2013届高考化学总复习（第1轮）广东专版课件：第9章 第29讲 化学电源.ppt

1、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+2H2O Cd(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

2、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

3、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

4、 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()Aa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，1 mol二甲醚被氧化时就有6 mol电子转移D【解析】由电池总反应式可知：二甲醚发生氧

5、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，1 mol二甲醚被氧化时就有12 mol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O

6、H-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 可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质时，正极反应都为O2+2H2O+4e-=4OH-B 以 NaOH溶 液 为 电 解 质 时，负 极 反 应 为：Al+3OH-3e-=Al(OH)3C以NaOH溶液为电解质时，电池在工作过程中电解质的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A为：Al+4OH-

7、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+1.(2011新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电

8、池的说法不正确的是()A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB 电 池 放 电 时，负 极 反 应 为 Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2OC【解析】解答本题时应注意电池放电时为原电池，失去电子的为负极反应；充电时为电解池，失去电子的为阳极反应。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

9、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)一种充电电池放电时的电极反应为：H2+2OH-2e-=2H2O，NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是()AH2O的还原BNiO(OH)的还原CH2的氧化DNi(OH)2的氧化D【解 析】由 题 意 知，电 池 总 反 应 为H2+2

10、NiO(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江苏卷)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()A该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化3.(2010江苏卷)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()C【解析】本题主要

11、考查的是电化学知识。A项，在该装置系统中，有四种能量转化的关系，即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化；B项，装置Y为氢氧燃料电池，负极电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；C项，相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生；D项，在反应过程中，有能量的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化。综上分析可知，本题选C项。DA闭合K时，钠离子从右到左通过离子交换膜B闭合K时，负极反应为3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+5.(2012湖南师大附中高三月考)下图装置()是一种可充电电池的示意图，装置()为电解池的示意图。装置()的离子交换膜

12、只允许Na+通过。已知充、放电的化学反应方程式为：2Na2S2+NaBr3 Na2S4+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5.(2012湖南师大附中高三月考)下图装置()是一种可充电电池的示意图，装置()为电解池的示意图。装置()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+NaBr3 Na2S4+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K时，X电极的电极反应式为2Cl-2e-=Cl2D闭合K时，当有0.1 mol Na+通过离子交换膜，X电极上析出标准状况下气体1.12 LA

13、C6.(2011安徽省省级示范高中联考)目前市场上主流手机所配的电池基本上都是锂离子电池。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料，组成为C6Li，其中碳作为金属锂的载体，电解质为一种能传导Li+的有机导体或高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：0.45Li+Li0.55CoO2 LiCoO2下列说法不正确的是()放电充电A放电时电池内部Li+向负极移动B该电池不能选用水做溶剂的电解质C放电时，正极的电极反应式：0.45Li+Li0.55CoO2+0.45e-=LiCoO2D充电时，外接电源的正极与电池上标注“+”的电极连接A【解析】该电池的负极反应：0.45Li-0.45e-=0.45Li+，用电池总反应减去负极反应，可以得电池的正极反应为：0.45Li+Li0.55CoO2+0.45e-=LiCoO2，C说法正确；由于电池负极是锂单质，所以不能用含水的电解质，B说法正确；电池放电时，内部Li+由负极移向正极A说法错误；充电时电池正极将发生氧化反应，所以电池“+”与电源正极相连，D说法正确。