原电池 化学电源(教学设计)-2017届高三化学一轮复习(2)

2019-04-16 15:13

2、可充电电池规律总结

(1)对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应 (2)对可充电电池电极极性和材料的判断:

判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。

若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。 (3)对溶液中离子的移动方向判断:

放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极; 充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 (4)可充电电池充电时与电源的连接:

可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连。 (5)对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断:

可根据电极反应式进行分析,

放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化; 放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原。 (6)可充电电池电极反应式的书写方法:

书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。 书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:

第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;

第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存); 第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。

[来源:Zxxk.Com]

充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。

?典例精讲?

【例1】下列有关说法中错误的是 ( )

A.某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质,两极分别通入CO和O2,则通入CO的一极为负极,电极反应式为CO-2e-+CO32-=2CO2

B.Zn粒与稀硫酸反应制氢气时,为加快反应速率,可在反应过程中滴加几滴CuSO4溶液

C.根据自发氧化还原反应Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O设计原电池,可在常温下用铜和铁作电极,使用浓硝酸作电解质溶液

D.原电池中电子从负极出发,经外电路流向正极,再从正极经电解液回到负极构成闭合回路 【答案】D

【解析】A.某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质,两极分别通入CO和O2,通入燃料CO的一极是负极,

电极反应式为CO-2e-+CO32-=2CO2,A正确;B.Zn置换出Cu后与CuSO4溶液一起构成原电池,反应速率加快,B正确;C、在反应Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O中,Cu被氧化,应为原电池的负极,电解反应为:Cu-2e-=Cu2+,NO3-得电子被还原生成NO2,应为原电池正极反应,正极材料为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料,电解质溶液为浓硝酸,C正确;D、放电时,电子不进入电解质溶液,电解质溶液中通过离子定向移动形成电流,D错误,答案选D。

【例2】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:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH,下列说法错误的是 ( ) A.电池工作时,锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为:2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH C.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 g 【答案】C

【解析】A.根据电池总反应式,锌化合价在反应后升高,失去电子,正确;B.负极反应式为Zn(s)+2OH

-2e===Zn(OH)2(s),总反应式减去负极反应式得,电池正极的电极反应式为:2MnO2+2H2O+2e

--

=2MnOOH+2OH,正确;C.根据原电池工作原理知,电子应从负极经外电路流向正极,错误;D.根据负极电极反应Zn(s)+2OH-2e===Zn(OH)2(s)知,外电路中每通过0.2 mol 电子,锌的质量理论上减少6.5 g ,正确。

?考题精练?

1.下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是 ( )

A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B.干电池在长时间使用后,锌筒被破坏

C.铅蓄电池工作过程中,每通过2mol电子,负极质量减轻207g D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案】C

【解析】A、干电池是一次性电池,铅蓄电池是可充电电池属于二次电池,氢氧燃料电池属于燃料电池,故

A正确;B、在干电池中,Zn作负极,被氧化,故B正确;C、铅蓄电池工作过程中,硫酸铅在负极上析出,该极质量应该增加而非减小,故C错误;D、氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内,且工作的最终产物是水,故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,故D正确;答案为C。

2.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电

时的电极反应式为

负极反应:C6Li-xe-=C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料) 正极反应:Li1-xMO2+xLi++x e-=LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物) 下列有关说法正确的是 ( ) A.锂离子电池放电时电池反应为LiMO2+C6Li1-x=C6Li+Li1-xMO2 B.锂离子电池充电时电池内部Li+向负极移动 C.锂离子电池放电时电池内部电流从负极流向正极 D.锂离子电池充电时阳极反应为C6Li1-x+xLi++xe-=C6Li【答案】B

【解析】A.锂离子电池放电时是原电池,由所给电池正负极反应式加合得电池的总反应式为C6Li+Li(1-x)

MO2=LiMO2+C6Li(1-x),故A错误;B.锂离子电池充电时是电解池,电池内部Li+向负极移动,故B正确;C.在锂离子电池放电时,电池外部电流方向由正极流向负极,电池内部的阳离子向正极移动,阴离子向电源的负极移动,故C错误;D.锂电池充电时阴极发生还原反应,生成锂的单质,与原电池

+-的负极反应相反,反应的电极反应式为C6Li1-x+xLi+xe=C6Li,阳极发生氧化反应,应该是失电子,故

[来源:Z§xx§k.Com]

D错误,故选B。


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