高中化学 最困难考点系列 考点10 化学电源新型电池 新人教版选修4.doc

考点10 化学电源新型电池【考点定位】本考点考查化学电源新型电池，主要是结合原电池原理和电解池工作原理分析新型电池工作时发生的电极反应，巩固对电化学理论的认识。【精确解读】一、锌锰干电池(一次电池) 1普通干电池的反应原理：zn+2mno2+2nh4cl=mn2o3+zncl2+2nh3+h2o 负极(zn)：zn-2e-=zn2+正极(mno2和c)：2mno2 +2nh4+2e-=mn2o3+2nh3+h2o 表示方法：(-)zn|nh4cl+zncl2|mno2，c(+) 2碱性锌锰电池的反应原理：zn+2mno2+2h2o=2mnooh+zn(oh)2 负极(zn)：zn+2oh-2e-=zn(oh)2 正极(mno2)：2mno2+2h2o+2e-=2mnooh+2oh-表示方法：(-)zn|koh|mno2(+) 3锌银电池(纽扣电池)的反应原理 zn+ag2o+h2o=zn(oh)2+2ag 负极(zn)：zn+2oh-2e-=zn(oh)2 正极(ag2o)：ag2o+h2o+2e-=2ag+2oh- 表示方法：(-)zn|koh|ag2o(+)优缺点： 碱性锌锰电池、锌银电池的比能量和储存时间等比普通锌锰电池性能有所提高但只能一次使用，不能充电；价格较贵锂电池是目前常用的一种升级换代产品，它的比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长 二、铅蓄电池(二次电池) 二次电池在放电时是原电池，遵循原电池工作原理；在充电时是电解池，遵循电解原理；给二次电池充电充电时，外加电源的负极连接电池的负极 电池总反应：pb+pbo2 +2h2so42pbso4+2h2o 放电反应：负极(pb)：pb-2e-+so42-=pbso4 正极(pbo2)：pbo2 +2e-+4h+so42-=pbso4+2h2o 充电反应：阴极(接电源负极发生还原反应)：pbso4+2e-=pb+so42-阳极(接电源正极发生氧化反应)： 2pbso4+2h2o-2e-=pbo2+4h+so42-表示方法：(-)pb|h2so4|pbo2(+) 优缺点： 铅蓄电池可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉但比能量低、笨重、废弃电池污染环境等其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池等一系列新型蓄电池已逐渐占领二次电池的市场 三、燃料电池 燃料电池是以还原剂(氢气、烃类、甲醇等)为负极反应物，以氧化剂(氧气、空气)为正极反应物，将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池 1氢氧燃料电池 电池的反应原理：2h2 +o2=2h2o 以酸性溶液为电解液构成的氢氧燃料电池：负极(pt)：2h2-4e-=4h+正极(pt)：o2+4h+4e-=2h2o 电池的表示方法：(-)pt|h2|h+|o2|pt(+) 以碱性溶液为电解液构成的氢氧燃料电池：负极(pt)：2h2-4e-+4oh-=4h2o正极(pt)：o2+2h2o+4e-=4oh-电池的表示方法：(-)pt|h2|oh-|o2|pt(+) 2以碱性(koh)溶液为电解质溶液构成的甲烷燃料电池 电池的反应原理：ch4+2o2+2koh=k2co3+3h2o 负极(pt)：ch4 +10oh-8e-=co32-+7h2o 正极(pt)：2o2+4h2o+4e-=8oh- 电池的表示方法：(-)pt|ch4|koh|o2|pt(+) 燃料电池：燃料做负极，助燃剂(如氧气)为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用它特点是：氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；优点是：能量转化率高、清洁、对环境好，有利于节约能源缺点：体积较大、附属设备较多。【精细剖析】化学电源工作时电极反应式书写应注意以下几点：1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则(如“拆”、“平”)； 2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应； 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的c在酸性溶液中以co2形式存在，在碱性溶液中以co32-形式存在)； 4溶液中不存在o2-：在酸性溶液中它与h+结合成h2o、在碱性或中性溶液中它与水结合成oh-。5化学电源放电时是原电池工作原理，充电时是电解池工作原理，充电时原电池的负极连接电源的负极，原电池的正极连接电源的正极。【典例剖析】查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为co2，但实际乙醇被氧化为x，其中一个电极的反应式为：ch3ch2oh-2e-x+2h+下列说法中正确的是()a电池内部h+由正极向负极移动b另一极的电极反应式为：o2+4e-+2h2o=4oh-c乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极d电池总反应为：2ch3ch2oh+o22ch3cho+2h2o【答案】d【变式训练】以n2和h2为反应物、溶有a的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示下列说法不正确的是()ab电极为负极，发生氧化反应ba电极发生的反应为n2+8h+6e-=2nh4+ca溶液中所含溶质为nh4cld当反应消耗1moln2时，则消耗的h2为67.2l【答案】d【实战演练】1瑞典ases公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图所示，有关说法正确的是()a电极2发生氧化反应b电池工作时，na+向负极移动c电流由电极1经外电路流向电极2d电极1发生的电极反应为：2nh3+6oh-6e-=n2+6h2o【答案】d【解析】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极；a在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故a错误；b原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即na+向正极移动，故b错误；c原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，故c错误；d在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2nh3+6oh-6e-=n2+6h2o，故d正确；故答案为d。2交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤灯塔竣工发光仪式，宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用灯塔可用镁海水电池提供能源，其装置如图所示下列有关海水电池的说法正确的是()ax可为铁、铜、石墨等电极b每转移2mol电子，2molh+由交换膜左侧向右侧迁移c正极的电极反应式为h2o2+2e-+2h+2h2od该电池能将化学能全部转化成电能【答案】c3某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将h2o和co2转化为o2和燃料(c3h8o)下列说法正确的是()a该装置将化学能转化为光能和电能b该装置工作时，h+从b极区向a极区迁移c每生成1molo2，有44gco2被还原da电极的反应为：3co2+16h+-18e-c3h8o+4h2o【答案】b【解析】a该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，故a错误；ba与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以h+从阳极b极区向阴极a极区迁移，故b正确；c电池总的方程式为：6co2+8h2o2c3h8