高三复习专题——原电池

1、高三复习专题原电池原电池化学电源一、 原电池1.概念：把化学能转化为 的装置2.工作原理：(以锌一铜电池为例)盐桥作用：平衡电荷，使两边溶液呈电中性，使氧化还原反应得以持续进行, 产生持续稳定的电流。电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应反应类型反应反应电子流向由极沿导线方向流向 极电池反应方程式3.原电池构成条件(1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)(2)将电极插入 溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(4)能自发进行的 反应。二.化学电源的种类及其工作原理化 学 电 源一次电池二次电池燃料电池碱性锌钱干电池1铅蓄电池I 氢氧燃料电画1 . 一次电池(碱性锌钮干电池) 碱性锌钮干电池

2、的工作原理如图:负极（Zn）,电极反应式：正极（MnQ,电极反应式：2MnO+2HO+2e=2MnOOH+2OH总反应：Zn+2Mn2+2HlO=Zn（OH 2+2MnOOH2 .二次电池（以铅蓄电池为例）PbO正极嶙即kPb(负极)(1)放电时的反应负极反应:正极反应：PbO (s) +4H+(aq)+SO42- (aq) +2e-=PbSO (s) +2HO(l )总反应：Pb (s) +PbQ (s) +2HSO(aq)=2PbSO4 (s) +2HO (l )(2)充电时的反应阴极反应:阳极反应:总反应：2PbSO (s) +2HO(l ) =Pb (s) +PbQ (s) +2HSO

3、 (aq)3.燃料电池：氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池， 可分为酸性的碱性两种。酸性碱性:负极反应式:正极反应式电池总反应2H 2+O=2HO三.原电池原理1.原理图示：2.正负极判断判断依据负极正极电极材料活沈性较强 的金属活泼性较弱的金属或能导 阻的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解除溶液中 离F定向移动 方向阴离子移向的极阳离子移向的极发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极练习：1.下图是在航空用高压氢锲电池基础上发展起来的一种金属氢化物锲电 池（MH-Ni电池）。下列有关说法不正确的是（）A.放电时正极反应为NiOOH+HO+e=Ni （OH 2+O

4、HB.电池的电解液可为KOH容液C.充电时阴极反应为：MH+OH-=2O+M+eD. MH一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高2.生物燃料电池（BF。是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一 类特殊的燃料电池，其能量转化效率高，是一种真正意义上的绿色电池，具工 作原理如图所示：已知 C1极的电极反应式为C2H50H+3HO-12e-=2CO+12H+。下列有关说法不正确的是（）A. C1极为电池负极，C2极为电池正极B.电子由C2极经外电路导线流向C1极C. C2极的电极反应式为 Q+4H+4e-=2HOD.该生物燃料电池的总反应式为：GHOH+3O2CO+3H2O五.原电池

5、电极反应方程式的书写L股电极反应式的竹写按照负极发生包化反应，iE极发生还原反 应.判断出电极反应产物，找出得失电F 的数址列物质 标得失两式加脸总式2.复杂电极反应式的B写较简单一极的 电极反应式电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳 定存在，如疆性介质中生成的应让其结 合0H生成水。电极反应式要遵守电荷 I守恒和质疑守恒 儿F守恒等加以配平- 两电极反应式相加,与总反应对照验证如CH1酸性燃料电池中，负极反应式为：CH4 + 202 CO j +2H?0总反应式20. +8H+ +8e=4H2O正极反应式CH4 +2H.0 -80=CO2 +8H + 一负极反应式特别注意：(1)负极本身不一

6、定都参加反应，如燃料电池中，作为负极 的材料本身并不参加反应.(2)不注意电解质溶液的成分,容易误写电极反应式，如ai 做负极，在酸性溶液中生成AP,，在碱性溶液中生成A10；,在中 性或弱碱性溶液中，生成A1(0H)jo(3)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解 液，是通过阴阳离子的移动形成闭合回路°(4)用总电极反应减去一极的电极反应时，须在两式电子 转移数相等的前提下进行。练习：3.Li-SOCl 2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl 4-SOC12。电池的总反应可表示为 4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2.请回答下列问

7、题：(1)电池的负极材料为 ,发生的电极反应为(3)电池正极发生的电极反应为 4.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性条件燃料电池总反应式：CH+2Q=CO+ 2H2O 燃料电池正极反应式：C2+4HI+ + 4e =2H2OX2,得燃料电池负极反应式 O(2)碱性条件燃料电池总反应式：CH + 2Q+2NaCH=NCC+ 3HC©燃料电池正极反应式：C2+ 2H20 4e=4CKX2,得燃料电池负极反应式(3)固体电解质(高温下能传导C2 )燃料电池总反应式：CH+ 2Q=CO+ 2H2O燃料电池正极反应式：C2+ 4e=2C2-X2,得燃料电池负

8、极反应式(4)熔融碳酸盐(如：熔融(CO)环境下电池总反应式： CH + 2Q=CO+ 2H2O正极电极反应式：C2 + 2CO+ 4e=2CQ2- -X 2得负极电极反应式：六.原电池原理的应用1 .比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知， 在原电池反应过程中， 一般活动 性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极o若有两种金属 A和B,用导线将A和B连接后，插入稀 硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气 体放生，则说明在原电池工作过程中， A被氧化成阳离子 而失去电子作负极，B作正极，则可以断定金属 A金属活 动性比B的强。2 .加快化学反应速率由于原电池将氧化还原

9、反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快如Zn与稀H2SQ反应制氢气时，可向溶液中滴加少量 CuSQ 溶液，形成Cu-Zn原电池，加快反应进行。3 .设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是：(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应战由正负极材料（负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨）及电解质溶液。电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般 要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其 他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（

10、中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同 的阳离子电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化 性较强的物质作为正极，并且，原电池的电极必须导 电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，易失 去电子，因此负极一般是活泼的金属材料（也可以是 还原性较强的非金属材料如 H2、CH4等）。七.新型化学电源分析探究高考中的新型电池，有“氢锂电池”高铁电池”锌 铳碱性电池二我国首创的“海洋电池”燃料电池”（如新型细 的燃料电池、氧氧燃料电池* 丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃 料电池、c。燃料电池）锂离子电池”银锌电池”纽扣电； 池”等口这些电池一般具有高能环保、经久

11、耐用、电压稳定、比能： 髭（单位质量释放的能贵）高等特点。取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，I所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫口 :买际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力 具体有以下几种考查角度：L新型电池“放电”时正、负极的判断负极材料新型电池一正极材料I元素化合价升高的物质 发生氧化反应的物质 元素化合价降低的物质 发生还原反应的物质2 .新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式的书写 首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电 极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应;对于 较复杂的电极反应.可以利用总反应减去较简单一极电极

12、反应 式;较复杂一极电极反应式的方法解决口3 .新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时, 阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析4 .新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电；再判断正、负极或阴、阳极，进而可以确定离子的移动方向。练习：1.我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是（A. a为电池的正极B.电池充电反应为 LiMn2Q=Li 1-xMnQ+xLiC.放电时，a极锂的化合价发生变化D.放电时，溶液中的 Li +从b向a迁移2.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本

13、结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输由电能。该电池总反应为：PbSO+2LiCl+Ca=CaCl 2+Li 2SO+PbF列有关说法正确的是A.正极反应式：Ca+2cl-2e -=CaCl2B.放电过程中，Li +向负极移动C.每转移0.1mol电子，理论上生成 20.7gPbD.常温时，在正负极间接上电流表或检流计、指针不偏转3 .微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（0?依生物- *旗开交换腹厌轼反应 ： 有较反应A.正极反应中有CO生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.

14、质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为 C6IH12Q+6OF6CO+6HO4 .选用下列试剂和电极： 稀MSO Fe2（SO4）3溶液、Fe、Cu、C （石墨），组成如图所示的原电池装置，观察到电流计指针 均明显偏转，则其可能组合共有（）A.3种B、4种 C 、5种 D 、6种5 .某固体酸燃料电池以 CsHSO4®体为电解质传递 H+,其基 本结构如图所示,电池总分应可以表示为：2H2+O2=2H2O下列有关说法正确的是件普回L二多孔不镌铜 上福（石鎏 回思A.电子通过外电路从 b极流向a极B. B极上的电极反应式为：O2+2HIO+4e=4OHC.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D. H+由a极通过固体