【高考】化学一轮复习讲义-电化学专题(3)化学电源(无答案)

PAGE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应负极：Zn−2e−Zn2+正极：2+2MnO2+2e−2NH3+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O负极：Zn+2OH−−2e−Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e−2MnOOH+2OH−总反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2特点优点：制作简单，价格便宜；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)负极材料：Zn电极反应：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。二次电池A.铅蓄电池是最常见的二次电池①放电时的电极反应负极：Pb(s)+(aq)−2e−PbSO4(s)(氧化反应)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e−PbSO4(s)+2H2O(l)(还原反应)总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)②充电时的电极反应阴极：PbSO4(s)+2e−Pb(s)+(aq)(还原反应)

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)(氧化反应)

总反应：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应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。二次电池充电时的电极连接：负极：CH3OH–6e−+8OH−===CO32−+6H2O②酸性电解质(H2SO4溶液为例)总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O正极：O2+4e−+4H+===2H2O负极：CH3OH−6e−+H2O===6H++CO2③熔融盐介质，如熔融的K2CO3总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正极：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)负极：CH3OH－6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2＋2H2O④掺杂Y2O3的ZrO3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O2－总反应：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O正极：O2＋4e－=2O2－负极：CH3OH－6e－＋3O2－=CO2＋4H2O说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。规律首先要分析介质是否参与总反应，然后写出总反应方程式，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COeq\o\al(2－,3)；固体氧化物转化为O2－)，写出正极反应，利用相减法(总反应－正极反应＝负极反应)，写出负极反应。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：4Al−12e−===4Al3+正极电极式：3O2+6H2O+12e−===12OH−总反应式：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.下列说法正确的是（）A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B．通过构成原电池，能将反应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应：Zn+Ag2O+H2O═Zn（OH）2+2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应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，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O=3MnO(OH)＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是()A．二氧化锰—石墨为电池正极B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O=Al(OH)3＋3NHeq\o\al(＋,4)C．OH－不断由负极向正极移动D．每生成1molMnO(OH)转移1mol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，电极反应为Zn+2OH﹣﹣2e﹣═ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e﹣═2Ag+2OH﹣下列叙述正确的是（）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2mole﹣，有232gAg2O被氧化D．Zn是负极，Ag2O是正极4．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断正确的是()A．K闭合时，d电极的电极反应式：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)B．当电路中通过0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向c电极迁移D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为负极5.2013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()A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．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、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法不正确的是（）A．电池工作时，a是正极B．电池工作时负极反应为：Li﹣e﹣=Li+，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．在此电池中加入硫酸可增加导电性7.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源．一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl﹣KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能．该电池总反应为：PbSO4+2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb．下列有关说法正确的是（）A．正极反应式：Ca+2Cl﹣﹣2e﹣=CaCl2B．放电过程中，Li+向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转8．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请回答下列问题：(1)放电时，负极反应式为____________________________，正极反应式为______________________________________。(2)充电时，阴极反应式为____________________________，阳极反应式为______________________________________。(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。回答下列问题：①该电池的正极反应式为_______________________________________，电池反应的离子方程式为_______________________________________。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，其放电时的反应是Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag。则该电池的负极材料是________，放电时正极的电极反应式为_____________________，放电时负极区的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。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－)，两极上发生的反应为A极：2H2＋2O2－－4e－=2H2O；B极：。电子流动的方向是________；假设该燃料电池工作时，每生成1molH2O(l)时产生的最大电能为240kJ，则该电池的能量转化效率为________(H2的燃烧热为285kJ·mol－1，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，其反应原理示意图如右图．下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（）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．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O2.一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂．电池总反应为：C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法正确的是（）A．a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．电池负极的电极反应为：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．已知该电池的总反应式为2H2+O2═2H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e﹣═，则下列推断正确的是（）A．负极反应式为H2+20H﹣﹣2e﹣═2H2OB．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．该电池供应2mol水蒸气，同时转移电子的物质的量为2molD．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，下列说法正确的是（）A．a为CH4，b为CO2B．CO32﹣向负极移动C．此电池在常温时也能工作D．正极电极反应式为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣5.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是()A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－6.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图所示。下列说法不正确的是()A．电极a为电池的负极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．电路中每流过4mol电子，在正极消耗44.8LH2SD．每17gH2S参与反应，有1molH＋经质子膜进入正极区7．(2018·保定模拟)液体燃料电池相比于气体燃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图所示，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。下列关于该电池的叙述正确的是()A．b电极发生氧化反应B．a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OC．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.用如图所示装置（熔融CaF2﹣CaO作电解质）获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛．下列说法正确的是（）A．电解过程中，Ca2+向阳极移动B．阳极的电极反应式为：C+2O2﹣﹣4e﹣═CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“+”接线柱是Pb电极9.NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是（）A．石墨I极为正极，石墨II极为负极B．Y的化学式可能为NOC．石墨I极的电极反应式为NO2+NO3﹣﹣e﹣═N2O5D．石墨II极上发生氧化反应10.镁﹣次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg+ClO﹣+H2O═Mg(OH)2+Cl﹣下列有关说法正确的是（）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．负极反应式：ClO﹣﹣2e﹣+H2O═Cl﹣+2OH﹣D．b电极发生还原反应，每转移0.1mol电子，理论上生成0.1molCl﹣11.“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：NiCl2+2e﹣═Ni+2Cl﹣D．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，其工作原理如图所示，图中固体电解质是Na+导体．下列叙述正确的是（）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极反应为Na2Sx﹣2e﹣=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．该电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，以下说法不正确的是（）A．放电时负极反应为：Zn﹣2e﹣+2OH﹣=Zn(OH)2B．放电时正极反应为：FeO42﹣+4H2O+3e﹣=Fe(OH)3+5OH﹣C．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.已知电池总反应为：Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)．下列说法正确的是（）A．放电时，Zn为负极，ZnO为正极，MnO2为催化剂B．放电时，该电池的正极反应为：MnO2+e﹣+H2O═MnO(OH)+OH﹣C．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动4.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（）A．充电过程是化学能转化为电能的过程B．充电时阳极反应：Ni(OH)2﹣e﹣+OH﹣═NiOOH+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．其电池总反应为：2CO32﹣+6H2O2CH3OH+3O2+4OH﹣，则下列说法正确的是（）A．放电时负极的电极反应为：2CH3OH+4OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+6H2OB．充电时电解质溶液的pH逐渐减小C．放电时正极的电极反应可表示为：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，其装置如图所示．电池反应为2Li+nS=Li2Sn．Li+可在固体电解质中迁移．下列说法不正确的是（）A．放电时，锂在负极上发生氧化反应B．放电时，正极的电极反应式为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应方程式是：Ni(OH)2＋M=NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－=6Ni(OH)2＋NOeq\o\al(－,2)下列说法正确的是()A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．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应式：H2O＋M＋e－=MH＋OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液8．已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2；锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S。有关上述两种电池说法正确的是()A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C．理论上两种电池的比能量相同D．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—空气电池如图所示，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。下列有关这种电池的判断正确的是()A．放电时，a为负极，充电时，a为阴极B．放电时，正极反应式为4OH－＋4e－=2H2O＋O2↑C．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应为：nLi＋Li1－nMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为：NiOOH＋MHM＋Ni(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是()A．锂离子电池放电时Li＋向正极迁移B．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－ne－=Li1－nMn2O4＋nLiC．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，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D.其它新型、高效环保电池1．环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是()A．NaCl的作用是增强溶液的导电性B．正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．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1molKIO3，消耗铝电极的质量为54g2.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应产生电流．电池总反应为：4Al+3O2+6H2O═4Al(OH)3，下列说法不正确的是（）A．正极反应式为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状