优化方案（教师用书）高考化学一轮复习 第六章 第二讲 原电池新型化学电源.doc

第二讲原电池新型化学电源考纲展示1了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。考 点 一原电池及工作原理一、原电池的概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。二、原电池的构成条件1一看反应看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。2二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。3三看是否形成闭合回路形成闭合回路需三个条件：(1)电解质溶液；(2)两电极直接或间接接触；(3)两电极插入电解质溶液。三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图，请填空：1反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应zn2e=zn2cu22e=cu反应类型氧化反应还原反应2.原电池中的三个方向(1)电子方向：从负极流出沿导线流入正极；(2)电流方向：从正极沿导线流向负极；(3)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有自发进行的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。(2015高考天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()a铜电极上发生氧化反应b电池工作一段时间后，甲池的c(so4)减小c电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加d阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析acu作正极，电极上发生还原反应，错误；b.电池工作过程中，so4不参加电极反应，故甲池的c(so4)基本不变；c.电池工作时，甲池反应为zn2e=zn2，乙池反应为cu22e=cu，甲池中zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g cu析出，则进入乙池的zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；d.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。答案c原电池正、负极的判断方法1.(2014高考新课标全国卷)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()aa为电池的正极b电池充电反应为limn2o4=li1xmn2o4xlic放电时，a极锂的化合价发生变化d放电时，溶液中li从b向a迁移解析：选c。图示所给出的是原电池装置。a.由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。b.电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。c.放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。d.放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。题组一原电池构成辨析1(教材改编)判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)所有的氧化还原反应都能设计成原电池。()(2)只有金属才能做原电池的电极。()(3)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极。()(4)锌铜原电池工作时，外电路电子由负极流向正极。()(5)在原电池中，电子流出的一极是负极，被还原。()(6)原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2015浙江宁波模拟)有关电化学知识的描述正确的是()acaoh2o=ca(oh)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能b某原电池反应为cu2agno3=cu(no3)22ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的kcl饱和溶液c原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成d理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池解析：选d。caoh2o=ca(oh)2不是氧化还原反应，kcl和agno3反应生成agcl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。题组二原电池原理及判断3(2015河北邯郸高三一模)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()a中mg作负极，中fe作负极b中mg作正极，电极反应式为6h2o6e=6oh3h2c中fe作负极，电极反应式为fe2e=fe2d中cu作正极，电极反应式为2h2e=h2解析：选b。中mg不与naoh溶液反应，而al能和naoh溶液反应失去电子，故al是负极；中fe在浓硝酸中易钝化，cu和浓hno3反应失去电子作负极，a、c均错。中电池总反应为2al2naoh2h2o=2naalo23h2，负极电极反应式为2al8oh6e=2alo4h2o，二者相减得到正极电极反应式为6h2o6e=6oh3h2，b正确。中cu是正极，电极反应式为o22h2o4e=4oh，d错。4.一种光化学电池的结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：agcl(s)ag(s)cl(agcl)cl(agcl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，cl(agcl)ecl(aq)。下列说法正确的是()a光照时，外电路电流由y流向xb光照时，pt电极上发生的反应为2cl2e=cl2c光照时，cl向ag电极移动d光照时，电池总反应为agcl(s)cu(aq)ag(s)cu2(aq)cl(aq)解析：选d。该装置是原电池，光照时，涂在银片上的氯化银先见光分解生成ag和cl(agcl)，然后cl(agcl)在银电极上得电子发生还原反应，所以涂有agcl的银片作正极，cu在铂电极上失电子发生氧化反应，铂作负极。光照时，cu在铂电极上失去电子，电子经导线流向x，电流方向与电子的流向相反，所以外电路电流从x流向y，a项说法错误；光照时，铂电极上发生的反应为cue=cu2，b项说法错误；原电池中阴离子移向负极，该电池中铂作负极，所以氯离子向铂电极移动，c项说法错误；光照时，正极上agcl分解产生的氯原子得电子发生还原反应，负极上cu失电子发生氧化反应，所以电池总反应为agcl(s)cu(aq)ag(s)cu2(aq)cl(aq)，d项说法正确。原电池正、负极判断的七种方法(1)根据组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。(3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)根据原电池两极发生的变化判断原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(5)根据x极质量变化判断工作后，x极质量增加，说明x极有物质析出，x极为正极；反之，x极质量减少，说明x极金属溶解，x极为负极。(6)根据x极有无气体产生判断 工作后，x极上有气体产生，一般是发生了析出h2的电极反应，说明x极为正极。(7)根据x极附近ph的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的ph增大，因而工作后，x极附近ph增大了，说明x为正极。考 点 二盐桥原电池的应用学生用书p126一、盐桥的组成和作用1盐桥中装有饱和的kcl、kno3等溶液和琼胶制成的胶冻。2盐桥的作用：(1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。二、单池原电池和盐桥原电池的对比1图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：zn2e=zn2，正极：cu22e=cu，总反应：zncu2=cuzn2。2不同点：图1中zn在cuso4溶液中直接接触cu2，会有一部分zn与cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中zn和cuso4溶液在两个池子中，zn与cu2不直接接触，不存在zn与cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。3关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。(1)盐桥中的离子不断释放到两个池中，逐渐失去导电作用，需定期更换盐桥。(2)半电池的构成条件：电极金属与其对应盐溶液，不要任意替换成其他阳离子，否则可能影响效果。(2015河北邯郸高三一模)右图为一种原电池，下列有关说法中正确的是()a甲中盛硫酸锌溶液，乙中盛硫酸铜溶液，锌为阴极b乙中盛硫酸铜溶液，铜离子在铜电极上被氧化c电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性d取出盐桥，电流表指针即回到零点解析锌为负极，不是阴极，a错误；cu2在乙中得电子，被还原成cu，b错误；甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，c错误；取出盐桥后，不能构成闭合回路，故电路中无电流通过，即电流表指针回到零点，d正确。答案d突破解题障碍理清解题思路2.将如图所示实验装置的k闭合，下列判断正确的是()acu电极上发生还原反应b电子沿znabcu路径流动c片刻后甲池中c(so)增大d片刻后可观察到滤纸b点变红色解析：选a。将装置中k闭合，该装置构成原电池，其中zn电极上发生氧化反应，cu电极上发生还原反应，故a正确；电子沿zna，在a上溶液中的h得到电子，在b上溶液中的oh失去电子，电子不能直接由ab，故b错误；该装置工作过程中，甲、乙两烧杯中的so的浓度都不改变，只是盐桥中的cl和k分别向甲、乙两烧杯中移动，故c错误；在b处溶液中的oh失去电子，c(oh)减小，c(h)增大，b处滤纸不可能变红色，故d错误。题组一对盐桥原电池原理的考查1(教材改编)根据下图，下列判断中正确的是()a烧杯a中的溶液ph降低b烧杯b中发生氧化反应c烧杯a中发生的反应为2h2e=h2d烧杯b中发生的反应为2cl2e=cl2解析：选b。据图示锌电极失去电子，该极上发生氧化反应，故b正确；o2在nacl溶液中得到电子，发生反应：o24e2h2o=4oh，使ph升高，a、c错；锌为负极，发生反应：zn2e=zn2，故d错。2如图所示，杠杆a、b两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓cuso4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化) ()a杠杆为导体或绝缘体时，均为a端高b端低b杠杆为导体或绝缘体时，均为a端低b端高c当杠杆为导体时，a端低b端高d当杠杆为导体时，a端高b端低解析：选c。当杠杆为导体时，构成原电池，fe作负极，cu作正极，电极反应式分别为负极：fe2e=fe2，正极：cu22e=cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆a端低b端高。题组二平衡移动与“盐桥”作用3(2015安徽合肥模拟)控制适合的条件，将反应2fe32i2fe2i2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()a反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应b反应开始时，甲中石墨电极上fe3被还原c检流计读数为零时，反应达到化学平衡状态d检流计读数为零后，在甲中溶入fecl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：选d。由图示结合原电池原理分析可知，fe3得电子变成fe2被还原，i失去电子变成i2被氧化，所以a、b正确；检流计读数为零时，fe3得电子速率等于fe2失电子速率，反应达到平衡状态。d项在甲中溶入fecl2固体，平衡2fe32i2fe2i2向左移动，i2被还原为i，乙中石墨为正极，d不正确。4已知在酸性条件下发生的反应为aso342i2h=aso33i2h2o，在碱性条件下发生的反应为aso33i22oh=aso34h2o2i。设计如图装置(c1、c2均为石墨电极)，分别进行下述操作：.向b烧杯中逐滴加入浓盐酸；.向b烧杯中逐滴加入40% naoh溶液。结果发现检流计指针均发生偏转，且偏转方向相反。试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么发生偏转？_。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释：_。(3)操作过程中c1棒上发生的反应为_。(4)操作过程中c2棒上发生的反应为_。(5)操作过程中，盐桥中的k移向_烧杯溶液(填“a”或“b”)。解析：由于酸性条件下发生的反应为aso342i2h=aso33i2h2o、碱性条件下发生的反应为aso33i22oh=aso34h2o2i都是氧化还原反应，而且满足构成原电池的三大要素：不同环境中的两电极(连接)；电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；形成闭合回路。当加酸时，c(h)增大，c1：2i2e=i2，为负极；c2：aso342h2e=aso33h2o，为正极。当加碱时，c(oh)增大，c1：i22e=2i，为正极；c2：aso332oh2e=aso34h2o，为负极。答案：(1)两次操作均能形成原电池，化学能转变成电能(2)加酸时，c(h)增大，aso34得电子，i失电子，所以c1极是负极，c2极是正极；加碱时，c(oh)增大，aso33失电子，i2得电子，此时，c1极是正极，c2极是负极。故加入浓盐酸和naoh溶液时发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即检流计指针偏转方向不同(3)2i2e=i2 (4)aso332oh2e=aso34h2o(5)a电化学的思维方向在分析电化学的题目时，一般有两个思维方向：(1)闭合回路：如锂电池放电有利于li在正极回收，原因是放电过程li向正极移动；分析各电极质量变化等，要运用整个闭合回路中的得失电子守恒计算。(2)电极反应：如电池工作时，各电极的ph变化，写出电极反应式即可分析；金属作发生失电子反应的一极，腐蚀速率加快，作发生得电子反应的一极就被保护等。考 点 三原电池原理的应用学生用书p128一、比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。二、加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快，如zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量cuso4溶液，形成锌铜原电池，加快反应进行。三、用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。四、设计制作化学电源1首先将氧化还原反应分成两个半反应。2根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。例如：在锌铜原电池中，负极zn浸泡在含有zn2的电解质溶液中，而正极cu浸泡在含有cu2的电解质溶液中。比较金属活泼性的三种方法(1)根据原电池：一般情况下，负极大于正极。(2)根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。(3)根据金属活动性顺序表。(2015河北保定质检)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的cuso4溶液，产生h2的体积v(l)与时间t(min)的关系是()解析加入cuso4溶液，zn置换出cu，形成原电池，加快反应速率，a中cu2与少量zn反应，导致与h反应的zn减少，h2体积减小。答案a改变zn与h反应速率的方法 (1)加入cu粉或cuso4，使cu与zn接触形成原电池，加快反应速率，加入cu不影响与h反应的zn的量，但加入cuso4会消耗一部分zn，使与h反应的zn的量减少，是否影响产生h2的量，应根据zn、h的相对量多少判断。(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与h反应，使c(h)减小，反应速率减小，但不影响产生h2的量。3.(2015河北保定一检)有a、b、c、d、e五块金属片，进行如下实验：a、b用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，a极为负极；c、d用导线相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，电流由d导线c；a、c相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，c极产生大量气泡；b、d相连后，同时浸入稀h2so4溶液中，d极发生氧化反应；用惰性电极电解含b离子和e离子的溶液，e先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()aabcdebacdbeccabde dbdcae解析：选b。金属与稀h2so4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，h在正极电极表面得到电子生成h2，电子方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，ab原电池，a为负极；cd原电池，c为负极；ac原电池，a为负极；bd原电池，d为负极；e先析出，e不如b活泼。综上可知，金属活动性：acdbe。题组一金属活动性及电极的判断1四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()a bc d解析：选b。本题考查原电池原理的应用。电流方向与电子流向相反，相连时，电流由流向，则金属活动性；相连时，为正极，则金属活动性；相连时，上有气泡，则金属活动性；相连时，的质量减少，则金属活动性。综上分析，可得金属活动性顺序为。2(2015河南开封高三调研)如图，在盛有稀h2so4的烧杯中放入用导线连接的电极x、y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()a外电路的电流方向为x外电路yb若两电极分别为铁和碳棒，则x为碳棒，y为铁cx极上发生的是还原反应，y极上发生的是氧化反应d若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为xy解析：选d。外电路电子流向为x外电路y，电流方向与其相反，x极失电子，作负极，y极发生的是还原反应，x极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则y为碳棒，x为铁。题组二原电池设计问题3请运用原电池原理设计实验，验证cu2、fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式：负极_，正极_，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。解析：据题意要求，应按照反应2fe3cu=cu22fe2进行设计，cu作负极，fe3作正极反应物即可。答案：cu2e=cu22fe32e=2fe24(2015贵州遵义模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2fe32i2fe2i2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：fecl3溶液、ki溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为_。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向fecl3溶液中加入少量fecl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，i失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向fecl3溶液中加入少量fecl2固体，平衡逆向移动，此时fe2失电子，电极变成负极。答案：(1)如图(2)2i2e=i2(3)无(4)负原电池装置图常见失分点提示(1)不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。考 点 四化学电源及电极反应式的书写学生用书p129一、一次电池碱性锌锰干电池负极材料：zn电极反应：zn2oh2e=zn(oh)2正极材料：mno2电极反应：2mno22h2o2e=2mnooh2oh总反应：zn2mno22h2o=2mnoohzn(oh)2二、二次电池(以铅蓄电池为例)1放电时的反应(1)负极：pb(s)so(aq)2e=pbso4(s)(氧化反应)；(2)正极：pbo2(s)4h(aq)so(aq)2e=pbso4(s)2h2o(l)(还原反应)；(3)总反应：pb(s)pbo2(s)2h2so4(aq)=2pbso4(s)2h2o(l)。2充电时的反应(1)阴极：pbso4(s)2e=pb(s)so(aq)(还原反应)；(2)阳极：pbso4(s)2h2o(l)2e=pbo2(s)4h(aq)so(aq)(氧化反应)；(3)总反应：2pbso4(s)2h2o(l)=pb(s)pbo2(s)2h2so4(aq)。三、燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2h24e=4h2h24oh4e=4h2o正极反应式o24h4e=2h2oo22h2o4e=4oh电池总反应式2h2o2=2h2o四、电极反应式书写的步骤和规律1一般电极反应式书写的“三步骤”2燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。例如：甲烷燃料电池(电解质溶液为naoh溶液)的反应式为ch42o2=co22h2oco22naoh=na2co3h2o式式得燃料电池总反应式为ch42o22naoh=na2co33h2o。第二步：写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是o2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：o24h4e=2h2o。(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：o22h2o4e=4oh。(3)固体电解质(高温下能传导o2)环境下电极反应式：o24e=2o2。(4)熔融碳酸盐(如熔融k2co3)环境下电极反应式：o22co24e=2co。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物o2。书写电极反应式时的三个原则(1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中co2不可能存在，也不可能有h参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有oh参加反应。(2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加h2o(电解质为酸性时)或oh(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加h2o(电解质为碱性或中性时)或h(电解质为酸性时)。(3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。(1)(2014高考海南卷节选)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中，li通过电解质迁移入mno2晶格中，生成limno2。回答下列问题：外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)电池正极反应式为_。(2)(2013高考新课标全国卷节选)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(licoo2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6cxlixe=lixc6。充放电过程中，发生licoo2与li1xcoo2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：_。二甲醚(ch3och3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kwhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 v，能量密度e_(列式计算。能量密度电池输出电能/燃料质量，1 kwh3.6106 j)。(3)(2013高考北京卷节选)通过nox传感器可监测nox的含量，其工作原理示意图如下：pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出nio电极的电极反应式：_。(4)(2013高考福建卷节选)电化学法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是_；反应池中发生反应的化学方程式为_。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_。解析(1)可由题意叙述中li的迁移方向判断电流方向，在电池内部，电流从负极流向正极，可知mno2晶格为正极，故外电路电流方向由b向a。题中叙述li迁移入mno2晶格中，生成limno2，可知mn元素化合价降低1，得电子数为1，晶格生成物limno2不能拆成离子形式，故正极反应式为mno2eli=limno2。(2)根据充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6cxlixe=lixc6可知，放电时lixc6在负极失去电子，则li1xcoo2在正极得到电子，所以放电时反应式是li1xcoo2lixc6=licoo26c。原电池中二甲醚在负极失去电子，所以负极电极反应式是ch3och312e3h2o=2co212h；二甲醚中碳原子的化合价是2价，反应后变为4价，每个碳原子失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度电池输出电能/燃料质量，若燃料质量为1 kg，则该电池的能量密度e(3.6106 jkw1h1)8.39 kwhkg1。(3)由工作原理示意图可知，o2在pt电极发生还原反应生成o2；在o2参加反应下，no在nio电极发生氧化反应生成no2。(4)从图可知电解过程中从左池通入的fe2生成fe3(阳极反应)，循环使用；而另一电极产生的则为h2(阴极反应)。故电解反应总的离子方程式为2fe22h2fe3h2。答案(1)bamno2eli=limno2(2)li1xcoo2lixc6=licoo26cch3och312e3h2o=2co212h12(3.6106 jkw1h1)8.39 kwhkg1(3)还原noo22e=no2(4)增大反应物接触面积，使反应更充分h2s2fecl3=2fecl2s2hcl2fe22h电解,2fe3h2“加减法”书写电极反应式(1)先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物与生成物，并标出相同数目电子的得失。(2)注意负极反应生成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写入负极反应式；若正极上的反应物是o2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且o2生成oh，若电解质溶液为酸性，则h必须写入正极反应式中，且o2生成水。(3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。4.(易错题汇总)分别写出甲烷燃料电池在下列环境下的电极反应式：(1)已知酸性条件下燃料电池总反应式：ch42o2=co22h2o；燃料电池正极反应式：o24h4e=2h2o；则燃料电池的负极反应式为_。(2)已知碱性条件下燃料电池总反应式：ch42o22oh=co3h2o；燃料电池正极反应式：o22h2o4e=4oh；则燃料电池的负极反应式为_。(3)在固体电解质(高温下能传导o2)中燃料电池总反应式：ch42o2=co22h2o；燃料电池正极反应式：o24e=2o2；则燃料电池的负极反应式为_。(4)在熔融碳酸盐(如熔融k2co3)环境下燃料电池总反应式：ch42o2=co22h2o；燃料电池正极反应式：o22co24e=2co；则燃料电池的负极反应式为_。解析：本题考查在不同环境下燃料电池电极反应式的书写方法。(1)由2即可得该条件下的负极反应式；(2)由2即可得出该条件下的负极反应式；(3)由2即为该条件下的负极反应式；(4)由2即为所求的负极反应式。答案：(1)ch48e2h2o=co28h(2)ch410oh8e=co7h2o(3)ch44o28e=co22h2o(4)ch44co8e=5co22h2o题组一燃料电池与“可逆”电池1(教材改编)(1)氢氧燃料电池以koh溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的ph_。(填“减小”、“增大”或“不变”，下同)(2)氢氧燃料电池以h2so4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的ph_。解析：两题中溶质的物质的量都不变，但由于电池的反应生成水，使电解液浓度减小，故有相应的结论。答案：(1)减小减小(2)减小增大2铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，电池总反应式为pbpbo24h2so2pbso42h2o。请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时，电解液中h2so4的浓度将变_；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加_g。(2)在完全放电耗尽pbo2和pb时，若按上图连接，电解一段时间后，则在a电极上生成_，b电极上生成_，此时铅蓄电池的正负极的极性将_。解析：(1)放电时为原电池，正极为pbo2，其电极反应式为pbo24hso2e=pbso42h2o。从电池总反应式可知，随着电池放电，h2so4不断被消耗，因此，其浓度逐渐变小；由pbso2e=pbso4可知，当外电路通过1 mol e时，理论上负极板由0.5 mol pb变为0.5 mol pbso4，即质量增加96 gmol10.5 mol48 g。(2)当完全放电耗尽pbo2和pb时，两极均变为pbso4，再按图中通电电解时，a极板发生反应：pbso42e=pbso，b极板发生反应：pbso42h2o2e=pbo24hso。此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。答案：(1)小48(2)pbpbo2对换题组二电极反应式的书写3(2015浙江宁波高三十校联考)肼(n2h4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的koh溶液。下列说法中，不正确的是()a该电池放电时，通入肼的一极为负极b电池每释放1 mol n2转移的电子数为4nac通入空气的一极的电极反应式是o22h2o4e=4ohd电池工作一段时间后，电解质溶液的ph将不变解析：选d。该碱性燃料电池的总反应方程式为n2h4o2=n22h2o，n2h4中n化合价升高发生氧化反应为负极反应，a项正确；每生成1 mol n2转移电子4 mol，b项正确；碱性条件下o2放电结合水电离产生的h生成oh电极反应为o22h2o4e=4oh，c项正确；从总反应可知放电过程生成h2o，koh溶液浓度降低，ph减小，d项错误。4(2013高考新课标全国卷)“zebra”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔ni/nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()a电池反应中有nacl生成b电池的总反应是金属钠还原三价铝离子c正极反应为nicl22e=ni2cld钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析：选b。该原电池的负极反应式为nae=na，正极反应式为nicl22e=ni2cl，电池总反应式为2nanicl2=2naclni，b项错误。燃料电池的电极判断及电极反应式的书写(1)作为燃料电池，充入氧气的一极一定是正极，另外一极为负极。(2)书写正负电极反应式时，要先写简单的一极，如氢氧燃料电池，一般先写正极反应。当介质为碱性时，电极反应式为2h2oo24e=4oh，当介质为酸性时，电极反应式为4ho24e=2h2o，然后用总反应减去该电极反应，即可得出另一电极反应(前提是两式电子转移数相等)。(3)酸性溶液中不出现oh，碱性溶液中不出现h，水溶液中不出现o2。(4)生成物是否与介质发生反应，如碱性物质中so2、co2、fe2、fe3、mg2、al3等都会与oh反应。(5)非水溶液中，o2一般生成o2。1(2014高考福建卷)某原电池装置如图所示，电池总反应为2agcl2=2agcl。下列说法正确的是()a.正极反应为agcle=agclb.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成c.若用nacl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变d.当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：选d。根据电池总反应可以看出cl2得电子，ag失电子，所以在原电池中cl2在正极上发生还原反应，ag在负极上发生氧化反应。正极反应为cl22e=2cl，a项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上ag失电子生成的ag随即与附近的cl反应，b项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，c项错误；当电路中转移0.01 mol e时，负极生成0.01 mol ag，由于agcl=agcl，所以消耗0.01 mol cl，由于电荷守恒，同时有0.01 mol h通过阳离子交换膜转移至右侧，d项正确。2(2014高考大纲全国卷)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(mhni电池)。下列有关说法不正确的是()a放电时正极反应为nioohh2oe=ni(oh)2ohb电池的电解液可为koh溶液c充电时负极反应为mhohe=h2omdmh是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：选c。a.在原电池的负极发生的是氧化反应，在原电池的正极发生的是还原反应，分析化合价的升降，可知a选项正确；b.因为本电池为金属氢化物镍电池，又有ni(oh)2等产生，因此可用碱性溶液作电解质溶液，b选项正确；c.该反应为放电时的负极反应，c选项错误；d.氢密度越大，单位体积内放出的电量越多，电池的能量密度越高，d选项正确。3(2013高考新课标全国卷)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了ag2s的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()a处理过程中银器一直保持恒重b银器为正极，ag2s被还原生成单质银c该过程中总反应为2al3ag2s=6agal2s3d黑色褪去的原因是黑色ag2s转化为白色agcl解析：选b。根据电化学原理可知，al为负极，电极反应为2al6e=2al3，银器为正极，电极反应为3ag2s6e=6ag3s2，溶液中反应为2al33s26h2o=2al(oh)33h2s，三反应相加可知该过程的总反应为2al3ag2s6h2o=2al(oh)36ag3h2s，故b正确，c、d错误；银器表面黑色的ag2s变成了ag，质量必然减小，a错误。4(2013高考安徽卷)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水