高中化學選修--原電池、化學電源.doc

原電池 化學電源考點1原電池原理1原電池的反應原理：自發(fā)的、放熱的氧化還原反應原電池的電路工作原理：(外電路)負極失去電子，電子經導線流向正極。(內電路)溶液中陰陽離子發(fā)生定向移動，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。2原電池的電極和電極反應：正極：符號“+”，得到電子，發(fā)生還原反應負極：符號“”，失去電子，發(fā)生氧化反應以鋅銅電池(電解液H2SO4溶液)為例： 電子經導線流向正極氧化反應 還原反應失電子 Zn Cu 得電子 鋅溶解 SO42 銅極不變 Zn2e=Zn2+陰離子向負極移動；陽離子向正極移動 2H+2e=H23原電池形成的一般條件：(1)兩極：活潑性不同的金屬(或一種是金屬，另一種是非金屬導體)。(2)電解質溶液：電極必與電解質溶液接觸。(3)形成閉合回路：電極相互接觸或用導線、鹽橋連接。特別提醒：原電池形成還有一個隱蔽條件：能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應例1在下圖所示的裝置中，能夠發(fā)生原電池反應的是（ ） A B C D E F 解析 A兩個電極相同，所以不能發(fā)生原電池反應；C中液體為非電解質乙醇，所以不能發(fā)生原電池反應；F不能形成閉合電路，所以不能發(fā)生原電池反應?！敬鸢浮緽、D、E。規(guī)律總結掌握形成原電池的一般條件.考點2常用的化學電源和新型化學電源 1實用電池的特點實用電池一般具有以下的特點：（1）能產生比較穩(wěn)定而且較高電壓的電流；（2）安全、耐用且便于攜帶,易于維護；（3）能夠適用于各種環(huán)境；（4）便于回收處理,不污染環(huán)境或對環(huán)境的污染影響較小；（5）能量轉換率高。2幾種常見的電池和新型電池分類及反應原理簡介化學電池分類:一次電池(如鋅錳干電池、堿性鋅錳電池)二次電池(又叫充電電池或蓄電池)(如鉛蓄電池)燃料電池(如氫氧燃料電池)(1)一次電池堿性鋅錳電池 構成:負極是鋅,正極是MnO2,正極是KOH工作原理:負極：Zn+2OH2e=Zn(OH)2；正極：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH總反應式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特點:比能量較高,儲存時間較長,可適用于大電流和連續(xù)放電。鈕扣式電池(銀鋅電池)鋅銀電池的負極是Zn，正極是Ag2O，電解質是KOH，總反應方程式：Zn+Ag2O=2Ag+ZnO 特點：此種電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電。鋰電池 鋰電池用金屬鋰作負極，石墨作正極，電解質溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOC12)中組成。鋰電池的主要反應為：負極：8Li8e8Li+ ；正極：3SOC12+8eSO32+2S+6Cl 總反應式為：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特點：鋰電池是一種高能電池，質量輕、電壓穩(wěn)定、工作效率高和貯存壽命長的優(yōu)點。(2)二次電池鉛蓄電池:(1)鉛蓄電池放電原理的電極反應負極：Pb+SO422ePbSO4； 正極：PbO2+4H+SO42+2ePbSO4+2H2O總反應式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(2)鉛蓄電池充電原理的電極反應 陽極：PbSO4+2H2O2e=PbO2+4H+SO42；陰極：PbSO4+2e=Pb+SO42總反應：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 鎳一鎘堿性蓄電池 構成:放電時鎘(Cd)為負極,正極是NiO(OH),電解液是KOH工作原理:負極:Cd+2OH2e=Cd(OH)2；正極:2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH 總反應式:特點：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、使用壽命長，但一般體積大、廢棄電池易污染環(huán)境。(3)燃料電池氫氧燃料電池當用堿性電解質時，電極反應為：負極：2H2+4OH4e4H2O；正極：O2+2H2O+4e4OH總反應：2H2+O22H2O甲烷燃料電池該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣；負極：CH4+10OH8e=CO32+7H2O；正極：2O2+4H2O+8e=8OH總反應方程式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2OCH3OH燃料電池用導線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CH3OH和O2，則發(fā)生了原電池反應。負極：2CH3OH +16OH12e=2CO32+12H2O；正極：3O2+6H2O+12e=12OH總反應方程式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O3正確書寫電極反應式(1)列出正負電電極上的反應物質,在等式的兩邊分別寫出反應物和生成物。(2)在反應式的左邊寫出得失電子數,使得失電子相等。（得失電子守恒）(3)使質量守恒。電極反應式書寫時注意:負極反應生成物的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質溶液中的陰離子應該寫入負極反應式;若正極上的反應物質是O2，且電解質溶液為中性或堿性，則H2O必須寫入正極反應式，且生成物為OH,若電解液為酸性，則H+必須寫入反應式中,生成物為H2O。電極反應式的書寫必須遵循離子方程式的書寫要求。(4)正負極反應式相加得到總反應式。若能寫出總反應式,可以減去較易寫出的電極反應式,從而寫出較難書寫的電極方程式。例2 （08江蘇卷）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)2e OH-=NiOOHH2O；Cd(OH)2作陰極，Cd(OH)22e =Cd2OH；充電的過程是將電能轉化為化學能，放電時，Cd作負極，Cd2e2OH =Cd(OH)2，Cd周圍的c(OH)下降，OH向負極移動?！敬鸢浮緼。 方法技巧: 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?？键c3原電池PH值的變化和簡單計算1在原電池工作時，由于負極金屬失去電子進入電解溶液，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值的變化。(1)當負極產生的金屬離子結合溶液中的H時,電極附近的溶液PH值降低。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值增大。(2)電池工作時整個溶液PH值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值增大，當電解質溶液中堿被消耗時，溶液PH值減小。2原電池的有關計算電子守恒法是依據氧化劑與還原劑得失電子數目相等這一原則進行計算的。電子守恒法是氧化還原計算的最基本的方法。計算時可由電極反應式中的氧化劑(或還原劑)與失去的電子(或得電子)之間的關系進行計算。例3 (2007年高考理綜寧夏卷，原電池)(14分)(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。鋅片上發(fā)生的電極反應：_；銀片上發(fā)生的電極反應：_。(2)若該電池中兩電極的總質量為60 g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47 g，試計算：產生氫氣的體積(標準狀況)；通過導線的電量。(已知NA = 6.021023 /mol，電子電荷為1.601019 C)解析 (1)根據金屬活潑性分析得出鋅片為負極，銀片為正極，相應電極反應為：Zn2e = Zn2；2H2e = H2。 (2)鋅片與銀片減輕，是因與酸反應： Zn2H = Zn2H2 轉移2e = =得V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8104 C?！敬鸢浮?1)Zn2e =