《高中化學第一輪總復習 第9章 第29講 化學電源課件 新課標（湖南專版）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學第一輪總復習 第9章 第29講 化學電源課件 新課標（湖南專版）（28頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、考點考點1 二次電池的原理與特點二次電池的原理與特點 可充電電池是高考常考知識點，二次電池首先需要判斷什么情況下是原電池，什么情況下是電解池。二次電池充電時是電解池，放電時是原電池。充電和放電是在兩種不同的條件下發(fā)生的，充電是在外接電源條件下發(fā)生的非自發(fā)氧化還原反應，放電是在無外接電源條件下發(fā)生的自發(fā)氧化還原反應。例例1 鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2，有關該電池的說法正確的是()A充電時陽極反應：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2OB充

2、電過程是化學能轉化為電能的過程C放電時負極附近溶液的堿性不變D放電時電解質溶液中的OH-向正極移動放電充電D 【解析】 本題是考查常見的鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池的工作原理。由充電時方程式中的Cd和Ni的化合價的變化可知，充電時Ni(OH)2作陽極，電解質溶液為KOH，所以電極反應式為：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；Cd(OH)2作陰極，Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-；充電的過程是將電能轉化為化學能，放電時，Cd作負極，Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，Cd周圍的c(OH-)下降，OH-向負極移動。考點考點2 燃料電池的原理與特點燃料電池的原理與特點 1燃料

3、電池的特點燃料電池是利用燃燒反應或與之類似的反應具有能量變化大的特點而設計和電池。它具有高效無污染的特點正成為新能源研究的重點。燃料電池的工作原理具有如下特點：(1)兩電極可能相同，電極不參加反應。電極的作用是催化轉換，作用很關鍵，原理很復雜。(2)氧氣等氧化劑總是在正極得電子發(fā)生還原反應，燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應。(3)燃料電池的電解質可能是酸性、堿性和熔融的鹽或氧化物。(4)燃料電池總反應式的條件都不能寫“點燃”，通常條件不寫。2有氧氣參加的燃料電池正極反應式的書寫(1)酸性條件(如硫酸)O2+4H+4e-=2H2O。(2)堿性條件(如KOH溶液)O2+2H2O+4e-=4OH-。(3

4、)熔融的鹽(如K2CO3并在通O2的一極通CO2)O2+CO2+4e-=CO(4)熔融的氧化物(有O2-遷移)O2+4e-=2O2-若已知燃料電池總反應和正極反應式，將很容易書寫負極反應式。例例2(2011淮陰中學學情檢測淮陰中學學情檢測)日本茨城大學研制了一種新型的質子交換膜二甲醚燃料電池(DDFC)，該電池有較高的安全性。電池總反應為：CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，電池示意如圖，下列說法不正確的是()Aa極為電池的負極B電池工作時電流由b極沿導線經燈泡再到a極C電池正極的電極反應為：4H+O2+4e-=2H2OD電池工作時，1 mol二甲醚被氧化時就有6 mol電子轉移D 【

5、解析】 由電池總反應式可知：二甲醚發(fā)生氧化反應，為負極反應物，氧氣發(fā)生還原反應，為正極反應物，所以a為負極，b為正極；工作時，電子由a極沿導線經燈泡再到b極，電流由b極沿導線經燈泡 再 到 a 極 ； 負 極 反 應 為 ： C H3O C H3- 1 2 e-+3H2O=2CO2+12H+，正極反應為：4H+O2+4e-=2H2O；電池工作時，1 mol二甲醚被氧化時就有12 mol電子轉移?？键c考點3 原電池的原電池的pH變化變化1在原電池工作時，由于負極金屬失去電子進入電解質溶液，正極附近的陽離子得到電子從溶液中析出，可能會引起溶液pH的變化。(1)當負極產生的金屬離子結合溶液中的OH-

6、時，電極附近的溶液pH降低。當正極O2得電子時結合溶液中的水時，生成OH-使溶液中的pH增大。(2)電池工作時整個溶液pH的變化必須從總反應式來分析。當電解液中酸被消耗時，溶液pH增大，當電解質溶液中堿被消耗時，溶液pH減小。例例3 可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質時，正極反應都為O2+2H2O+4e-=4OH-B以NaOH溶液為電解質時，負極反應為：Al+3OH-3e-=Al(OH)3C以NaOH溶液為電解質時，電池在工作過程中電解質的pH保持不變D電池工作時，

7、電子通過外電路從正極流向負極A為：Al+4OH-3e-= +2H2O，B錯；該電池在堿性條件下消耗了堿，反應式為4Al+3O2+4OH-=4 +2H2O，溶液pH降低，C錯；電池工作 【解析】 以考查電極反應式的正誤判斷和書寫的形式出現，屬于中等難度。電解質溶液顯堿性或4e-=4OH-，A對；鋁作負極，負極反應應該是鋁失去電子變?yōu)殇X離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續(xù)與過量的堿反應生成偏鋁酸根，因此負極反應時，電子從負極出來經過外電路流到正極，D錯。中性，該燃料電極的正極發(fā)生反應為：O2+2H2O+-2AlO2AlO原電池及化學電源電極反應式書寫的方法思路：(1)若題目給出的是圖示裝置，先分析原

8、電池的正極，再根據正、負極反應規(guī)律寫電極反應式。(2)根據化合價變化數寫出兩極的電子得失守恒式。(3)最后根據電極附近的環(huán)境添加相應物質配平反應式，也可以利用總反應式減去一個電極反應式得另一電極反應式。注意：電極反應式均為離子方程式，注意物質是否能拆為離子形式。1.(2011新課標全國卷新課標全國卷)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有關該電池的說法不正確的是( )A電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3，負極為FeB電池放電時，負極反應為Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2C電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D電

9、池充電時，陽極反應為2Ni(OH)2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2OC 【解析】 解答本題時應注意電池放電時為原電池，失去電子的為負極反應；充電時為電解池，失去電子的為陽極反應。選項具體分析結論A可充電電池中活潑金屬失去電子，為負極，得到電子的Ni2O3為正極，因為放電時電極產物為氫氧化物，可以判斷電解液為堿性溶液。正確B放電時，負極鐵失去2個電子，生成Fe2+，因為電解液為堿性溶液，所以電極反應為：Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2正確C充電時，陰極發(fā)生還原反應：Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，所以電極附近pH增大錯誤D電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應，由Ni(OH)2轉化為Ni

10、2O3，反應方程式為：2Ni(OH)2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O正確2.(2011海南卷海南卷)一種充電電池放電時的電極反應為：H2+2OH-2e-=2H2O，NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應是( ) AH2O的還原 BNiO(OH)的還原 CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化D 【 解 析 】 由 題 意 知 ， 電 池 總 反 應 為H2+2NiO(OH) Ni(OH)2?？沙潆婋姵卦诔潆姇r，實際上起一個電解池的作用，與外電源正極連接的電極是陽極，發(fā)生氧化反應，與放電時的正極反應相反，可知Ni(OH)2在反

11、應中失電子被氧化，發(fā)生氧化反應。放電充電3.(2010江蘇卷江蘇卷)下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是( )A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化B裝置Y中負極的電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-C裝置X能實現燃料電池的燃料和氧化劑再生D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現物質的零排放，并能實現化學能與電能間的完全轉化3.(2010江蘇卷江蘇卷)下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是( )C 【解析】 本題主要考查的是電化學知識。A項，在該裝置系統(tǒng)中，有四種能量轉化的關系，即太陽能、電能、化學能和機械能之間的相互轉化；B項，裝置Y為氫氧燃料電池，負極電極

12、反應為H2-2e-+2OH-=2H2O；C項，相當于用光能電解水，產生H2和O2，實現燃料(H2)和氧化劑(O2)的再生；D項，在反應過程中，有能量的損耗和熱效應的產生，不可能實現化學能和電能的完全轉化。綜上分析可知，本題選C項。A閉合K時，鈉離子從右到左通過離子交換膜B閉合K時，負極反應為3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+4.(2012湖南師大附中高三月考湖南師大附中高三月考)下圖裝置()是一種可充電電池的示意圖，裝置()為電解池的示意圖。裝置()的離子交換膜只允許Na+通過。已知充、放電的化學反應方程式為：2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr，當閉合開關K時，X極附近溶液

13、先變紅色。下列說法正確的是( )放電充電4.(2012湖南師大附中高三月考湖南師大附中高三月考)下圖裝置()是一種可充電電池的示意圖，裝置()為電解池的示意圖。裝置()的離子交換膜只允許Na+通過。已知充、放電的化學反應方程式為：2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr，當閉合開關K時，X極附近溶液先變紅色。下列說法正確的是( )放電充電C閉合K時，X電極的電極反應式為2Cl-2e-=Cl2D閉合K時，當有0.1 mol Na+通過離子交換膜，X電極上析出標準狀況下氣體1.12 LC5.一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是(

14、 )ACH3OH(l)+O2(g)=H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-BO2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(l)CCH3OH(l)+H2O(l)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-DO2(g)+2H2O(l)+4e-=4OH-C 【解析】 甲醇與氧氣反應的氧化還原反應方程式為：2CH3OH+3O22CO2+4H2O，化合價升高的元素為甲醇中的C元素，所以在負極上甲醇失去電子而放電，在該極上的電極反應式為：CH3OH(l)+H2O(l)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-。6.(2011長沙市一中高三月考長沙市一中高三月考)固體氧化物燃料電池(SOFC)以固體氧化物

15、作為電解質。其工作原理如下圖所示，下列關于固體燃料電池的有關說法正確的是( )A電極b為電池負極，電極反應式為O2+4e-=4O2-B固體氧化物的作用是讓電子在電池內通過C若H2作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應為H2+2OH-4e-=2H+H2OD若C2H4作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應為C2H4+6O2-12e-=2CO2+2H2OD7.(2011安徽省省級示范高中聯考安徽省省級示范高中聯考)目前市場上主流手機所配的電池基本上都是鋰離子電池。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料，組成為C6Li，其中碳作為金屬鋰的載體，電解質為一種能傳導Li+的有機導體或高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式

16、為：0.45Li+Li0.55CoO2 LiCoO2下列說法不正確的是( )放電充電A放電時電池內部Li+向負極移動B該電池不能選用水做溶劑的電解質C放電時，正極的電極反應式：0.45Li+Li0.55CoO2+0.45e-=LiCoO2D充電時，外接電源的正極與電池上標注“+”的電極連接A 【解析】 該電池的負極反應：0.45Li-0.45e-=0.45Li+，用電池總反應減去負極反應，可以得電池的正極反應為：0.45Li+Li0.55CoO2+0.45e-=LiCoO2，C說法正確；由于電池負極是鋰單質，所以不能用含水的電解質，B說法正確；電池放電時，內部Li+由負極移向正極A說法錯誤；充電時電池正極將發(fā)生氧化反應，所以電池“+”與電源正極相連，D說法正確。