高考化学一轮复习讲义-电化学专题化学电源

1、考点三化学电源李仕才1一次电池A.锌锰电池普通锌锰电池碱性锌锰电池装置电极反响负极：Zn2eZn2+正极：2+2MnO2+2e2NH3+Mn2O3+H2O总反响：Zn+2MnO2+2Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O负极：Zn+2OH2eZn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e2MnOOH+2OH总反响：Zn + 2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2特点优点：制作简单，价格廉价；缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电B.银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)负

2、极材料：Zn电极反响：Zn2e2OH=Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反响：Ag2O2eH2O=2Ag2OH总反响：ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。2 二次电池A.铅蓄电池是最常见的二次电池 放电时的电极反响负极：Pb(s)+(aq)2ePbSO4(s)(氧化反响)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2ePbSO4(s)+2H2O(l)(复原反响)总反响：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电时的电极反响阴极：PbSO4(s)+2ePb(s)+(aq)(复原反响) 阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)2e

3、PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)(氧化反响) 总反响：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)规律：1充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。2需要注意的是充电时的电极反响与放电时的电极反响过程相反，充电时的阳极反响恰与放电时的正极反响相反，充电时的阴极反响恰与放电时的负极反响相反。二次电池充电时的电极连接：B.锂电池负极材料：锂正极材料：石墨电解质：LiAlCl4SOCl2放电时的反响负极反响：8Li8e=8Li正极反响：3SOCl28e=SO2S6Cl总反响：8Li3SOCl2=6L

4、iClLi2SO32S常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2M：Co、Ni、Mn等 LiM2O4M：Co、Ni、Mn等 LiMPO4M：Fe等负极材料：石墨能吸附锂原子总反响：Li1-xMO2LixCnnCLiMO2负极反响：LixCn-xe=xLi+nC正极反响：Li1-xMO2xLixe=LiMO23燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。1氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。装置电池总反响2H2+O22H2O介质酸性(H+)负极：2H24e4H+正极：O2+4H+4e2H2

5、O中性(Na2SO4)负极：2H24e4H+正极：O2+2H2O+4e4OH碱性(OH)负极：2H2+4OH4e4H2O正极：O2+2H2O+4e4OH固体电解质，传导O2-负极：2H24e+O2-4H2O正极：O2+4e2O2-熔融盐介质，如熔融的K2CO3负极：2H24e+2CO32-2H2O+2CO2正极：O2+4e+2CO22CO32-2甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反响生成K2CO3，总反响：CH4 + 2KOH+ 2O2= K2CO3+3H2O。负极：CH4 8e +8OH=CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH=CO32

6、+ H2O，所以：负极电极式：CH4 +10OH + 8e = CO32 + 7H2O正极：O2 + 4e =2O2和O2 + H2O = 2OH，所以：正极电极式：O2 + 2H2O + 4e = 4OH酸性电解质(H2SO4溶液为例)总反响：CH4 +2O2 =CO2 + 2H2O负极：O2+4e+4H+ = 2H2O正极：CH48e+2H2O =8H+ CO2熔融盐介质，如熔融的K2CO3总反响：CH4 +2O2 =CO2 + 2H2O正极：O24e2CO2=2CO负极：CH4 - 8e10OH- = CO32-7H2O掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2 总反

7、响：CH4 +2O2 =CO2 + 2H2O正极：O24e=2O2负极：CH48e4O2=CO24H2O说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反响式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反响式。3甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：碱性电解质(KOH溶液为例)总反响式：2CH3OH + 3O2 +4KOH= 2K2CO3 + 6H2O正极：O2 + 4e + 2H2O=4OH 负极：CH3OH 6e +8OH = CO32+ 6H2O 酸性电解质(H2SO4溶液为例)总反响：2CH3OH +3O2 =2CO2 + 4H2O正极：O2+4e+4H+ = 2H2O 负极：CH3OH 6e+

8、H2O =6H+ CO2熔融盐介质，如熔融的K2CO3总反响：2CH3OH3O2=2CO2 4H2O正极：O24e2CO2=2CO负极：CH3OH6e3CO=4CO22H2O掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2 总反响：2CH3OH3O2=2CO2 4H2O正极：O24e=2O2负极：CH3OH6e3O2=CO24H2O说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理根本相同。规律首先要分析介质是否参与总反响，然后写出总反响方程式，O2在不同介质中的转化关系(O2得电子转化为O2，碱性(中性)溶液中转化为OH；酸性溶液中转化为H2O，熔融碳酸盐中转化为CO；固体氧化物转化为O2)

9、，写出正极反响，利用相减法(总反响正极反响负极反响)，写出负极反响。图示如下：4铝空气海水电池我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。负极电极式：4Al12e=4Al3+正极电极式：3O2+6H2O+12e=12OH总反响式：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。题组A.教材常见传统电池的分析判断与拓展1.以下说法正确的选项是A构成原电池的两个电极必须是活

10、泼性不同的两种金属B通过构成原电池，能将反响的化学能全部转化为电能C右图原电池中，电池工作时，SO42移向电池的正极D银锌纽扣电池的放电反响：Zn+Ag2O+H2OZnOH2+2Ag，其中Ag2O作正极，发生复原反响2.由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反响为Al3MnO23H2O=3MnO(OH)Al(OH)3。以下有关该电池放电时的说法不正确的选项是()A二氧化锰石墨为电池正极B负极反响式为Al3e3NH3·H2O=Al(OH)33NHCOH不断由负极向正极移动D每生成1 mol MnO(O

11、H)转移1 mol电子3.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反响为Zn+2OH2eZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH以下表达正确的选项是A在使用过程中，电解质KOH被不断消耗B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C每转移2mol e，有232gAg2O被氧化DZn是负极，Ag2O是正极4铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读以下图，以下判断正确的选项是()AK闭合时，d电极的电极反响式：PbSO42e=PbSOB当电路中通过0.2 mol电子时，中消耗的H2S

12、O4为0.2 molCK闭合时，中SO向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为负极5.2021年3月我国科学家报道了如下图的水溶液锂离子电池体系。以下表达错误的选项是() Aa为电池的正极B电池充电反响为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6.全固态锂硫电池能量密度高、本钱低，其工作原理如下图，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反响为：16Li+xS8=8Li2Sx2x8。以下说法不正确的选项是 A电池工作时，a是正极B电池工作时负极反响为：Lie=Li+，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重

13、0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D在此电池中参加硫酸可增加导电性7.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根本结构如下图，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能该电池总反响为：PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb以下有关说法正确的选项是A正极反响式：Ca+2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li+向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转8某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)

14、22Ni(OH)2请答复以下问题：(1)放电时，负极反响式为_，正极反响式为_。(2)充电时，阴极反响式为_，阳极反响式为_。(3)放电时，K向_极迁移，负极的溶液pH的变化为_。(4)充电时，镍镉电池的负极应与外接电源的_极相连。9.酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。答复以下问题：该电池的正极反响式为_，电池反响的离子方程式为_。10电池在现代社会中具有极其广泛的应用。(1)银锌蓄电池是人造卫星所使用的高能电池之一，其放电时的反响是Zn

15、Ag2O=ZnO2Ag。那么该电池的负极材料是_，放电时正极的电极反响式为_，放电时负极区的pH_(填“增大、“减小或“不变)。(2) 某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质(可电离出金属离子和O2)，两极上发生的反响为A极：2H22O24e=2H2O；B极： 。电子流动的方向是_；假设该燃料电池工作时，每生成1 mol H2O(l)时产生的最大电能为240 kJ，那么该电池的能量转化效率为_(H2的燃烧热为285 kJ·mol1，最大电能与所能释放出的全部热量之比)。B.“常考不衰的燃料电池1氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反响原理示意图如右图以下有关氢氧燃料电池的说法正确

16、的选项是A该电池工作时电能转化为化学能B该电池中电极a是正极C外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD该电池的总反响：2H2+O2=2H2O2.一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂电池总反响为：C2H5OH+3O22CO2+3H2O，电池示意如图，以下说法正确的选项是Aa极为电池的正极B电池工作时电流由a极沿导线经灯泡再到b极C电池负极的电极反响为：4H+O2+4e=2H2OD电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有12mol电子转移3.某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾该电池的总反响式为2H2+O22H2O，正极反响式为O2+2CO2+4

17、e，那么以下推断正确的选项是A负极反响式为H2+20H2e2H2OB该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强适应性C该电池供给2 mol水蒸气，同时转移电子的物质的量为2 molD放电时负极有CO2生成4.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，以下说法正确的选项是Aa为CH4，b为CO2BCO32向负极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反响式为O2+2H2O+4e4OH5.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反响为 CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H 。以下有关说法正确的选项是()A检测时，电解质溶液

18、中的H 向负极移动 B假设有0.4 mol电子转移，那么在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反响的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反响为O24e 2H2O=4OH6.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图。以下说法不正确的选项是()A电极a为电池的负极B电极b上发生的电极反响为O24H4e=2H2OC电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反响，有1 mol H经质子膜进入正极区7(2021·保定模拟)液体燃料电池相比于气体燃

19、料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。以下关于该电池的表达正确的选项是()Ab电极发生氧化反响Ba电极的电极反响式：N2H44OH4e=N24H2OC放电时，电流从a电极经过负载流向b电极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜8.用如下图装置熔融CaF2CaO作电解质获得金属钙，并用钙复原TiO2制备金属钛以下说法正确的选项是A电解过程中，Ca2+向阳极移动B阳极的电极反响式为：C+2O24eCO2C在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D假设用铅蓄电池作该装置的供电电源，“+接线柱是Pb电极9.N

20、O2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如下图，在使用过程中石墨I电极反响生成一种氧化物Y，以下有关说法正确的选项是A石墨I极为正极，石墨II极为负极BY的化学式可能为NOC石墨I极的电极反响式为NO2+NO3eN2O5D石墨II极上发生氧化反响10.镁次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反响为：Mg+ClO+H2OMg(OH)2+Cl以下有关说法正确的选项是A电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2B电池工作时，正极a附近的PH将不断增大C负极反响式：ClO2e+H2OCl+2OHDb电极发生复原反响，每转移0.1mol电子，理论上生成0.1mol Cl11.“ZEBRA蓄电池的结构如下图

21、，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。以下关于该电池的表达错误的选项是A电池反响中有NaCl生成B电池的总反响是金属钠复原三价铝离子C正极反响为：NiCl2+2eNi+2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动C.“起点高、落点低的压轴选择题：可逆电池1.高温钠硫电池是一种新型可充电电池，其工作原理如下图，图中固体电解质是Na+导体以下表达正确的选项是A放电时，石墨电极a为正极B放电时，Na+从石墨b向石墨a方向迁移C充电时，b极反响为Na2Sx2e=xS+2Na+D可将装置中的固体电解质改成NaCl溶液2.某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压该电池的

22、总反响为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，以下说法不正确的选项是A放电时负极反响为：Zn2e+2OH=Zn(OH)2B放电时正极反响为：FeO42+4H2O+3e=Fe(OH)3+5OHC放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D充电时阳极附近溶液的碱性减弱3.电池总反响为：Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)以下说法正确的选项是A放电时，Zn为负极，ZnO为正极，MnO2为催化剂B放电时，该电池的正极反响为：MnO2+e+H2OMnO(OH)+OHC充电时，电池将化学能转为电能D放电时，溶液中的阴离子向原电池的正极移

23、动4.镍镉NiCd可充电电池在现代生活中有广泛应用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+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的A充电过程是化学能转化为电能的过程B充电时阳极反响：Ni(OH)2e+OHNiOOH+H2OC放电时负极附近溶液的酸性增强D放电时电解质溶液中的OH向正极移动5.一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型二次电池，其电量较大，一次充电可使用较长时间其电池总反响为：2CO32+6H2O2CH3OH+3O2+4OH，那么以下说法正确的选项是A放电时负极的电极反响为：2CH3OH+4OH12e=2CO32+6H2

24、OB充电时电解质溶液的pH逐渐减小C放电时正极的电极反响可表示为：O2+4H+4e=2H2OD充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子6石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源，其装置如下图电池反响为 2Li+nS=Li2SnLi+可在固体电解质中迁移以下说法不正确的选项是A放电时，锂在负极上发生氧化反响B放电时，正极的电极反响式为nS+2e+2Li+=Li2SnC充电时，锂电极为阴极，与电源负极相连D充电时，理论上阳极失去2mol电子生成32g硫7.镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反响方程式是

25、：Ni(OH)2M=NiOOHMH：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO以下说法正确的选项是()ANiMH电池放电过程中，正极的电极反响式为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反响式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M复原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液8：锂离子电池的总反响为：LixCLi1xCoO2CLiCoO2；锂硫电池的总反响为：2LiSLi2S。有关上述两种电池说法正确的选项是()A锂离子电池放电时，Li向负极迁移 B锂硫电池充电时，锂电极发生复原反响C理论上两种电池的比能量相同 D

26、如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电9科技工作者设计出的新型可充电锂空气电池如下图，该电池使用了两种电解质溶液，a极一侧使用含有锂盐的有机电解液，b极一侧使用水性电解液。以下有关这种电池的判断正确的选项是()A放电时，a为负极，充电时，a为阴极B放电时，正极反响式为4OH4e=2H2OO2C充电时，Li通过离子交换膜的方向是从左到右D充电后，水性电解液的pH增大10.某充电宝锂离子电池的总反响为：nLiLi1nMn2O4LiMn2O4，某 镍氢电池总反响为：NiOOHMHMNi(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的选项是()A锂离子电池放电时Li向正极迁移B锂离子电池充

27、电时，阴极的电极反响式：LiMn2O4ne=Li1nMn2O4nLiC如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D镍氢电池放电时，正极的电极反响式：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHD.其它新型、高效环保电池1环保、平安的铝空气电池的工作原理如下图，以下有关表达错误的选项是()ANaCl的作用是增强溶液的导电性B正极的电极反响式为：O24e2H2O=4OHC电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大D用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3，消耗铝电极的质量为54 g2.我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反响产生电流电池总反响为：4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3，以下说法不正确的选项是A正极反响式为：O2+2H2O+4e4OH B电池工作