一轮复习-化学电源

第三单元电化学根底第1节化学电源全局性掌控本节的重点内容为原电池工作原理及其应用．原电池工作原理的考查往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池原理的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀以及解释某些化学现象等．预计实物图分析、新型电池分析、电解池与原电池的联系以及设置趣味电化学实验是近年高考的热点.探究一：电极反响式的书写1.一般电极反响式的书写原那么①负极：失电子，发生氧化反响〔一般是负极本身失电子〕②正极：得电子，发生复原反响〔一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子〔吸氧腐蚀〕，或正极本身得电子〕③总反响式=正极反响式+负极反响式对于二次电池(可逆电池)，一定要看清楚“充电、放电”的方向。放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。2.电极反响式的书写(1)一般电极反响式的书写即化合价升高的负极材料，降低的是正极材料(2)复杂电极反响式的书写如CH4酸性燃料电池中，负极反响式的书写：CH4＋2O2=CO2＋2H2O(总反响式)2O2＋8H＋＋8e－=4H2O(正极反响式)CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋(负极反响式)一般型：负极金属与电解质液反响类型一：负极金属与电解质液不反响〔与溶解在溶液中的O2反响〕类型二：特殊电解质液类型三：带盐桥的原电池原电池的几种特殊类型稀硫酸CFeA食盐水FeCA题组一判断正负极，书写化学电源电极反响式1．写出右图装置原电池的电极反响式和原电池总反响式负极：.正极：.总反响：.假设装置中稀H2SO4换成NaCl溶液，〔填“能”或“不能”〕构成原电池，假设能，请写出电极反响式和原电池总反响式负极：.正极：.总反响：.2．(2013海南改编)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反响方程式为：2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl－。试书写该电池的正负极反响式。负极：.正极：.3.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响产生电流。电池总反响为：4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3。负极：.正极：.书写原电池的电极反响式应注意以下四点：(1)明确电池的负极反响物是电极本身还是其他物质、反响产物及化合价的变化；(2)确定电池的正极反响物是电解质溶液中的离子，还是其他物质(如溶有或通入的气)；(3)判断是否存在特定的条件(如介质中的粒子H＋、OH－非放电物质参加反响)，进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；(4)总的反响式是否满足：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒【针对练习1】1．有关右图装置的表达正确的选项是〔〕A．右图装置不能构成原电池B．这是电解NaOH溶液的装置C．该装置中Fe为阴极，电极反响为：Fe+3OH－＝Fe(OH)3+3e－D．该装置中Pt为正极，电极反响为：O2+2H2O+4e－＝4OH－D2．原电池的电极名称与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。以下说法中不正确的选项是〔〕A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反响式为：Al－3e－＝Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反响式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反响式为：Cu－2e－＝Cu2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反响式为：Cu－2e－＝Cu2+C-+-+-+-+Fe－2e－＝Fe2+[典型例题](2010·浙江高考)Li­Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反响式为：2Li＋＋FeS＋2e－=Li2S＋Fe，有关该电池的以下说法中，正确的选项是〔〕A.Li­Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B.该电池的电池反响式为：2Li＋FeS=Li2S＋FeC.负极的电极反响式为：Al－3e－=Al3＋D.充电时，阴极发生的电极反响式为：Li2S＋Fe－2e－=2Li＋＋FeS[名师精析]在Li­Al/FeS电池中，负极材料为Li­Al，该材料中Li以游离态存在，化合价为0价，故A错；负极反响式为2Li－2e－===2Li＋，C错；正极反响式为2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，那么总反响为2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B对；充电时，阴极应发生复原反响，得电子，故D错.[答案]B化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池、银锌纽扣电池…——铅蓄电池、锂电池…——氢氧燃料电池、甲醇染料电池…一、化学电源的分类:不能充电，用过之后不能复原:可充电，屡次重复使用Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-2.一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图:0+4+2+3氢氧化氧锰二、常见的化学电源【归纳总结】电极反响式的书写(1)一般电极反响式的书写即化合价升高的负极材料，降低的是正极材料(2)复杂电极反响式的书写总反响为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极：；正极：；2.一次电池(锌银纽扣电池)+1+4+2+3Zn-2e－+2OH－=Zn(OH)2Ag2O+2e－+H2O=2Ag+2OH－

1．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质，电池总反响式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)以下说法错误的选项是〔〕A．电池工作时，锌失去电子B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极C．电池正极的电极反响式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e－＝Mn2O3(s)+2OH－(aq)D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g【针对练习2】B0+4+2+3【感情加深】1.与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，其电极反响式正极：，负极：，该电池总反响的离子方程式为：。如果把“碱性电池”改为“酸性电池”，其电极反响式正极：，负极：，该电池总反响的离子方程式为：。2.二次电池(以铅蓄电池为例)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电(1)放电时的反响:①负极:____________________________;②正极:_____________________________;③总反响:Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。(2)充电时的反响:①阴极:_____________________________;②阳极:________________________;③总反响:2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4。Pb-2e-+SO42-==PbSO4PbO2+2e-+

4H++SO42-=PbSO4+2H2OPbSO4+2e-==Pb+SO42-PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+

SO42-+4H+2．〔2011·新课标〕铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反响为：Fe+Ni2O3+3H2O＝Fe(OH)2+2Ni(OH)2以下有关该电池的说法不正确的选项是〔〕A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB．电池放电时，负极反响为Fe+2OH－―2e－＝Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反响为2Ni(OH)2+2OH－―2e－＝Ni2O3+3H2O【针对练习2】C0+3+2+2Fe(OH)2+2e－＝Fe+2OH－B充电时作电解池

高考中的新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌—锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等．这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)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，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．实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：2．新型电池“放电”时正负极上电极反响式的书写首先根据电池反响分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反响生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反响；对于较复杂的电极反响，可以利用总反响—较简单一极电极反响式＝较复杂一极电极反响式的方法解决．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，进而可确定离子的移动方向．D注意热激活电池的工作条件【其他新型、高效、环保电池】导学稿P4当堂检测3

C充电时阴极得电子发生还原反应【其他新型、高效、环保电池】

D-1-1-2负正

回原题考查角度：新型燃料电池正负极的判断，不同环境下电极反响式及电池反响的书写；离子的流向，电子的流向及电解质溶液酸碱性的判断。能力要求：考查知识的迁移能力三、燃料电池1．燃料电池(1)电极：惰性电极。(2)燃料：包含H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。(3)电解质：①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。包含三、燃料电池第一步：写出电池总反响式燃料电池的总反响与燃料的燃烧反响一致，假设产物能和电解质反响那么总反响为加合后的反响。如：氢氧燃料电池的总反响式为2H2＋O2==2H2O；甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反响式为CH4＋2O2==CO2＋2H2O①CO2＋2OH-==CO32-＋H2O②①式＋②式得燃料电池总反响式为CH4＋2O2＋2OH-==CO32-＋3H2O2.燃料电池电极反响式的书写第二步：写出电池的正极反响式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生复原反响的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反响有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反响式：

(2)碱性电解质溶液环境下电极反响式：

(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反响式

(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反响式：O2＋4H＋＋4e－==2H2OO2＋2H2O＋4e－==4OH－O2＋4e－==2O2－O2＋2CO2＋4e－==2CO32-。第三步：根据电池总反响式和正极反响式写出电池的负极反响式负极反响式＝电池的总反响式－正极反响式注意：在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2知识梳理·题型构建不同介质对燃料电池电极反响式书写的影响以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反响式的书写方法：(1)酸性条件燃料电池总反响式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①燃料电池正极反响式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O②①－②×2，得燃料电池负极反响式：_______________________________。(2)碱性条件燃料电池总反响式：CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O ①燃料电池正极反响式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－②①－②×2，得燃料电池负极反响式：______________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－==CO32-+7H2O不同介质对燃料电池电极反响式书写的影响(3)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池总反响式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①燃料电池正极反响式：O2＋4e－=2O2－ ②①－②×2，得燃料电池负极反响式：_____________________________。(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电池总反响式：CH4＋2O2==CO2＋2H2O①正极电极反响式：O2＋2CO2＋4e－==2CO②①－②×2，得燃料电池负极反响式：______________________________。CH4＋4O2－－8e－==CO2＋2H2O请分别写出以下各燃料电池的正负极反响式总反响式(1)H2/O2/H2SO4H2/O2/KOH(2)乙烷(CH3CH3)/O2/H2SO4乙烷(CH3CH3)//O2/KOH(3)甲醇(CH3OH)/O2/H2SO4甲醇(CH3OH)//O2/KOH(4)乙醇(CH3CH2OH)/O2/H2SO4乙醇(CH3CH2OH)//O2/KOH(5)〔导学稿P3〕探究三3(6)〔导学稿P3〕探究三4【合作与探究】【针对练习3】1．阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反响为：2H2+O2＝2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反响保持在较高温度，使水分蒸发，那么以下表达正确的选项是〔〕A．此电池能发出蓝色光焰B．H2为正极，O2为负极C．工作时，电解质溶液的pH不断增大D．正极电极反响式为：O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC2．在乙醇燃料电池(电解质为KOH)中，通入正极的物质的化学式为，正极的电极反响式为；乙醇在极发生了反响〔填“复原”或“氧化”〕，负极的电极反响式为。O2O2+4e-+2H2O=4OH-

负氧化CH3CH2OH－12e-+16OH-=2CO32-+11H2O3．有人设计出利用CH4和O2的反响，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反响类似于CH4在O2中燃烧，那么以下说法不正确的选项是〔〕A．每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole－B．负极上CH4失去电子，电极反响式CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2OC．正极上O2获得电子，电极反响式为O2+2H2O+4e－=4OH－D．电池放电后，溶液PH不断升高D4．如图是市场上常见的两种燃料电池示意图以下有关电池电极a、b、c、d的表达正确的选项是〔

〕A．电极a为正极，电极反响产物为H2OB．电极b为正极，电极反响产物为H2OC．电极c为正极，电极反响产物为H2OD．电极d为正极，电极反响产物为H2O【当堂检测】C正负正负5．科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2－。以下对该燃料电池的说法不正确的选项是〔〕A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．该电池的总反响是C3H8＋5O2==3CO2＋4H2OC．电路中每通过5mol电子，约有5.6L标准状况下的丙烷被完全氧化D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反响为C3H8－20e－＋10O2－==3CO2＋4H2OA6．(2015新课标I)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，其工作原理如下图。以下有关微生物电池说法错误的选项是〔〕A．正极反响中有CO2生成

B．微生物促进了反响中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反响为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O正负D负极CH4空气

碱性CO2NH3是碱性气体(3)氨气燃料电池的反响是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反响：__________________________，正极的电极反响式是：

________________________________________。4NH3

＋3O2==2N2

＋6H2O3O2＋12e－

＋6H2O===12OH－(或O2

＋4e－

＋2H2O===4OH－)【训练1】固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。