一輪復(fù)習(xí)-化學(xué)電源

第三單元電化學(xué)基礎(chǔ)第1節(jié)化學(xué)電源全局性掌控本節(jié)的重點內(nèi)容為原電池工作原理及其應(yīng)用．原電池工作原理的考查往往以新型能源電池或燃料電池為載體，考查原電池正負(fù)極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、電子或電流的方向及溶液pH的變化等；原電池原理的應(yīng)用主要考查原電池的設(shè)計、電化學(xué)腐蝕以及解釋某些化學(xué)現(xiàn)象等．預(yù)計實物圖分析、新型電池分析、電解池與原電池的聯(lián)系以及設(shè)置趣味電化學(xué)實驗是近年高考的熱點.探究一：電極反應(yīng)式的書寫1.一般電極反應(yīng)式的書寫原則①負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（一般是負(fù)極本身失電子）②正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（一般是溶液中陽離子在正極上得電子，但也可能是O2在正極上得電子（吸氧腐蝕），或正極本身得電子）③總反應(yīng)式=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式對于二次電池(可逆電池)，一定要看清楚“充電、放電”的方向。放電的過程應(yīng)用原電池原理，充電的過程應(yīng)用電解池原理。2.電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫即化合價升高的負(fù)極材料，降低的是正極材料(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫如CH4酸性燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)式的書寫：CH4＋2O2=CO2＋2H2O(總反應(yīng)式)2O2＋8H＋＋8e－

=4H2O(正極反應(yīng)式)CH4＋2H2O－8e－

=CO2＋8H＋(負(fù)極反應(yīng)式)一般型：負(fù)極金屬與電解質(zhì)液反應(yīng)類型一：負(fù)極金屬與電解質(zhì)液不反應(yīng)（與溶解在溶液中的O2反應(yīng)）類型二：特殊電解質(zhì)液類型三：帶鹽橋的原電池原電池的幾種特殊類型稀硫酸CFeA食鹽水FeCA題組一判斷正負(fù)極，書寫化學(xué)電源電極反應(yīng)式1．寫出右圖裝置原電池的電極反應(yīng)式和原電池總反應(yīng)式負(fù)極：

.

正極：

.

總反應(yīng)：

.

若裝置中稀H2SO4換成NaCl溶液，

（填“能”或“不能”）構(gòu)成原電池，若能，請寫出電極反應(yīng)式和原電池總反應(yīng)式負(fù)極：

.

正極：

.

總反應(yīng)：

.2．(2013海南改編)Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式為：

2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl－。試書寫該電池的正負(fù)極反應(yīng)式。負(fù)極：

.正極：

.3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3。負(fù)極：

.正極：

.書寫原電池的電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下四點：(1)明確電池的負(fù)極反應(yīng)物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及化合價的變化；(2)確定電池的正極反應(yīng)物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)(如溶有或通入的氣)；(3)判斷是否存在特定的條件(如介質(zhì)中的粒子H＋、OH－非放電物質(zhì)參加反應(yīng))，進(jìn)而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化；(4)總的反應(yīng)式是否滿足：質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒【針對練習(xí)1】1．有關(guān)右圖裝置的敘述正確的是（）A．右圖裝置不能構(gòu)成原電池B．這是電解NaOH溶液的裝置C．該裝置中Fe為陰極，電極反應(yīng)為：Fe+3OH－＝Fe(OH)3+3e－D．該裝置中Pt為正極，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e－＝4OH－D2．原電池的電極名稱與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是（）A．由Al、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al－3e－＝Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu－2e－＝Cu2+D．由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu－2e－＝Cu2+C-+-+-+-+Fe－2e－＝Fe2+[典型例題](2010·浙江高考)Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li＋＋FeS＋2e－=Li2S＋Fe，有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是（）A.Li-Al在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價為＋1價B.該電池的電池反應(yīng)式為：2Li＋FeS=Li2S＋FeC.負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Al－3e－=Al3＋D.充電時，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2S＋Fe－2e－=2Li＋＋FeS[名師精析]在Li-Al/FeS電池中，負(fù)極材料為Li-Al，該材料中Li以游離態(tài)存在，化合價為0價，故A錯；負(fù)極反應(yīng)式為2Li－2e－===2Li＋，C錯；已知正極反應(yīng)式為2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，則總反應(yīng)為2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B對；充電時，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，故D錯.[答案]B化學(xué)電源1、一次電池2、二次電池3、燃料電池——鋅錳干電池、銀鋅紐扣電池…——鉛蓄電池、鋰電池…——氫氧燃料電池、甲醇染料電池…一、化學(xué)電源的分類:不能充電，用過之后不能復(fù)原:可充電，多次重復(fù)使用Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-2.一次電池(堿性鋅錳干電池)堿性鋅錳干電池的工作原理如圖:0+4+2+3氫氧化氧錳二、常見的化學(xué)電源【歸納總結(jié)】電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫即化合價升高的負(fù)極材料，降低的是正極材料(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫總反應(yīng)為：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag負(fù)極：

；正極：

；2.一次電池(鋅銀紐扣電池)+1+4+2+3Zn-2e－+2OH－=Zn(OH)2Ag2O+2e－+H2O=2Ag+2OH－

1．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯誤的是（）A．電池工作時，鋅失去電子B．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極C．電池正極的電極反應(yīng)式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e－＝Mn2O3(s)+2OH－(aq)D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g【針對練習(xí)2】B0+4+2+3【感情加深】1.與MnO2－Zn電池類似，K2FeO4－Zn也可以組成堿性電池，其電極反應(yīng)式正極：

，負(fù)極：

，該電池總反應(yīng)的離子方程式為：

。如果把“堿性電池”改為“酸性電池”，其電極反應(yīng)式正極：

，負(fù)極：

，該電池總反應(yīng)的離子方程式為：

。2.二次電池(以鉛蓄電池為例)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電(1)放電時的反應(yīng):①負(fù)極:____________________________;②正極:_____________________________;③總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。(2)充電時的反應(yīng):①陰極:_____________________________

;②陽極:__________________

______

;③總反應(yīng):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·新課標(biāo)）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為：Fe+Ni2O3+3H2O＝Fe(OH)2+2Ni(OH)2

下列有關(guān)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(fù)極為FeB．電池放電時，負(fù)極反應(yīng)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．電池充電時，陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH－―2e－＝Ni2O3+3H2O【針對練習(xí)2】C0+3+2+2Fe(OH)2+2e－＝Fe+2OH－B充電時作電解池

高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅—錳堿性電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等．這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點．取材于這些知識點的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對這類試題感到難，而難在何處又十分迷茫．實際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力．具體有以下幾種考查角度：2．新型電池“放電”時正負(fù)極上電極反應(yīng)式的書寫首先根據(jù)電池反應(yīng)分析物質(zhì)得失電子情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)；對于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)—較簡單一極電極反應(yīng)式＝較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式的方法解決．3．新型電池“充電”時陰、陽極的判斷首先明確原電池放電時的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時，陽極接正極、陰極接負(fù)極的原理進(jìn)行分析．4．新型電池充、放電時，電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷首先分清電池是放電還是充電；再判斷正、負(fù)極或陰、陽極，進(jìn)而可確定離子的移動方向．D注意熱激活電池的工作條件【其他新型、高效、環(huán)保電池】導(dǎo)學(xué)稿P4當(dāng)堂檢測3

C充電時陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)【其他新型、高效、環(huán)保電池】

D-1-1-2負(fù)正

回原題考查角度：新型燃料電池正負(fù)極的判斷，不同環(huán)境下電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)的書寫；離子的流向，電子的流向及電解質(zhì)溶液酸堿性的判斷。能力要求：考查知識的遷移能力三、燃料電池1．燃料電池(1)電極：惰性電極。(2)燃料：包含H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。(3)電解質(zhì)：①酸性電解質(zhì)溶液，如H2SO4溶液；②堿性電解質(zhì)溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸鹽，如K2CO3等。包含三、燃料電池第一步：寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(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)式為

CH4＋2O2==CO2＋2H2O①

CO2＋2OH-==CO32-＋H2O②①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為

CH4＋2O2＋2OH-==CO32-＋3H2O2.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式

根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實，我們只要熟記以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式

(4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－==2H2OO2＋2H2O＋4e－==4OH－O2＋4e－==2O2－O2＋2CO2＋4e－==2CO32-。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式＝電池的總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式注意：在將兩個反應(yīng)式相減時，要約去正極的反應(yīng)物O2知識梳理·題型構(gòu)建不同介質(zhì)對燃料電池電極反應(yīng)式書寫的影響以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法：(1)酸性條件燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O②①－②×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________。(2)堿性條件燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O ①燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－②①－②×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：______________________________

。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－==CO32-+7H2O不同介質(zhì)對燃料電池電極反應(yīng)式書寫的影響(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋4e－=2O2－ ②①－②×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_____________________________

。(4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2==CO2＋2H2O①正極電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－==2CO②①－②×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：______________________________。CH4＋4O2－－8e－==CO2＋2H2O請分別寫出下列各燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)式總反應(yīng)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)（導(dǎo)學(xué)稿P3）探究三3(6)（導(dǎo)學(xué)稿P3）探究三4【合作與探究】【針對練習(xí)3】1．阿波羅號宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：2H2+O2＝2H2O，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)保持在較高溫度，使水分蒸發(fā)，則下列敘述正確的是（）A．此電池能發(fā)出藍(lán)色光焰B．H2為正極，O2為負(fù)極C．工作時，電解質(zhì)溶液的pH不斷增大D．正極電極反應(yīng)式為：O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC2．在乙醇燃料電池(電解質(zhì)為KOH)中，通入正極的物質(zhì)的化學(xué)式為

，正極的電極反應(yīng)式為

；乙醇在

極發(fā)生了

反應(yīng)（填“還原”或“氧化”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為

。O2O2+4e-+2H2O=4OH-

負(fù)氧化CH3CH2OH－12e-+16OH-=2CO32-+11H2O3．有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法不正確的是（）A．每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole－B．負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2OC．正極上O2獲得電子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e－=4OH－D．電池放電后，溶液PH不斷升高D4．如圖是市場上常見的兩種燃料電池示意圖下列有關(guān)電池電極a、b、c、d的敘述正確的是（

）A．電極a為正極，電極反應(yīng)產(chǎn)物為H2OB．電極b為正極，電極反應(yīng)產(chǎn)物為H2OC．電極c為正極，電極反應(yīng)產(chǎn)物為H2OD．電極d為正極，電極反應(yīng)產(chǎn)物為H2O【當(dāng)堂檢測】C正負(fù)正負(fù)5．科學(xué)家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池的說法不正確的是（）A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極B．該電池的總反應(yīng)是C3H8＋5O2==3CO2＋4H2OC．電路中每通過5mol電子，約有5.6L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化D．通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為C3H8－20e－＋10O2－==3CO2＋4H2OA6．(2015新課標(biāo)I)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)微生物電池說法錯誤的是（）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正負(fù)D負(fù)極CH4空氣

堿性CO2NH3是堿性氣體(3)氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池的電極總反應(yīng)：__________________________

，正極的電極反應(yīng)式是：

________________________________________。4NH3

＋3O2==2N2

＋6H2O3O2＋12e－

＋6H2O===12OH－(或O2

＋4e－

＋2H2O===4OH－)【訓(xùn)練1】

固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。該電池的工