(课标版)2010年《高考风向标》化学第五部分化学反应原理第26讲原电池化学电源

原电池化学电源复习考点1原电池原理1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动，向负极移动，向正极移动。2．原电池的电极和电极反应：正极：符号“+”，得到电子，发生负极：符号“－”，失去电子，发生以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例：电子经导线流向正极氧化反应还原反应失电子ZnCu得电子锌溶解SO42－铜极不变Zn－2e－=Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动2H++2e－=H2↑3．原电池形成的一般条件：(1)两极：的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。(2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。(3)形成闭合回路：电极相互接触或连接。[例1]在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（）考点2常用的化学电源和新型化学电源1．实用电池的特点实用电池一般具有以下的特点：（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；（3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；（5）能量转换率。2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介化学电池分类:电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)电池(如氢氧燃料电池)(1)一次电池①碱性锌锰电池构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH工作原理:负极Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。②钮扣式电池(银锌电池)锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。③锂电池锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。ABCDEF锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。(2)二次电池①铅蓄电池:(1)铅蓄电池放电原理的电极反应负极：Pb+S042—－2e—＝PbSO4；正极：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbS04+2H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－；阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4②镍一镉碱性蓄电池构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH工作原理:负极:Cd+2OH—－2e－=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH—总反应式:特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。(3)燃料电池①氢氧燃料电池当用碱性电解质时，电极反应为：负极：2H2+40H—－4e—＝4H20；正极：02+2H20+4e—＝40H—总反应：2H2+02＝2H2O②甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；负极：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O③CH3OH燃料电池用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH和O2，则发生了原电池反应。负极：2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O；正极：3O2+6H2O+12e－=12OH－总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O3．正确书写电极反应式(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子。（得失电子守恒）(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH－,若电解液为酸性，则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。(4)正负极反应式相加得到。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。[例2]（08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（）A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e—+OH-==NiOOH+H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动热点1原电池原理[真题1]（08广东卷）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④D．③④[新题导练]1．关于右图所示的原电池，下列说法正确的是A．电子从锌电极通过检流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D．铜电极上发生的电极反应是2H++2e-=H2↑热点2燃料电池[真题2]（05，广东，15）一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是()A.在熔融电解质中，Ｏ２－移向正极B.电池总反应式是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e－=2O2－D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2－==4CO2+5H2O[真题3]（07，广东，9）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：A.H2＋2OH－＝2H2O＋2e－B.O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC.H2＝2H＋＋2e－D.O2＋2H2O＋4e－＝4OH－热点3可充电电池[真题4]（08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（）A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)+SO42—（aq）=PbSO4(s)+2e—B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e—=Pb(s)+SO42—（aq）[真题5]（08广东卷）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li放电充电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（）A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动.C．充电过程中，电池正极材料的质量减少D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4[新题导练]3．（广东省2009届高三第二次六校联考）电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO42－2PbSO4+2H2O，则下列说法正确的是：A．放电时：电子流动方向由A到BB．放电时：正极反应是Pb-2e－+SO42－PbSO4C．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连D．充电时：阳极反应是PbSO4－2e－+2H2OPbO2+SO42－+4H+课堂训练1．（2007广东云浮）镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用，它的充电放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．CdD．NiO(OH)2．（07华师附中）有一种新型的锂电池，其制作是利用了金属锂和石墨作电极，其电解质溶液是四氯合铝酸锂（LiAlCl4）溶解在二氯亚硫酰（其结构式是：）中形成的，原电池的电极总反应式是：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列关于这种新型电池的说法中错误的是A．电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3B．锂作为电池的负极，石墨作电池的正极C．该电池内环境应该是无水环境，否则影响电池的寿命D．电池工作时，锂提供的电子的物质的量与析出硫的物质的量之比是4：1。3．（2007广东佛山）将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为：C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋3H2OD．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－4.（2006广东潮州）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＝Al3B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+5．（06，江苏，14）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时电极反应式为负极反应：C6Li－xe－==C6Li1－x＋xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极反应：Li1－xMO2＋xLi+＋xe－==LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2==LiMO2＋C6Li1－xB．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi+＋xe－==C6Li6．据报道,美国正研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池,锌电池具有容量大,污染少等优点,电池反应:2Zn+O2==2ZnO,原料为锌粒、电解质和空气.下列正确的是()A．锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为:Zn－2e－=Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解质溶液肯定不是强酸性溶液7.据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次.假定放电过程中,甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32－.(1)该电池反应的离子方程式为(2)甲醇在极发生反应(填“正”或“负”),电池中放电过程中溶液pH将(填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇