原電池和化學(xué)電源復(fù)習(xí)學(xué)案

1、化學(xué)能與電能一、原電池1、概念：2、工作原理：3、構(gòu)成條件：4、規(guī)律負(fù)極： 電子，價(jià) ，吸引 離子；正極： 電子，價(jià) ，吸引 離子。正、負(fù)極的判斷：a、b、c、d、e、 閉合回路的形成負(fù)極失電子總數(shù)=正極得電子總數(shù)原電池電極反應(yīng)式書寫一般規(guī)律：總改簡(jiǎn)減反5、設(shè)計(jì)原電池已知總反應(yīng)Cu2HH2O2=Cu22H2O二、常見的化學(xué)電源1、一次電池酸性鋅錳電池：Zn+2MnO22NH4Cl=ZnCl2Mn2O32NH3 H2O二次電池四個(gè)電極一般規(guī)律：負(fù)極： 電子，價(jià) ，吸引 離子；正極： 電子，價(jià) ，吸引 離子陰極：吸引 離子， 電子，價(jià) ；陽極：吸引 離子， 電子，價(jià) 。鎳鎘電池：Cd2NiO(OH

2、)2H2O放電充電 Cd(OH)22Ni(OH)2高鐵電池：3Zn2K2FeO48H2O 放電充電3Zn(OH)22Fe(OH)24KOH3、燃料電池氫氧燃料電池：a、總反應(yīng)：2H2O2H2SO42H2O b、總反應(yīng)：2H2O2KOH2H2O甲烷燃料電池a、總反應(yīng)：CH42O2H2SO4CO22H2Ob、總反應(yīng)：CH42O22KOHKOHK2CO33H2O乙醇燃料電池a、酸性溶液堿性鋅錳電池Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)鋅銀電池 ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2 其他堿性金屬電池FeNiO22H2O=Ni(OH)2Fe(OH)2 3Zn2K2FeO48H2O=3

3、Zn(OH)22Fe(OH)24KOH Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2由可歸納總結(jié)一般堿性金屬電池電極反應(yīng)式書寫規(guī)律：負(fù)極：MnenOH=M(OH)n正極：總反應(yīng)負(fù)極鋰電池a、LiFePO4=LiFePO4b、 LiLiMn2O4=Li2Mn2O4c、0.45LiLi0.55COO2=LiCOO2 d、0.5LiLi0.35NiO2=Li0.85NiO2 由可歸納總結(jié)一般鋰電池電極反應(yīng)式書寫規(guī)律：負(fù)極：nLine=nLi正極：總反應(yīng)負(fù)極2、二次電池鉛蓄電池： PbPbO22H2SO4放電充電 2PbSO42H2Ob、堿性溶液肼（N2H4）燃料電池a、酸性溶液b、堿

4、性溶液熔融金屬氧化物燃料電池： CH42O2(由O2導(dǎo)電)熔融Y2O3、ZrO2CO22H2O 熔融碳酸鹽燃料電池： 正極通入O2和CO2 2COO2(由CO32導(dǎo)電)熔融Li2CO32CO2熔融硝酸鹽（NaNO3）燃料電池： 石墨電極I通入O2和N2O5石墨電極通入NO2總反應(yīng)：燃料電池電極反應(yīng)式書寫一般規(guī)律：a、所有燃料電池正極反應(yīng)均為O2參與的反應(yīng)b、 酸性：電解質(zhì)溶液 堿（中）性： 固體氧化物傳導(dǎo)O2： CO32：正極 熔融鹽傳導(dǎo) NO3： 質(zhì)子交換膜：【典型例題】1、銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為Ag2O+Zn+H2

5、O=2Ag+Zn(OH)2，下列說法中不正確的是 A原電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是ZnB負(fù)極發(fā)生反應(yīng)是Zn+2OH2e=Zn(OH)2C工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液PH減小，正極區(qū)PH增大D溶液中OH向正極移動(dòng)，K+、H+向負(fù)極移動(dòng)2、（11福建）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是 （ ）A水既是氧化劑又是溶劑B放電時(shí)正極上有氫氣生成C放電時(shí)OH向正極移動(dòng)D總反應(yīng)為：2Li2H2O=2LiOHH23、（10安徽）某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+，其基本結(jié)構(gòu)

6、見下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2 + O2 = 2H2O，下列有關(guān)說法正確的是 （ ） A電子通過外電路從b極流向a極 Bb極上的電極反應(yīng)式為：O2 +2H2O + 4e= 4OHC每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2DH+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極4、（08江蘇）鎳鎘（NiCd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是 A充電時(shí)陽極反應(yīng)：Ni(OH)2e+ OH = NiOOH + H2OB充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程

7、C放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變 D放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH向正極移動(dòng)5（2008廣東卷）LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動(dòng)汽車。電池反應(yīng)為：FePO4+Li放電充電LiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是A可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 B放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動(dòng).C充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少 D放電時(shí)電池正極反應(yīng)為：FePO4+Li+e-=LiFePO46（2007天津理綜）天津是我國(guó)研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷（LiCo

8、O2），充電時(shí)LiCoO2中Li被氧化，Li遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳（C6）中，以LiC6表示。電池反應(yīng)為CoO2 + LiC6 放電充電 LiCoO2 + C6，下列說法正確的是NaAlCl4多孔Ni/NiCl2鈉離子導(dǎo)體液態(tài)金屬鈉鋼殼A充電時(shí)，電池的負(fù)極反應(yīng)為 LiC6 e = Li+ + C6B放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為 CoO2 + Li + e = LiCoO2 C羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)D鋰離子電池的比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）低2013高考全國(guó)卷11“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如右圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶

9、瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是A電池反應(yīng)中有NaCl生成 B電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子C正極反應(yīng)式為：NiCl2+2eNi+2Cl D鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)2015高考全國(guó)I卷11微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是（ ）A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O（14全國(guó)2·12）2013年3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）Aa為電池的正極 B

10、電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4Li1-xMn2O4+xLi C放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D放電時(shí)，溶液中Li從b向a遷移【難題】2013高考全國(guó)卷28 (15分) 二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體，可作為一種新型能源。由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個(gè)反應(yīng)： 甲醇合成反應(yīng)： (i)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H 190.1kJ·mol1(ii)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H249.0kJ·mol1 水煤氣變換反應(yīng)：(iii)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H

11、341.1kJ·mol1 二甲醚合成反應(yīng)： (iv)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H424.5kJ·mol1 回答下列問題： (2)分析二甲醚合成反應(yīng)(iv)對(duì)于CO轉(zhuǎn)化率的影響 。 (3)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為 。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響 。t/10090807060504030I I I I I I I I I I I I I260 270 280 290 300 310 320CO轉(zhuǎn)化率CH3OCH3產(chǎn)率轉(zhuǎn)化率或者產(chǎn)率/% (4)有研究者在催化劑(含CuZnAlO和Al2O

12、3)、壓強(qiáng)為5.0 MPa的條件下，由H2和CO直接制備二甲醚，結(jié)果如下圖所示。其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是 。(5)二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量 密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kW·h·kg1)。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為 ，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生 個(gè)電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20 V，能量密度E (列式計(jì)算。能量密度電池輸出電能/燃料質(zhì)量，l kW·h3.6×106J)。答案 (2)消耗甲醇，促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)()平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的H2O，通過水煤氣變換反應(yīng)()消耗部分CO(3)2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(