202X高考化學(xué)總復(fù)習(xí)第六單元第2講原電池化學(xué)電源課件新人教版

1、第2講 原電池 化學(xué)電源第六單元化學(xué)反應(yīng)與能量變化目 錄CONTENTS磨劍：課前自學(xué)悟劍：課堂精講磨劍：課前自學(xué)悟劍：課堂精講磨劍：課前自學(xué)知識(shí)清單核心速記 目 錄一、原電池1.概念:把轉(zhuǎn)化為的裝置。 2.構(gòu)成條件(1)有兩個(gè)的電極(常為金屬或石墨)。 (2)將電極插入中。 (3)兩電極間構(gòu)成閉合回路?；瘜W(xué)能電能活潑性不同電解質(zhì)溶液3.工作原理裝置圖電極名稱負(fù)極正極電極材料片片電極反應(yīng)鋅銅Zn-2e- Zn2+Cu2+2e- Cu 反應(yīng)類型反應(yīng)反應(yīng)電子流向由片沿導(dǎo)線流向片離子遷移方向陰離子向遷移陽(yáng)離子向遷移電池總反應(yīng)式Zn+Cu2+Cu+Zn2+兩類裝置的不同點(diǎn)還原劑Zn與氧化劑Cu2+直接

2、接觸,既有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,又有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,造成能量損耗Zn與氧化劑Cu2+不直接接觸,僅有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,避免了能量損耗,故電流穩(wěn)定,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)氧化還原鋅銅負(fù)極正極微加注意1.在原電池中,活動(dòng)性強(qiáng)的金屬不一定作負(fù)極,但負(fù)極一定發(fā)生氧化反應(yīng)。如Mg-NaOH溶液-Al組成的原電池,Al作負(fù)極;鐵、銅相連浸在濃硝酸中,銅作負(fù)極(鐵遇濃硝酸會(huì)鈍化)。2.鹽橋的作用:一是使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路,代替兩溶液直接接觸;二是平衡電荷。如在Zn/ZnSO4-Cu/CuSO4原電池中,Zn失去電子變成Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液中因Zn2+增多而帶正電荷,同時(shí),CuSO4溶液則由于Cu2

3、+變成Cu,使得S相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。通過(guò)鹽橋中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng),兩極電解質(zhì)溶液中的正負(fù)電荷守恒而保持電中性。鹽橋不能用一根導(dǎo)線連接,因?yàn)閷?dǎo)線不能傳遞陰、陽(yáng)離子。二、化學(xué)電源的種類及其工作原理1.概念:能表示參加反應(yīng)1.一次電池(堿性鋅錳電池)堿性鋅錳電池的工作原理如圖所示:負(fù)極(Zn),電極反應(yīng)式為。正極(MnO2),電極反應(yīng)式為2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-?？偡磻?yīng)式:Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH。2.二次電池(以鉛蓄電池為例)Zn+2OH-2e- Zn( (OH) )2(1)放電時(shí)的反應(yīng)a.負(fù)極反應(yīng): 。b.正極反應(yīng):PbO2+4H+S+

4、2e- PbSO4+2H2O。c.總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。(2)充電時(shí)的反應(yīng)a.陰極反應(yīng): 。b.陽(yáng)極反應(yīng): 。c.總反應(yīng):2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。Pb+SO42-2e- PbSO4PbSO4+2e- Pb+ SO42-PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H+ SO42-3.燃料電池(以氫氧燃料電池為例)酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式_正極反應(yīng)式_電池總反應(yīng)式2H2+O22H2O微加注意1.原電池反應(yīng)中,兩極材料自身不一定發(fā)生反應(yīng)。2.可充電電池的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)不互為可逆反應(yīng)。3.書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí),一定要注意溶液的酸堿

5、性。2H2-4e- 4H+2H2+4OH-4e- 4H2OO2+4H+4e- 2H2OO2+2H2O+4e- 4OH-1.原電池實(shí)質(zhì)的2個(gè)方面(1)能量轉(zhuǎn)化:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)反應(yīng)本質(zhì):自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。2.原電池中的4個(gè)“方向”(1)外電路中電子移動(dòng)方向:負(fù)極正極。(2)外電路中電流方向:正極負(fù)極。(3)電池內(nèi)部離子移動(dòng)方向:陰離子負(fù)極,陽(yáng)離子正極。(4)鹽橋中(含飽和KCl溶液)離子移動(dòng)方向:K+正極,Cl一負(fù)極。3.判斷原電池正負(fù)極的6種方法電極材料、電極現(xiàn)象、電子移向、離子移向、得失電子、電解質(zhì)溶液。4.原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法(1)列物質(zhì),標(biāo)得失。判斷電極產(chǎn)物,標(biāo)出電子

6、得失數(shù)量。(2)看環(huán)境,配守恒。依據(jù)電解質(zhì)環(huán)境和電荷守恒,添加合理的離子。在水溶液中,若前面添加H+或OH-,則后面生成H2O,若在后面添加H+或OH-,則前面必添加H2O;在非水環(huán)境中則應(yīng)依據(jù)實(shí)際環(huán)境添加合理的離子或分子。(3)兩式相加,驗(yàn)總式。悟劍：課堂精講真題體驗(yàn)考點(diǎn)巧講 磨劍：課前自學(xué)悟劍：課堂精講目 錄15答案1.判斷正誤(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)。原電池的工作原理(1)原電池工作時(shí),正極表面一定有氣泡產(chǎn)生。()(2)Mg-Al形成的原電池,Mg一定作負(fù)極。()(3)在原電池中,正極材料本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極材料本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。()(4)實(shí)驗(yàn)室制備H2時(shí),用粗鋅(含

7、Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應(yīng)效果更佳。()(5)鐵銅原電池中,負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+。()(6)原電池工作時(shí),溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng),鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。()(7)鋅銅原電池中,因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液,形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生。()2.下列有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是()。A.反應(yīng)CaO+H2OCa(OH)2可以放出大量的熱,故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.某原電池反應(yīng)為Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,裝置中的鹽橋中可以是含瓊膠的飽和KCl溶液C.原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成的D.從理論上講,任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原

8、反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池解析CaO+H2OCa(OH)2不是氧化還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;KCl和AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀易阻止原電池反應(yīng)的發(fā)生,B項(xiàng)錯(cuò)誤;作電極的不一定是金屬,如石墨棒也可作電極,C項(xiàng)錯(cuò)誤。D答案解析答案解析3.有關(guān)如圖所示原電池的敘述不正確的是()。A.電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片B.正極的電極反應(yīng)式是Ag+e-AgC.Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng),Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)D.反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽(yáng)離子移向Cu(NO3)2溶液解析該裝置是原電池裝置,實(shí)質(zhì)上發(fā)生的是Cu與硝酸銀的反應(yīng),所以Cu失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),則Cu是負(fù)極,Ag是正極,電子從負(fù)極流向正極,A項(xiàng)正確;正極是Ag+發(fā)生還原反應(yīng),

9、得到電子生成Ag,B項(xiàng)正確;根據(jù)以上分析,Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng),Ag片上發(fā)生還原反應(yīng),C項(xiàng)正確;原電池中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),所以鹽橋中的陽(yáng)離子移向AgNO3溶液,D項(xiàng)錯(cuò)誤。D4.分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是()。A.中Mg作負(fù)極,中Fe作負(fù)極B.中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-6OH-+3H2C.中Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+D.中Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H+2e-H2解析中Mg不與NaOH溶液反應(yīng), ,而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子, ,故Al作負(fù)極; ;中Fe在濃硝酸中鈍化, ,Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極, ,A、C兩項(xiàng)均錯(cuò)誤; ;

10、中電池的總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2, ,負(fù)極反應(yīng)式為2Al+8OH-6e- 2Al+4H2O, ,二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O+6e- 6OH-+3H2, ,B項(xiàng)正確; ;中Cu是正極, ,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e- 4OH-, ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案解析B一、規(guī)避原電池工作原理的3個(gè)失分點(diǎn)1.原電池閉合回路的形成有多種方式,可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極,也可以是兩電極相接觸。2.電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng),與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。3.無(wú)論在原電池還是在電解池中,電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。二、判斷原電池正、負(fù)極的5種方法特別提

11、醒原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定式 。三、“3步”完勝電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)答案解析1.某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A.銅片表面有氣泡生成B.裝置中存在“化學(xué)能電能光能”的轉(zhuǎn)換C.如果將硫酸換成檸檬汁,導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變解析銅鋅原電池中,Cu作正極,溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣,所以Cu上有氣泡生成,故A項(xiàng)正確;原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,LED燈發(fā)光時(shí),電能轉(zhuǎn)化為光能,故B項(xiàng)正確;檸檬汁顯酸性,也能作電解質(zhì)溶液,所以將硫酸換成檸檬

12、汁,仍然構(gòu)成原電池,導(dǎo)線中有電子流動(dòng),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu的金屬活動(dòng)性比Zn、Fe都弱,Cu作正極,所以電路中的電流方向不變,仍然由Cu流向負(fù)極,故D項(xiàng)正確。C答案解析2.(2018年湖南衡東一中月考)原電池(如圖)工作時(shí),下列敘述正確的是()。A.正極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+B.電流從Zn電極流向鐵電極C.鹽橋中的Cl-移向FeSO4溶液D.電池總反應(yīng)為Zn+Fe2+Zn2+Fe解析活潑電極鋅作負(fù)極;電流和電子的流動(dòng)方向相反;原電池中,陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極;A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤。D3.(1)Fe-Cu-稀H2SO4組成的原電池中,負(fù)極反應(yīng)式為,正極反應(yīng)式為,電池總反應(yīng)為。 (2)由P

13、b、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池,其正極反應(yīng)式為,負(fù)極反應(yīng)式為。 (3)由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為。 (4)與MnO2Zn電池類似,K2FeO4Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為 ,該電池總反應(yīng)的離子方程式為。 答案解析Fe-2e- Fe2+2H+2e- H2Fe+2H+ Fe2+H2Fe3+e- Fe2+Pb-2e- Pb2+Cu-2e- Cu2+FeO42-+4H2O+3e- Fe( (OH) )3+5OH-2FeO42-+8H2O+3Zn 2Fe( (OH) )3+3Zn( (OH) )2+4OH-解析(1)Fe作負(fù)極,電極反應(yīng)

14、式為Fe-2e-Fe2+;Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H+2e-H2。(2)由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池,正極為Cu,電極反應(yīng)式為Fe3+e-Fe2+;負(fù)極為Pb,電極反應(yīng)式為Pb-2e-Pb2+。(3)由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池,Al遇濃硝酸鈍化,Cu作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+。(4)K2FeO4-Zn組成堿性電池,K2FeO4在電池中作正極,Fe中+6價(jià)鐵元素被還原為Fe(OH)3中+3價(jià)鐵元素,其電極反應(yīng)式為Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)的離子方程式時(shí),關(guān)鍵是抓住生成物中Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)3和Zn(OH)2。原電池

15、原理的應(yīng)用答案1.為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕,可采取的措施有()。A.與石墨棒相連B.與銅板相連C.埋在潮濕、疏松的土壤中D.與鋅板相連解析A項(xiàng),石墨棒與鐵構(gòu)成原電池,鐵更活潑,失電子,作負(fù)極,被腐蝕;B項(xiàng),銅板與鐵構(gòu)成原電池,鐵比銅活潑,失電子,作負(fù)極,被腐蝕;C項(xiàng),在潮濕、疏松的土壤中,鋼管中的碳、鐵與水、空氣構(gòu)成原電池,鐵失電子,作負(fù)極,被腐蝕;D項(xiàng),鋅板與鐵構(gòu)成原電池,鋅比鐵活潑,鋅失電子,作負(fù)極,鋅被腐蝕,鐵被保護(hù)。答案解析D2.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小;b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生;c極無(wú)變化d極溶解;c極有氣體產(chǎn)生

16、電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是()。A.abcdB.bcdaC.dabc D.abdc答案解析C解析把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為,則由實(shí)驗(yàn)可知,a作原電池負(fù)極,b作原電池正極,金屬活動(dòng)性ab;由實(shí)驗(yàn)可知,b極有氣體產(chǎn)生,c極無(wú)變化,則金屬活動(dòng)性bc;由實(shí)驗(yàn)可知,d極溶解,則d作原電池負(fù)極,c作正極,金屬活動(dòng)性dc;由實(shí)驗(yàn)可知,電流從a極流向d極,則d極為原電池負(fù)極,a極為原電池正極,金屬活動(dòng)性da。綜上所述,金屬活動(dòng)性dabc。3.某原電池的電池反應(yīng)為Fe+2Fe3+3Fe2+,與此電池反應(yīng)不符的原電池是()。A.銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B.石墨、鐵片、Fe

17、(NO3)3溶液組成的原電池C.鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D.銅片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池解析由電池反應(yīng)可知,鐵作負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng)中,由于鋅的金屬活動(dòng)性大于鐵,故鋅作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),與該電池反應(yīng)不符。C答案解析原電池原理的應(yīng)用1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中,一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極,活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。例如,有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后,插入稀硫酸中,一段時(shí)間后,若觀察到A極溶解,而B(niǎo)極上有氣體放出,則說(shuō)明A作負(fù)極,B作正極,則可以判斷金屬活動(dòng)性:AB。2.加快化學(xué)反應(yīng)速率由于形成了原電池,因此反應(yīng)速率加快。例

18、如,Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí),可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原電池,加快反應(yīng)進(jìn)行。3.用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極。例如,要保護(hù)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁,可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。4.設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣構(gòu)成原電池的條件:(1)首先要將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料(負(fù)極為失電子物質(zhì),正極用比負(fù)極活潑性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?如石墨)及電解質(zhì)溶液。答案解析1.M、N、P、E為四種金屬,已知:M+N2+N+M2+;M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有

19、大量氣泡逸出;N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應(yīng)為E2+2e-E,N-2e-N2+。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()。A.PMNEB.ENMPC.PNMED.EPMN解析由知,金屬還原性MN;M表面有大量氣泡逸出,說(shuō)明M作原電池的正極,故金屬的還原性PM;N、E構(gòu)成的原電池中,N作負(fù)極,故金屬的還原性NE。A2.某校化學(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動(dòng),將氧化還原反應(yīng)2Fe3+2I-,2Fe2+I2設(shè)計(jì)成鹽橋原電池。提供的試劑有FeCl3溶液、KI溶液,其他用品任選。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)請(qǐng)畫(huà)出設(shè)計(jì)的原電池裝置圖,并標(biāo)出電極材料、電極名稱及電解質(zhì)溶液。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

20、。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),外電路的導(dǎo)線中(填“有”或“無(wú)”)電流通過(guò)。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,當(dāng)固體全部溶解后,該溶液中的電極為(填“正”或“負(fù)”)極。2I-2e- I2答案解析無(wú)負(fù)解析(1)先分析氧化還原反應(yīng),找出正負(fù)極反應(yīng),即可確定正負(fù)極區(qū)和電解質(zhì)溶液。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極,I-失電子。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),無(wú)電子流動(dòng),故無(wú)電流產(chǎn)生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體,平衡逆向移動(dòng),此時(shí)Fe2+失電子,碳電極為負(fù)極?；瘜W(xué)電源1.判斷正誤(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)答案(1)鉛蓄電池放電時(shí),正極與負(fù)極質(zhì)量均增大。()(2)手機(jī)、電腦中

21、使用的鋰電池屬于一次電池。()(3)燃料電池的電極不參與反應(yīng),有很強(qiáng)的催化活性,起導(dǎo)電作用。()(4)化學(xué)電源工作時(shí),內(nèi)電路介質(zhì)中的陽(yáng)離子一定向正極遷移。()(5)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中,負(fù)極反應(yīng)式為2H2-4e-4H+。()(6)二次電池充電時(shí),二次電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)。()2.以甲烷燃料電池為例,分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負(fù)極反應(yīng)式:。正極反應(yīng)式:。總反應(yīng)式:。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負(fù)極反應(yīng)式:。正極反應(yīng)式:?？偡磻?yīng)式:。答案CH4-8e-+2H2O CO2+8H+2O2+8e- +8H+4H2OCH4+2O2 CO2+2

22、H2OCH4-8e-+10OH- CO32-+7H2O2O2+8e-+4H2O 8OH-CH4+2O2+2OH- CO32-+3H2O(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)負(fù)極反應(yīng)式:。正極反應(yīng)式:?？偡磻?yīng)式:。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負(fù)極反應(yīng)式:。正極反應(yīng)式:?？偡磻?yīng)式:。答案CH4-8e-+4O2- CO2+2H2O2O2+8e- 4O2-CH4+2O2 CO2+2H2OCH4-8e-+4CO32- 5CO2+2H2O2O2+8e-+4CO2 4CO32-CH4+2O2 CO2+2H2O書(shū)寫(xiě)原電池電極反應(yīng)式的基本思路1.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)列物質(zhì),標(biāo)得失。先確定原電

23、池的正、負(fù)極,列出參加反應(yīng)的微粒,并標(biāo)出得失電子數(shù)。(2)看環(huán)境,配守恒。在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極產(chǎn)物,即H+、OH-、H2O等是否參加反應(yīng),遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒。(3)兩式加,驗(yàn)總式。正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式,可先寫(xiě)出較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的基礎(chǔ)上,用總反應(yīng)式減去較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式,即得到較難一極的電極反應(yīng)式。2.燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)電極:惰性電極。燃料:H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。電解質(zhì):酸性電解質(zhì)溶液,如H2SO4溶液;堿性電解質(zhì)溶液,如NaOH溶液;熔融氧化物,如

24、Al2O3;熔融碳酸鹽,如K2CO3等。方法一:第一步,寫(xiě)出電池總反應(yīng)式。燃料電池的總反應(yīng)與燃料燃燒的反應(yīng)一致,若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng),則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。如氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為2H2+O2 2H2O。甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的反應(yīng)如下:CH4+2O2CO2+2H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2O+可得甲烷燃料電池的總反應(yīng)式:CH4+2O2+2NaOHNa2CO3+3H2O。第二步,寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點(diǎn),一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,因電解質(zhì)溶液不同,故其電極反應(yīng)也會(huì)有所不同:(1)酸性電解質(zhì):O2+4H+4e-2H2O。(2)堿性電

25、解質(zhì):O2+2H2O+4e-4OH-。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-):O2+4e-2O2-。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3):O2+2CO2+4e-2CO32-。第三步,電池的總反應(yīng)式-電池的正極反應(yīng)式=電池的負(fù)極反應(yīng)式。方法二:以CH4燃料電池為例分析反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物(對(duì)含碳燃料而言,若是堿性介質(zhì),則氧化產(chǎn)物為CO32-,若是酸性介質(zhì),則氧化產(chǎn)物為CO2),寫(xiě)出還原劑-ne-氧化產(chǎn)物、氧化劑+ne-還原產(chǎn)物;根據(jù)化合價(jià)變化,計(jì)算出得失電子的數(shù)目,如CH4-8e-CO32-。1.(2018年河南鄭州一中模擬)石墨烯鋰硫電池是一種高效、低污染的新型二次電源,

26、其裝置如圖所示。電池反應(yīng)為2Li+nSLi2Sn。Li+可在固體電解質(zhì)中遷移。下列說(shuō)法不正確的是()。A.放電時(shí),鋰在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為nS+2e-+2Li+Li2SnC.充電時(shí),鋰電極為陰極,與電源負(fù)極相連D.充電時(shí),理論上陽(yáng)極失去2mol電子生成32g硫答案解析D解析放電時(shí),鋰在負(fù)極上失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)正確;放電時(shí),S在正極得電子,正極的電極反應(yīng)式為nS+2e-+2Li+Li2Sn,B項(xiàng)正確;充電時(shí),電池負(fù)極作陰極,鋰電極與電源負(fù)極相連,C項(xiàng)正確;充電時(shí),理論上陽(yáng)極失去2mol電子生成32ng硫,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案解析2.(2018年廣西桂林崇左聯(lián)考)如圖

27、所示裝置是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀,具有自動(dòng)吹氣流量監(jiān)測(cè)與控制的功能。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()。A.電流由呼氣所在的鉑電極流出B.H+透過(guò)質(zhì)子交換膜移向氧氣所在的鉑電極C.電路中流過(guò)2mol電子時(shí),消耗11.2LO2D.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+解析根據(jù)圖示, ,通入氧氣的鉑電極為正極, ,呼氣所在的鉑電極為負(fù)極。電流由氧氣所在的鉑電極流出, ,A項(xiàng)錯(cuò)誤; ;陽(yáng)離子移向正極, ,H+透過(guò)質(zhì)子交換膜移向氧氣所在的鉑電極, ,B項(xiàng)正確; ;電路中流過(guò)2 mol電子時(shí), ,消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L O2, ,C項(xiàng)錯(cuò)誤; ;根據(jù)圖示, ,該電池的負(fù)極

28、生成乙酸, ,電極反應(yīng)式為CH3CH2OH+H2O-4e- CH3COOH+4H+, ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。B答案解析3.一種微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,關(guān)于該電池的敘述正確的是()。A.電池工作時(shí),電子由a流向bB.微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)C.放電過(guò)程中,H+從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)D.正極反應(yīng)式為MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O解析因?yàn)橛覀?cè)產(chǎn)生CO2,說(shuō)明微生物所在的電極區(qū)Cm(H2O)n失電子生成CO2,所以電池工作時(shí)電子由b極經(jīng)外電路流向a極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)陽(yáng)離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng),D項(xiàng)正確。D答案解析4

29、.液流電池是一種新的蓄電池,是正負(fù)極電解液分開(kāi),各自循環(huán)的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。一種鋅溴液流電池如圖所示,電解液為溴化鋅的水溶液。下列說(shuō)法正確的是()。A.充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+B.充電時(shí)電極a為外接電源的負(fù)極C.放電時(shí)Br-向右側(cè)電極移動(dòng)D.放電時(shí)左右兩側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度均增大D解析該鋅溴液流電池的電解液為溴化鋅的水溶液, ,所以該電池的負(fù)極為鋅, ,電極反應(yīng)式為Zn-2e- Zn2+, ,正極為溴, ,電極反應(yīng)式為Br2+2e- 2Br-。充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式與正極的電極反應(yīng)式相反, ,所以充電時(shí)陽(yáng)極的電極反

30、應(yīng)式為2Br-2e- Br2, ,故A項(xiàng)錯(cuò)誤; ;在充電時(shí), ,原電池的正極連接電源的正極, ,是電解池的陽(yáng)極, ,而原電池的負(fù)極連接電源的負(fù)極, ,所以充電時(shí)電極a為外接電源的正極, ,故B項(xiàng)錯(cuò)誤; ;放電時(shí)為原電池, ,在原電池中間隔著一個(gè)陽(yáng)離子交換膜, ,所以Br-不能向右側(cè)電極移動(dòng), ,故C項(xiàng)錯(cuò)誤; ;放電時(shí)左側(cè)生成溴離子, ,右側(cè)生成鋅離子, ,所以放電時(shí)左右兩側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度均增大, ,故D項(xiàng)正確。48答案解析1.(2018年全國(guó)卷,12)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材

31、料,電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A.放電時(shí),Cl向負(fù)極移動(dòng)B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí),正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2CO32-+CD.充電時(shí),正極反應(yīng)為:Na+e-NaD解析放電時(shí)是原電池,Cl向負(fù)極移動(dòng),A項(xiàng)正確;電池的總反應(yīng)為3CO2+4Na2Na2CO3+C,因此充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2,B項(xiàng)正確;放電時(shí)是原電池,正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳,反應(yīng)為3CO2+4e-2CO32- +C,C項(xiàng)正確;充電時(shí)是電解池,正極與電源的正極相連,作陽(yáng)極,發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),反應(yīng)為2C+C-4e-3CO2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(

32、2018年全國(guó)卷,11)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí),O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說(shuō)法正確的是()。A.放電時(shí),多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時(shí),外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時(shí),電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2-x2Li+(1-)O2解析鋰比碳活潑,故鋰作負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;外電路電子由負(fù)極(Li)流向正極(多孔碳材料),B項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí),Li+移向陰極,對(duì)應(yīng)原電池的負(fù)極,即為鋰電極,C項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí)的反應(yīng)為原電池反應(yīng)的逆過(guò)程,D項(xiàng)正確。D答案解析3.(2017年全國(guó)卷,11)全固態(tài)鋰硫電池

33、能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.電池工作時(shí),外電路中流過(guò)0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越多答案解析D解析原電池工作時(shí), ,Li+向正極移動(dòng), ,則a為正極, ,正極上發(fā)生還原反應(yīng), ,隨著放電的進(jìn)行可能發(fā)生多種反應(yīng), ,其中可能發(fā)生反應(yīng)2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4, ,故A項(xiàng)正確; ;原電池工作時(shí), ,每轉(zhuǎn)移0.02 mol電子, ,被氧化的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol, ,質(zhì)量為0.14 g, ,故B項(xiàng)正確; ;石墨烯能導(dǎo)電, ,S8不能導(dǎo)電, ,利用摻有石墨烯的S8材料作電極, ,可提高電極a的導(dǎo)電性, ,故C項(xiàng)正確; ;電池充電時(shí)間越長(zhǎng), ,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)越多, ,生成的Li和S8越多, ,則電池中Li2S2的量越少, ,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2017年海南,10)一種電化學(xué)制備