【学海导航】高中化学第一轮总复习 第9章 第29讲 化学电源课件 新课标（湖南专）

第29讲化学电源考点1二次电池的原理与特点可充电电池是高考常考知识点，二次电池首先需要判断什么情况下是原电池，什么情况下是电解池。二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应，放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。例1

镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。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+2H2OCd(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+H2OB．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D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动放电充电D【解析】

本题是考查常见的镍镉(Ni-Cd)可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充电时Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2，Cd周围的c(OH-)下降，OH-向负极移动。考点2燃料电池的原理与特点1．燃料电池的特点燃料电池是利用燃烧反应或与之类似的反应具有能量变化大的特点而设计和电池。它具有高效无污染的特点正成为新能源研究的重点。燃料电池的工作原理具有如下特点：(1)两电极可能相同，电极不参加反应。电极的作用是催化转换，作用很关键，原理很复杂。(2)氧气等氧化剂总是在正极得电子发生还原反应，燃料在负极失电子发生氧化反应。(3)燃料电池的电解质可能是酸性、碱性和熔融的盐或氧化物。(4)燃料电池总反应式的条件都不能写“点燃”，通常条件不写。2．有氧气参加的燃料电池正极反应式的书写(1)酸性条件(如硫酸)O2+4H++4e-===2H2O。(2)碱性条件(如KOH溶液)O2+2H2O+4e-===4OH-。(3)熔融的盐(如K2CO3并在通O2的一极通CO2)O2+CO2+4e-===CO(4)熔融的氧化物(有O2-迁移)O2+4e-===2O2-若已知燃料电池总反应和正极反应式，将很容易书写负极反应式。例2(2011·淮阴中学学情检测)日本茨城大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC)，该电池有较高的安全性。电池总反应为：CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法不正确的是()A．a极为电池的负极B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C．电池正极的电极反应为：4H++O2+4e-===2H2OD．电池工作时，1mol二甲醚被氧化时就有6mol电子转移D【解析】

由电池总反应式可知：二甲醚发生氧化反应，为负极反应物，氧气发生还原反应，为正极反应物，所以a为负极，b为正极；工作时，电子由a极沿导线经灯泡再到b极，电流由b极沿导线经灯泡再到a极；负极反应为：CH3OCH3-12e-+3H2O===2CO2+12H+，正极反应为：4H++O2+4e-===2H2O；电池工作时，1mol二甲醚被氧化时就有12mol电子转移。考点3原电池的pH变化1．在原电池工作时，由于负极金属失去电子进入电解质溶液，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出，可能会引起溶液pH的变化。(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH-时，电极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH-使溶液中的pH增大。(2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时，溶液pH增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。例3可用于电动汽汽车的铝-空空气燃料电池池，通常以NaCl溶液液或NaOH溶液为电解解质，铝合金金为负极，空空气电极为正正极。下列说说法正确的是是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液液为电解质时时，正极反应应都为O2+2H2O+4e-===4OH-B．以NaOH溶液为电电解质时，负负极反应为：：Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓C．以以NaOH溶液液为电电解质质时，，电池池在工工作过过程中中电解解质的的pH保持持不变变D．电电池工工作时时，电电子通通过外外电路路从正正极流流向负负极A为：Al+4OH--3e-===+2H2O，B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-===4+2H2O，溶液pH降低，C错；电池工作【解析】

以考查电极反应式的正误判断和书写的形式出现，属于中等难度。电解质溶液显碱性或4e-===4OH-，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错。中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+原电池池及(1)若题目给出的是图示装置，先分析原电池的正极，再根据正、负极反应规律写电极反应式。(2)根据化合价变化数写出两极的电子得失守恒式。(3)最后根据电极附近的环境添加相应物质配平反应式，也可以利用总反应式减去一个电极反应式得另一电极反应式。注意：电极反应式均为离子方程式，注意物质是否能拆为离子形式。1.(2011·新课标标全国国卷)铁镍蓄蓄电池池又称称爱迪迪生电电池，，放电电时的的总反反应为为：Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有有关该该电池池的说说法不不正确确的是是()A．电电池的的电解解液为为碱性性溶液液，正正极为为Ni2O3，负极极为FeB．电电池放放电时时，负负极反反应为为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2C．电电池充充电过过程中中，阴阴极附附近溶溶液的的pH降低低D．电电池充充电时时，阳阳极反反应为为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2OC【解析析】解答本本题时时应注注意电电池放放电时时为原原电池池，失失去电电子的的为负负极反反应；；充电电时为为电解解池，，失去去电子子的为为阳极极反应应。选项具体分析结论A可充电电池中活泼金属失去电子，为负极，得到电子的Ni2O3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解液为碱性溶液。正确B放电时，负极铁失去2个电子，生成Fe2+，因为电解液为碱性溶液，所以电极反应为：Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2正确C充电时，阴极发生还原反应：Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-，所以电极附近pH增大错误D电池充电时，阳极发生氧化反应，由Ni(OH)2转化为Ni2O3，反应方程式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O正确2.(2011·海南卷卷)一种充充电电电池放放电时时的电电极反反应为为：H2+2OH--2e-===2H2O，NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-，当为为电池池充电电时，，与外外电源源正极极连接接的电电极上上发生生的反反应是是()A．．H2O的的还还原原B．．NiO(OH)的的还还原原C．．H2的氧氧化化D．．Ni(OH)2的氧氧化化D【解析】

由题意知，电池总反应为H2+2NiO(OH)Ni(OH)2。可充电电池在充电时，实际上起一个电解池的作用，与外电源正极连接的电极是阳极，发生氧化反应，与放电时的正极反应相反，可知Ni(OH)2在反应中失电子被氧化，发生氧化反应。放电充电3.(2010··江江苏苏卷卷)下图图是是一一种种航航天天器器能能量量储储存存系系统统原原理理示示意意图A．．该该系系统统中中只只存存在在3种种形形式式的的能能量量转转化化B．装置置Y中负负极的电电极反应应式为：：O2+2H2O+4e-===4OH-C．装置置X能实实现燃料料电池的的燃料和和氧化剂剂再生D．装置置X、Y形成的的子系统统能实现现物质的的零排放放，并能能实现化化学能与与电能间间的完全全转化3.(2010·江苏苏卷)下图是一一种航天天器能量量储存系系统原理理示意图图。下列列说法正正确的是是()C【解析】】本题主要要考查的的是电化化学知识识。A项，在该该装置系系统中，，有四种种能量转转化的关关系，即太阳能能、电能能、化学学能和机机械能之之间的相相互转化化；B项，装置置Y为氢氧燃燃料电池池，负极极电极反反应为H2-2e-+2OH-===2H2O；C项，相当当于用光光能电解解水，产产生H2和O2，实现燃燃料(H2)和氧化剂剂(O2)的再生；；D项，在反反应过程程中，有有能量的的损耗和和热效应应的产生生，不可可能实现现化学能能和电能能的完全全转化。。综上分分析可知知，本题题选C项。A．闭合合K时，，钠离子子从右到到左通过过离子交交换膜B．闭合合K时，，负极反反应为3NaBr--2e-===NaBr3+2Na+4.(2012·湖南师大附中高三月考)下图装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na+通过。已知充、放电的化学反应方程式为：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，当闭合开关K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是()放电充电4.(2012·湖南师大附中高三月考)下图装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图。装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na+通过。已知充、放电的化学反应方程式为：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，当闭合开关K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是()放电充电C．闭合合K时，，X电极极的电极极反应式式为2Cl--2e-===Cl2↑D．闭合合K时，，当有0.1molNa+通过过离子交交换膜，，X电极极上析出出标准状状况下气气体1.12LC5.一种燃料料电池中中发生的的化学反反应为：：在酸性性溶液中中甲醇与与氧气作作用生成成水和二二氧化碳碳。该电电池负极极发生的的反应是是()A．CH3OH(l)+O2(g)===H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-B．O2(g)+4H+(aq)+4e-===2H2O(l)C．CH3OH(l)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-D．O2(g)+2H2O(l)+4e-===4OH-C【解析】】甲醇与氧氧气反应应的氧化化还原反反应方程程式为：：2CH3OH+3O2―→2CO2+4H2O，化合价价升高的的元素为为甲醇中中的C元素，所所以在负负极上甲甲醇失去去电子而而放电，，在该极极上的电电极反应应式为：：CH3OH(l)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-。6.(2011·长沙沙市一中中高三月月考)固体氧化化物燃料料电池(SOFC)以以固体氧氧化物作作为电解解质。其其工作原原理如下下图所示示，下列列关于固固体燃料料电池的的有关说说法正确确的是(A．电极极b为电电池负极极，电极极反应式式为O2+4e-===4O2-B．固体体氧化物物的作用用是让电电子在电电池内通通过C．若H2作为燃料料气，则则接触面面上发生生的反应应为H2+2OH--4e-===2H++H2OD．若C2H4作为燃料料气，则则接触面面上发生生的反应应为C2H4+6O2--12e-==