一、 原电池
外电路电子由_________通过导线流向__________;溶液中_______离子向正极极移动,________离子向负极极移动
二、 电解池
与电源___________极相连的电极是阳极,发生__________反应,与电源___________极相连的电极是阴极,发生__________反应。
三、 化学电源
1、铅蓄电池——(二次电池,可充电电池)
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放电时 |
负极材料:Pb |
负极反应: |
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正极材料:PbO2 |
正极反应: |
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电解质溶液: 浓硫酸 |
总反应: |
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充电时 |
阴极: |
阴极反应: |
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阳极: |
阳极反应: |
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电解质溶液: 浓硫酸 |
总反应: |
2、燃料电池
负极是通入氢气(燃料)的一极,正极是通入氧气(助燃气)的一极,电解质溶液可以是强酸或强碱。
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酸性电解质 |
碱性电解质 |
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氢氧燃料电池 |
负极反应: |
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正极反应: |
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总反应: |
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甲烷空气燃料电池 |
负极反应: |
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正极反应: |
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总反应: |
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四、 例题与强化训练题
一次电池
1、(2011福建高考11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( )
A.水既是氧化剂又是溶剂
B.放电时正极上有氢气生成
C.放电时OH-向正极移动
D.总反应为:2Li+2H2O=== 2LiOH+H2↑
2、(2011安徽∙12)研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电
A.正极反应式:Ag+Cl--e-=AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
3、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s) + 2MnO2(s) + H2O(l) = Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)
下列说法错误的是 ( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.
二次电池
4、(2011新课标全国)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2 ,下列有关该电池的说法不正确的是
A. 电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe
B. 电池放电时负极反应为
Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D.电池充电时,阳极反应为
2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
5.(2011海南∙6)一种充电电池放电时的电极反应为
H2+2OH-−2e-=2H2O; NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
当
A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原
C.H2的氧化 D.Ni (OH) 2的氧化
6.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,
该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
下列叙述不正确的是 ( )
A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
7、镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。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 = 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+H2O
B.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
燃料电池
8、(2010安徽卷).某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为:2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是
固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为:2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-
C.每转移0.1 mol电子,消耗
D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极
9.一种新型燃料电池,它是用两根金属做电极插入KOH溶液中,然后向两极上分别通甲烷和氧气,其电池反应为:X极:
A.通甲烷的电极(X)为电池的负极,通氧气的电极(Y)为电池正极
B.放电一段时间后,电解质溶液中KOH的物质的量改变
C.在标准状况下,通5.
D.放电时,通甲烷的一极附近的pH升高
10.(2012四川∙11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:
CH3CH2OH-4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗
C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
D.正极上发生的反应为:O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
11、\以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池在酸性介质中,关于该电池的叙述正确的是( )
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
12、一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应为:
A.负极反应为14H2O+7O2+28e-====28OH-
B.放电一段时间后,负极周围的pH升高
C.每消耗1 mol C2H6 ,则电路上转移的电子为14 mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
答案:C,B,C,C,D,C,A,D,D,C,B,C
六、补充资料
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资料1:电极的判断 |
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原电池 |
电解池 |
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电 极 判断方法 |
看电极材料 看电极反应(氧化还是还原) 看阴阳离子的移向(阴离子移向负极) 看两级上现象 看电子流向 |
看连接外电源的方式 看电极反应(氧化还是还原) 看阴阳离子的移向(阴离子移向阳极) 看两级上现象 |
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资料2:已知原电池总反应书写电极反应式的方法 1.根据总反应化合价变化情况判断得失电子数。 失电子物质在负极处反应,得电子物质在正极处反应。 2.书写时,注意电极产物与周围环境(如酸性、碱性)中物质的反应。 3.配平时,注意应用电荷守恒原则补阳离子(如H+)或阴离子(如OH-)。 |
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资料3:燃料电池总反应和电极反应式的书写方法 1.总反应式书写: 燃料电池总反应即燃料燃烧的反应,但不用写“点燃”的条件。注意电极产物与周围环境中物质的反应。 2.正极电极反应式书写: 燃料电池正极反应式即O2在不同环境下得电子的电极反应式( O2+4e- = 2O2-)。 书写时注意电极产物(O2-)与周围环境中物质的反应。如: 碱性或中性环境: O2 +4e- +2H2O= 4OH- 酸性环境: O2+4e- +4H+= 2H2O 熔融碳酸盐和CO2环境: O2+ 4e- + 2CO2= 2CO32- 熔融金属氧化物环境: O2+ 4e- =2O2- 3.负极电极反应式书写: 燃料电池负极反应式即燃料失电子被氧化的过程,书写时先根据化合价升高数计算出失电子数,同时注意电极产物与周围环境中物质的反应(如H+与OH-反应、CO2与OH-反应等)。配平时,注意应用电荷守恒原则补阳离子(如H+)或阴离子(如OH-)。 以氢氧燃料电池负极为例,在中性或酸性环境:H2 - -2e- =2H+; 在碱性环境:2H2- -4e-+40H- = 4H2O 以甲烷燃料电池负极为例,在中性或酸性环境:CH4 - 8e- + 2H2O= CO2+ 8H+ 在碱性环境:CH4-8e- +10 当然,也可以用总反应式减去正极反应式,得出负极反应式。 4、注意事项: ① 要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒; 两个半反应同时写时,要保证电子得失数相等。 ②原电池电极反应式,酸性条件下,不能出现OH-;碱性条件下,不能出现H+。 ③原电池的总反应=正极反应式+负极反应式,因此,写出总反应式和正极反应式后,两者相减即为负极反应。(注意:做差时要保证总反应式和正极反应式中O2的系数相等) ④原电池反应自发进行,总反应式不写条件; ⑤电子带负电,故减电子相当于加正电。 |
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资料4:原电池和电解池的电极反应式的书写对比 1、 相同点:都要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒; 两个半反应同时写时,要保证电子得失数相等。 2、原电池电极反应式,酸性条件下,不能出现OH-;碱性条件下,不能出现H+。 电解池的电极反应式,无论酸碱性均可直接写离子放电。 3、原电池的总反应=正极反应式+负极反应式, 电解池总反应不一定等于阳极反应式加阴极反应式。 4、原电池反应自发进行,总反应式不写条件; 电解池反应非自发进行,总反应式必须写“电解”条件。 |
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资料5:二次电池的放电、充电反应 |
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1、 放电和充电过程中的反应(原电池总反应的逆反应): 放电的过程是原电池反应,充电的过程是电解池反应。 充电的过程中的反应:阴极发生的是负极反应的逆反应(还原反应), 阳极发生的是正极反应的逆反应(氧化反应)。 2、 如何充电:电池正极连接电源的正极,电池负极连接电源的负极。 3、 放电和充电过程中离子的流向: 原电池中的电解液相当于内电路,放电过程中欲构成回路,则阳离子向正极移动,阴离子向负极移动; 电解过程中的电解液相当于外电路,因此溶液中的阴、阳离子在外电场的作用下分别向阳极和阴极移动。 |
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