M 还原D. NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液&已知：锂离子电

28、池的总反应为：LixC+ Li1-xCoO C+ LQ0O2；锂硫电池的总反应为：2Li就电+ S Li2S。有关上述两种电池说法正确的是()9.科技工作者设计出的新型可充电锂一空气电池如图所示，该电池使用了两种电解质溶液,a 极一侧使用含有锂盐的有机电解液，b 极一侧使用水性电解液。下列有关这种电池的判断A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移B .锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电ILL解B.放电时，正极的电极反应式为nS+2e+2Li+=Li2Sn正确的是()B.放电时，正极的电极反应式为nS+2e+2Li+=Li2SnD

29、.其它新型、高效环保电池A. 放电时,B. 放电时,C. 充电D.a 为负极，充电时，a 为阴极正极反应式为4OH + 4e =2HO+ C2fLi+通过离子交换膜的方向是从左到右充电后，水性电解液的pH 增大10.某充电宝锂离子电池的总反应为：nLi + Li1-MnO 亠 LiMn2O,某手机镍氢电池总反应 芜电放电为：NiOOH MH . M+ Ni(OH)2(M 为储氢金属或合金兀电)，有关上述两种电池的说法不正确的是_ 1电电电电解1LiM附附 I I质质质质A.锂离子电池放电时Li+向正极迁移B.锂离子电池充电时，阴极的电极反应式:LiM nzQne =Lii-nMnQ+nLiC.如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D.镍氢电池放电时，正极的电极反应式:NiOO 出e =Ni(OH)2+ OHhNi(OH)iUi-nMnjO1环保、安全的铝一空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是A. NaCI 的作用是增强溶液的导电性B.正极的电极反应式为：Q+ 4e_+ 2H2O=4OHC.电池工作过程中，电解质溶液的pH 不断增大D.用该电池做电源电解KI 溶液制取 1 mol KIO3,消耗铝电极的质量为 54 g2.我国首创的海洋电池以铝板为负极， 铂网为正极， 海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流.电池总反应为：4