高中化学 第04章 电化学基础 专题42 化学电源试题 新人教版选修4Word文档下载推荐.docx

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Zn+2MnO2+2H2O

2MnOOH+Zn（OH）2。

（3）特点

碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。

2．锌银电池

（1）基本构造及工作原理

_______________________________________；

Zn+Ag2O+H2O

Zn（OH）2+2Ag。

比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。

3．锂电池

（1）基本组成负极：

________，正极：

MnO2、CuO、FeS2等，电解质：

非水溶剂。

（2）特点比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长。

三、二次电池（以铅蓄电池为例）

汽车蓄电池

1．基本构造

2．工作原理

（1）放电过程：

负极：

正极：

PbO2+4H++

+2e−

PbSO4+2H2O；

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O。

（2）充电过程：

阴极：

______________________（_______反应）；

阳极：

PbSO4+2H2O−2e−

（________反应）；

2PbSO4+2H2O

Pb+PbO2+2H2SO4。

（3）铅蓄电池的充、放电过程：

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O

3．铅蓄电池的优缺点

（1）优点：

可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。

（2）缺点：

比能量低、笨重、废弃电池污染环境。

四、燃料电池（以酸性氢氧燃料电池为例）

电池反应：

H2+

O2

H2O。

3．特点

①能量转换率高，污染小。

②电极本身不包含________，只是一个催化转化元件。

③工作时，________和________连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，________不断地被排除。

一、1．化学能变成电能2．充电失去电子得电子3．

（1）单位质量或单位体积

（2）单位质量或单位体积（3）可储存时间

二、1．

（2）Zn+2OH−−2e−

Zn（OH）22．

（2）Zn+2OH−−2e−

Zn（OH）2

Ag2O+2e−+H2O

2Ag+2OH−3．

（1）锂

三、2．

（1）Pb+

−2e−

PbSO4

（2）PbSO4+2e−

Pb+

还原氧化

四、2．H2−2e−

2H+

O2+2H++2e−

H2O

3．②活性物质③燃料氧化剂生成物

原电池电极反应式的书写

1．书写要遵循的原则

原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。

弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。

正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。

2．电极反应式的书写类型

（1）根据装置书写电极反应式。

首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。

（2）给出总反应式，写电极反应式。

各类电极反应式的一般书写步骤为：

①列出物质，标电子的得失；

②选离子，配电荷；

③配个数，巧用水；

④两式加，验总式。

以2H2＋O2

2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下：

◆负极反应式的书写

①根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为H2，转移电子数为4e－：

2H2－4e－

4H＋。

②根据电解质溶液的酸碱性，用H＋或OH－或其他离子配平，使两边电荷总数相等：

2H2－4e－＋4OH－

4H2O。

注意啦：

在碱性溶液中，电极反应式不出现H＋。

③利用H2O使两边的元素守恒，即得：

◆正极反应式的书写

①O2＋4e－

2O2－。

②O2＋4e－＋2H2O

4OH－，注意在碱性溶液中提供H＋使O2－变为OH－的是水，要写成化学式的形式。

将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。

（3）可充电电池电极反应式的书写

书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；

原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；

原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。

（4）给出电极反应书写总反应方程式

根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。

注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2+和

，要写成反应后的物质如H2O、PbSO4。

解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。

依据氧化还原反应：

2Ag+（aq）+Cu（s）Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示：

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是________；

电解质溶液Y是________；

（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为_______________________________________；

X电极上发生的电极反应为________________；

（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。

【解析】由电池反应2Ag+（aq）+Cu（s）Cu2+（aq）+2Ag（s）可知：

Cu−2e−Cu2+发生氧化反应，所以负极材料必须选择Cu。

外电路电子从负极出发，流向正极，因此电子从铜极出发流向银极。

【答案】

（1）CuAgNO3溶液

（2）正Ag++e−

AgCu−2e−Cu2+（3）铜银

1．下列有关化学电源的说法中正确的是

A．化学电源只能将化学能转化为电能

B．燃料电池能将全部化学能转化为电能

C．二次电池又叫蓄电池,它放电后可再充电使活性物获得再生

D．一次电池包括干电池和蓄电池

2．下列化学电源属于绿色电池的是

A．干电池B．镍镉电池C．锌锰电池D．氢氧燃料电池

3．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。

碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn（OH）2

下列说法中，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

MnO2＋2H2O＋2e－===Mn（OH）2＋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0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g

4．下图装置为利用甲烷燃料电池电解NaCl和酚酞的混合溶液的示意图，下列说法不正确的是

A．电极M为负极，发生氧化反应

B．N极的电极反应为：

O2+4e−+2H2O4OH−

C．工作时铁电极附近溶液先变红

D．图中H为CO2，可以循环利用

5．高铁电池是以高铁酸盐（K2FeO4、BaFeO4等）为材料的新型可充电电池，这种电池能量密度大、体积小、重量轻、污染低。

这种电池的总反应为：

3Zn+2+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH−。

下图是高铁电池与普通的高能碱性电池的使用电压对比。

下列有关高铁电池的判断不正确的是

A．放电过程中正极区域电解液pH升高

B．放电时负极反应式为：

Zn+2H2O−2e−Zn（OH）2+2H+

C．充电时，每转移3mol电子，则有1molFe（OH）3被氧化

D．高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长

6．[2018新课标3卷]一种可充电锂-空气电池如图所示。

当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。

下列说法正确的是

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2

7．[2018新课标2卷]我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：

3CO2+4Na2Na2CO3+C。

下列说法错误的是

A．放电时，ClO4－向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为：

3CO2+4e−＝2CO32－+C

D．充电时，正极反应为：

Na++e−＝Na

8．[2017新课标Ⅲ]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）。

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

1．【答案】C

【解析】化学电源工作时也有少量热量产生,故化学能也部分转化为热能,A项错误;

任何电池的效率都不能达到100%,燃料电池的能量转化率为80%左右,B项错误;

蓄电池并不是一次电池,故D项错误。

2．【答案】D

【解析】干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些毒性很强的重金属,会对土壤、水源造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害,氢氧燃料电池中反应产物是水,无污染。

3．【答案】C

4．【答案】B

【解析】在甲烷燃料电池中，通入CH4的M极为负极，发生氧化反应，故A项正确；

在N极空气中的O2得到电子，结合熔融碳酸盐做电解质，故正极反应为：

O2+4e−+2CO2

2

，B项错误；

图中铁接电源的负极做阴极，电极反应为：

2H++2e−

H2↑，局部显碱性，故铁电极附近先变红，C项正确；

甲烷燃料电池工作时，负极反应为：

CH4−8e−+4

5CO2+2H2O，由正、负极可知负极产生CO2，正极消耗CO2，故H为CO2且可以循环利用，D项正确。

5．【答案】B

【解析】放电时的正极反应式为

+4H2O+3e−

Fe（OH）3+5OH−，故正极区域电解液碱性增强，A项正确；

Zn（OH）2与H+不可能共存，且用总电极反应式减去正极反应式可得负极正确的反应式：

Zn+2OH−−2e−

Zn（OH）2，B项错误；

1molFe（OH）3被氧化为

时，转移3mol电子，C项正确；

由图像中的两个曲线对比可知高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长，D项正确。

6．【答案】D

点睛：

本题是比较典型的可充电电池问题。

对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。

本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。

放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：

放电的负极，充电时应该为阴极；

放电的正极充电时应该为阳极。

7．【答案】D

【解析】A．放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；

B．电池的总反应为3CO2+4Na

2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；

C．放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：

3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；

D．充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。

答案选D。

本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与发电关系的理解。

本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。

8．【答案】D

【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4，故A正确；

B．原电池工作时，转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B正确；

C．石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；

D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。

答案为A。