原电池和化学电源复习学案.docx

第4页化学能与电能一、原电池1、概念：2、工作原理：3、构成条件：4、规律负极： 电子，价 ，吸引 离子；正极： 电子，价 ，吸引 离子。正、负极的判断：a、b、c、d、e、 闭合回路的形成负极失电子总数=正极得电子总数原电池电极反应式书写一般规律：总改简减反5、设计原电池已知总反应Cu2HH2O2=Cu22H2O二、常见的化学电源1、一次电池酸性锌锰电池：Zn+2MnO22NH4Cl=ZnCl2Mn2O32NH3 H2O二次电池四个电极一般规律：负极： 电子，价 ，吸引 离子；正极： 电子，价 ，吸引 离子阴极：吸引 离子， 电子，价 ；阳极：吸引 离子， 电子，价 。镍镉电池：Cd2NiO(OH)2H2O放电充电 Cd(OH)22Ni(OH)2高铁电池：3Zn2K2FeO48H2O 放电充电3Zn(OH)22Fe(OH)24KOH3、燃料电池氢氧燃料电池：a、总反应：2H2O2H2SO42H2O b、总反应：2H2O2KOH2H2O甲烷燃料电池a、总反应：CH42O2H2SO4CO22H2Ob、总反应：CH42O22KOHKOHK2CO33H2O乙醇燃料电池a、酸性溶液碱性锌锰电池Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)锌银电池 ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2 其他碱性金属电池FeNiO22H2O=Ni(OH)2Fe(OH)2 3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)24KOH Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2由可归纳总结一般碱性金属电池电极反应式书写规律：负极：MnenOH=M(OH)n正极：总反应负极锂电池a、LiFePO4=LiFePO4b、 LiLiMn2O4=Li2Mn2O4c、0.45LiLi0.55COO2=LiCOO2 d、0.5LiLi0.35NiO2=Li0.85NiO2 由可归纳总结一般锂电池电极反应式书写规律：负极：nLine=nLi正极：总反应负极2、二次电池铅蓄电池： PbPbO22H2SO4放电充电 2PbSO42H2Ob、碱性溶液肼（N2H4）燃料电池a、酸性溶液b、碱性溶液熔融金属氧化物燃料电池： CH42O2(由O2导电)熔融Y2O3、ZrO2CO22H2O 熔融碳酸盐燃料电池： 正极通入O2和CO2 2COO2(由CO32导电)熔融Li2CO32CO2熔融硝酸盐（NaNO3）燃料电池： 石墨电极I通入O2和N2O5石墨电极通入NO2总反应：燃料电池电极反应式书写一般规律：a、所有燃料电池正极反应均为O2参与的反应b、 酸性：电解质溶液 碱（中）性： 固体氧化物传导O2： CO32：正极 熔融盐传导 NO3： 质子交换膜：【典型例题】1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是 A原电池放电时，负极上发生反应的物质是ZnB负极发生反应是Zn+2OH2e=Zn(OH)2C工作时，负极区溶液PH减小，正极区PH增大D溶液中OH向正极移动，K+、H+向负极移动2、（11福建）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 （ ）A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反应为：2Li2H2O=2LiOHH23、（10安徽）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2 + O2 = 2H2O，下列有关说法正确的是 （ ） A电子通过外电路从b极流向a极 Bb极上的电极反应式为：O2 +2H2O + 4e= 4OHC每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2DH+由a极通过固体酸电解质传递到b极4、（08江苏）镍镉（NiCd）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)2e+ 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5（2008广东卷）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li放电充电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是A可加入硫酸以提高电解质的导电性 B放电时电池内部Li+向负极移动.C充电过程中，电池正极材料的质量减少 D放电时电池正极反应为：FePO4+Li+e-=LiFePO46（2007天津理综）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为CoO2 + LiC6 放电充电 LiCoO2 + C6，下列说法正确的是NaAlCl4多孔Ni/NiCl2钠离子导体液态金属钠钢壳A充电时，电池的负极反应为 LiC6 e = Li+ + C6B放电时，电池的正极反应为 CoO2 + Li + e = LiCoO2 C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低2013高考全国卷11“ZEBRA”蓄电池的结构如右图所示，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正极反应式为：NiCl2+2eNi+2Cl D钠离子通过钠离子导体在两电极间移动2015高考全国I卷11微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O（14全国212）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（ ）Aa为电池的正极 B电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi C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【难题】2013高考全国卷28 (15分) 二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应： (i)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H 190.1kJmol1(ii)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H249.0kJmol1 水煤气变换反应：(iii)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H341.1kJmol1 二甲醚合成反应： (iv)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H424.5kJmol1 回答下列问题： (2)分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响 。 (3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。t/10090807060504030I I I I I I I I I I I I I260 270 280 290 300 310 320CO转化率CH3OCH3产率转化率或者产率/% (4)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 。(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量 密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E (列式计算。能量密度电池输出电能/燃料质量，l kWh3.6106J)。答案 (2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应()平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应()消耗部分CO(3)2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJmol1该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大(4)反应放热，温度升高，平衡左移 (5)CH3OCH33H2O12e=2CO212H12(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1