原电池及电解池

1、 原电池及电解池原电池的构成条件1、活泼性不同的两电极2、电解质溶液3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液4、自发的氧化还原反应(本质条件)原电池的工作原理：正极反应：得到电子 （还原反应）负极反应：失去电子 （氧化反应）总反应：正极反应+负极反应如何书写复杂反应的电极反应式？ 较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O24e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和

2、电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O24H+4e-=2H2O。电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O22H2O +4e-=4OH-。电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳

3、酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O22CO2 +4e-=2CO32-。电解质为固体电解质（如固体氧化锆氧化钇）该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O24e-=2O2-。综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O24e-=2O2-，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。例1科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在稀硫酸电解液中直

4、接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答下列问题：这种电池放电时发生的化学反应方程式是 。此电池的正极发生的电极反应是 ；负极发生的电极反应是 。电解液中的H+离子向 极移动；向外电路释放电子的电极是 。比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化率高，其次是 。2甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是 （ ）A、负极反应式为CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OB、正极反应式为O22H2O +4e-=4OH-C、随着不断放电，电解质溶液碱性不变D、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率

5、大3某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。试回答下列问题：写出该燃料电池的化学反应方程式 。写出该燃料电池的电极反应式 。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是什么，它从哪里来？4一种新型燃料电池，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-。下列对该燃料电池说法正确的是 ( )A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极B. 电池的总反应是：2C4H

6、1013O2 ® 8CO210H2OC. 通入空气的一极是正极，电极反应为：O24e-2O2-D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H1026e-13O2-4CO25H2O练习：1、据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 A.正极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OHB.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量变大C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2 = 2H2OD.该电池消耗了2.24LH2（标准状况）时，有0.2mol电子转移2、一种燃料电池中发生的化

7、学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 （ ）ACH3OH(g)+O2(g) = H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2eBO2(g)+4H+(aq)+4e = 2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1) = CO2(g)+6H+(aq)+6eDO2(g)+2H2O(1)+4e = 4OH3、甲烷燃料电池的电极反应酸性：负极： 正极： 碱性：负极： 正极： 4、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：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH下列说法错误的是 (

8、)A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC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，锌的质量理论上减少6.5 g5、熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：负极反应式为： 正极反应式为： 电池总反应式：6.一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH3O24OH=2CO326H2O，则有关说法

9、正确的是()A放电时CH3OH参与反应的电极为正极B放电时负极的电极反应为CH3OH8OH6e= CO326H2OC标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低7.常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为0)，电池反应通常表示为LaNi5H66NiO(OH)LaNi56Ni(OH)2。下列说法不正确的是()A放电时储氢合金作负极 B充电时储氢合金作阴极C充电时阴极周围c(OH)减小D放电时负极反应：LaNi5H66OH6e=LaNi56H2O8锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利

10、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6C+xLi+xe-=LixC6。现利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液过滤滤液滤渣调pH过滤滤液Al(OH)3固体酸浸H2SO4、H2O2调pH过滤滤渣滤液萃取水相（Li2SO4溶液）有机相反萃取有机相再生回用水相（CoSO4溶液）沉钴NH4HCO3溶液过滤滤液CoCO3固体回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。（3）“酸浸”一般在80下进行，写

11、出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。 电解池1电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气(1)电极反应式阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2(2)总反应式化学方程式：2NaCl2H2O电解2NaOHCl2H2离子方程式：2Cl2H2O电解2OHCl2H2(2)现象：阴极

12、：有无色气泡产生，电解前若向溶液中滴入酚酞，阴极区溶液变红；阳极有黄绿色气体生成，该气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。2电镀(1)定义：应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。(2)电镀池的组成：待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液(即电镀液)。(3)原理(以金属制品上镀银为例)阴极：Age=Ag阳极：Age=Ag3电解精炼铜1有一电解装置如图所示。图中B装置中盛有1 L 2 mol·L1 Na2SO4溶液，A装置中盛有1 L 2 mol·L1 AgNO3溶液。通电后，湿润的KI淀粉试纸的C端变蓝，电解一段时间后，试完成

13、下列问题：(1)A中发生反应的化学方程式为_。(2)在B中观察到的现象是_。(3)室温下，从电解开始到时间为t时，A、B装置中共收集到气体0.168 L(标准状况)，若电解过程中无其他副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A中溶液的pH为_。pHlg c(H)2在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是113用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的

14、CN时，控制溶液PH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O4某模拟"人工树叶”电化学实验装置如右图所示，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1 mol O2，有44 g CO2被还原D

15、a电极的反应为：3CO2 + 24H-24e= C3H8O+4H2O氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。（2）离子交换膜的作用为：、。（3）精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式。（5）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH

16、0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓度从大到小的顺序为。已知：H2SO3Ki1=1.54×10-2Ki2=1.02×10-7 HClOKi1=2.95×10-8 H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11课后作业：1. Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()A.Mg 电极是该电池的正极B.

17、H2O2 在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH 增大D.溶液中Cl-向正极移动2. 人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图,下列说法不正确的是()A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应,有O2产生C.催化剂a附近酸性减弱,催化剂b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是CO2+2H+2e-HCOOH3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）A反应CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2

18、H2OC电池工作时，CO32向电极B移动 D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO324.用如图装置,完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中,不正确的是()A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法B.若X为碳棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀,溶液中的阳离子向铁电极移动C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,铁棒质量将增加,溶液中铜离子浓度将减小5. 锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。回答下列问题:(1)普通锌锰电池放电