电化学基础原电池进阶

1、电化学基础-原电池进阶一、原电池的形成、要素与作用总反应2Zn+4MnO2+4NH4Cl= Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O或Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)2、银锌电池钮扣电池二、电极反应方程式书写三、常见原电池1、锌锰电池干电池负极材料是锌，正极材料是碳棒，电解质是MnO2、NH4Cl、ZnCl2组成的糊状物负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）该电池使用较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液正极（碳棒）：2MnO2+2NH +2e+=Mn O +2NH +H O其电极反应

2、式为：负极：Zn+2OH2e=ZnO+H2O42 332正极：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH 总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag3、高能电池锂电池该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小4、海水铝电池该电池是1991年我国首创以“铝空气海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中就能发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流。，所以比容量（质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用长，适用于动物体内（如心脏起搏器）。因锂

3、的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂。如作心脏起搏器的锂碘电池。其电极反应式为：负极：4Al12e=4Al3+ 正极：3O2+6H2O+12e=12OH电极反应式为：负极：2Li2e=2Li+ 正极：I2+2e=2I总反应式为：2Li+I2=2LiI总反应式为：4Al+3O +6H O=4Al(OH)22315、铅蓄电池该电池以Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液6、碱性镍镉电池该电池以Cd和NiO(OH) 作电极材料，NaOH作电解质溶液。其电极反应式为：负极：Pb+SO 2-2e- = PbSO44正极：PbO2 +4H+ SO 2-+2e- = PbSO +2H O

4、442总反应式为：¾¾放¾电¾®Pb + PbO + 2H SO2PbSO + 2H O¬¾¾¾¾22442充电7、氢镍可充电池该电池是近年来开发出来的一种新型可充电电池，可连续充、放电500次，可以取代会产生镉污染的镍镉电池。其电极反应式为：负极：Cd+2OH-2e- =Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2H2O +2e-=2Ni(OH)2+2OH-总反应式为：其电极反应式为：负极：H2+2OH-2e-=2H2O正极：2NiO(OH)+2H2O +2e-=2Ni(OH)2+2OH-Cd +

5、 2NiO(OH) + 2H O ¾放¾电®Cd(OH) + 2Ni(OH)¬ ¾222充电¾放¾®电总反应式为：H +2NiO(OH) ¬¾¾2Ni(OH)22充电28、氢氧电池其电极反应式为：主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用（是一种惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电 极，用40%的KOH溶液作电解质溶液。其电极反应式为： 负极：2H2 + 4OH-4e- = 4H2O正极：O2 + 2H2O +4e-= 4OH-总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O负极

6、：CH4 + 10 OH-8e-=CO3 +7H2O2-正极：2O2 + 4H2O +8e-=8OH-总反应式为：CH4 + 2O2 +2KOH=K2CO3+ 3H2O10、甲醇电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型电池，电量是现有镍氢电池或锂电池9、甲烷用电池作电极，用KOH溶液作电解质溶液的10倍。其电极反应式为：负极：2CH4O + 16OH-12e-=2CO 2-+12H O其电极反应式为：负极：2H +2O2-4e-=2H O3222正极：3O2 + 6H2O +12e-= 12OH-总反应式为：正极：O2+4e- =2O2-总反应式为：2H2+O2

7、=2H2O2CH4O+ 3O2 +4OH-=2CO 2-+ 6H O12、熔融盐电池3211、固体氧化物H2-O2电池该电池用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳该电池是美国西屋公司研制开发的，它以固体氧化锆氧化极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下钇为电解质，这种固体电解质O2在其间通过。工作的电池。熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视。3其电极反应式为：负极：2CO+2CO32-4e-=4CO2四、原电池中的一些实际问题1、使用盐桥的原电池正极：O2 + 2CO2+4e-=2CO2-3总反应式为：2CO +O2 =2CO22、一些不规则外形的原电池

8、将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发3、反应中自发形成的原电池对比：Zn片Zn片H2SO4(aq)现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形CuSO4(aq)成棕色铁锈环(b)，。48、氢氧电池其电极反应式为：主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用（是一种惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电 极，用40%的KOH溶液作电解质溶液。其电极反应式为： 负极：2H2 + 4OH-4e- = 4H2O正极：O2 + 2H2O +4e-= 4OH-总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O负极：CH4 + 10 OH-8e-=CO3 +7H2O2-正极：

9、2O2 + 4H2O +8e-=8OH-总反应式为：CH4 + 2O2 +2KOH=K2CO3+ 3H2O10、甲醇电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型电池，电量是现有镍氢电池或锂电池9、甲烷用电池作电极，用KOH溶液作电解质溶液的10倍。其电极反应式为：负极：2CH4O + 16OH-12e-=2CO 2-+12H O其电极反应式为：负极：2H +2O2-4e-=2H O3222正极：3O2 + 6H2O +12e-= 12OH-总反应式为：正极：O2+4e- =2O2-总反应式为：2H2+O2=2H2O2CH4O+ 3O2 +4OH-=2CO 2-+ 6

10、H O12、熔融盐电池3211、固体氧化物H2-O2电池该电池用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳该电池是美国西屋公司研制开发的，它以固体氧化锆氧化极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下钇为电解质，这种固体电解质O2在其间通过。工作的电池。熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视。5其电极反应式为：负极：2CO+2CO32-4e-=4CO2四、原电池中的一些实际问题1、使用盐桥的原电池正极：O2 + 2CO2+4e-=2CO2-3总反应式为：2CO +O2 =2CO22、一些不规则外形的原电池将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发3、反

11、应中自发形成的原电池对比：Zn片Zn片H2SO4(aq)现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形CuSO4(aq)成棕色铁锈环(b)，。6例2 用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐例1将Al片和Cu片用导线相连，一组浓桥(装有琼脂-KNO3的U型管)一个原电池。以下有关HNO3溶液中，一组稀NaOH溶液中，叙述:分别形成原电池，则在两个原电池中正极分别是在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为： Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池AAl片、Cu片CAl片、Al片BCu片、Al片DCu

12、片、Cu片反应相同 其中正确的是( A)BCD例4例3 利用反应：3Cu+8HNO3 (稀)=3Cu(NO3 )2 +2NO ­ +4H2O有人研究反应：AsOO22设计一个原电池，从铜、铁、及碳棒中选取合适的电极 材料，则负极时，认为该反应是可逆反应，为了验证该想法，他选，电极的反应式为，正极 ，电 极的反应式为。根据平衡移动原理设计出如右图所示的实验装置(装置中的盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合的回路)。7例4例4实验开始时，按上图所需仪器和用品组装好，向A中加入适量2mol/L KI溶液，向B烧杯中加入适量1mol/L请你参与探究：用实验证明他的观点假设该反应是可逆反应，反应

13、的离子方程式为：。该实验中C1和C2两电极可以是同种材料吗？ 。Na3AsO4溶液，再向B烧杯中逐滴入浓盐酸，发生的现 象是微安表；A中。此过程中，C1棒发生的反应为。查阅有关资料，已知Fe的还原性比I-和AsO33-都强，在Zn、Al、Pt、C棒几种材料中，可用于若要证明反应逆向进行，在40%NaOH溶液、4%NaOH溶液、I2水、Na3AsO3溶液几种试剂中，必须 向B烧杯中滴该实验的电极材料是。加溶液。例4例5 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池证明该反应是可逆反应的事实是 。操作过程中，C2棒发生的反应为 。总反应式为Zn

14、(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，下列说法错误的是A. 电池工作时，锌失去电子B. 电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路每通过 .电子，锌的质量理论上减小 .8例6例6 如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水Cl2，当制铅蓄电池工作时的电池总反应为：放电得0.05mol Cl2时，在理论上电池内部消耗H2SO4的物质PbO +Pb+2H SO2PbSO +2H O4 充电 2请回答：242的量是。例7 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，

15、它可以取代会产生污染的铬镍电池。氢镍电池的总反应式是蓄电池负极的电极材料是。工作时该蓄电池正极的电极反应式是1 H。放电 +NiO(OH)Ni(OH) 222充电铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，根据此反应式，下列叙述中正确的是()A放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大pH。B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被氧化D电池放电时，H2是负极例9 利用CH4、O2、铂电极和KOH溶液例8 有一种锂电池，它是用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则

16、下列说法正确的是中形成的，电池的总反应方程式为：8Li+3SOCl2 =6LiCl+Li2SO3 +2S()A. 电池放电过程中，溶液pH不断升高B. 每消耗1mol CH4可以向外电路提供8mol e-下列有关叙述中，正确的是()A金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C负极上O 获得电子，电极反应为O +2H O+4e-=4OH-B电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)还Li2SO3222D正极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OC电解质溶液中混入水，对电池反应无影响D电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出 硫的物质的量之比为4:19例10 科学家

17、近年来研制出一种新型细菌例11 一种新型熔融盐电池具有高发电效率。现有Li2CO3电池，利用细菌和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的电池发电。电池负极反应为( AH2+2OH-2e-=2H2O)另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2CO+O2=2CO2。下列说法中正确的是()BO2+4H+4e-=2H2OA. 通CO的一极是电池的正极B. 负极发生的电极反应是：O 2CO 4e-2COCH2-2e-=2H+ DO2+2H2O+4e-=4OH-2-223C负极发生的电极反应是：COCO32-2e-2CO2 D正极发生氧化反应例1

18、2 一种新型例13 下图各容器中的顺序是电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气海水，其中被腐蚀时，由快到慢体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体， 在熔融状态下能传导O2-。电池说法正确的是()下列对该A在熔融电解质中，O2-由负极移向正极 B电池的总反应是：2C4H1013O28CO210H2O C通入空气的一极是正极，电极反应为：O24e-2O2-D通入丁烷的一极是正极，电极反应为： C4H10ABCD13O2-26e-4CO25H2O10例14 钢例15潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中， 再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成2Fe2H2OO22Fe2+4OH-以下说法正确的是琼胶(离子在琼胶内可以移动)。A. 负极发生的反应为：Fe2e- Fe2+B. 正极发生的反应为：2H2OO22e-4OH-下列叙述正确的是()Aa钉附近呈现红b钉上发生还原反应C原电池是将电能转化为化学能的装置Ca中铜丝上发生氧化反应Db中铝条附近有气泡产生D钢