1、化學電源新型電池疑點解洞*一、一次電池1 定義：一次電池的活性物質(發生氧化復原反響的物質)消耗到一定程度，就不能使用了. 次電池中電解質溶液制成膠狀，不流動，也叫干電池常用的有普通的鋅錳干電池、堿性 鋅錳電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等.2.常見的一次電池：1普通鋅錳干電池鋅錳干電池是最常見的化學電源，分酸性堿性兩種.干電池的外殼(鋅)是負極，中間的碳棒是正極，在碳棒的周圍是細密的石墨和去極化劑MnO的混合物，在混合物周圍再裝入以NHCI溶液浸潤ZnCI2, NHCI和淀粉或其他填充物(制成糊狀物).為了防止水的蒸發， 干電池用蠟封好.干電池在使用時的電極反響為：- 2+負極：Zn-2e =Zn

2、正極：2NH+2e +2M nO=2NH+MnQ+H2O總反響：Zn+2Mn O+2NH =MnQ+2NH+Z n +HO2堿性鋅錳干電池負極：Zn+2OR2e-=Z n(OH)2正極：2Mn O+2H2O+2e=2M nO OH+2OH總反響：Zn+2 Mn O+2HO=2M nO OH+Z n(OH)3銀一鋅電池電子手表、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的，它們所用的電池體積很小， 有“紐扣電池之稱. 它們的電極材料是 Ag2O和Zn,所以叫銀一鋅電池.電極反響和電池反響是：負極：Zn+2OR2e- =Z n(OH)2正極：Ag2O+HO+2e =2Ag+2OH總

3、反響：Zn+A°O+HO=Z n(OH)a+2Ag利用上述化學反響也可以制作大電流的電池，它具有質量輕、體積小等優點.這類電池已用于 宇航、火箭、潛艇等方面.4鋰-二氧化錳非水電解質電池以鋰為負極的非水電解質電池有幾十種， 其中性能最好、 最有開展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質電池，這種電池以片狀金屬及為負極，電解活性Mn02作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質溶液，以聚丙烯為隔膜， 電極反響為：負極反響：Li-e -=Li +正極反響：+-MnO2+Li +e-=LiMnO2總反響： Li+Mn02=LiMn02該種電池的電動勢為 2.69V ，重量

4、輕、體積小、電壓高、比能量大，充電 1000 次后仍能維 持其能力的 90%，貯存性能好，已廣泛用于電子電腦、無線電設備等5鋁- 空氣 -海水電池1991年，我國首例以鋁 -空氣- 海水為材料組成的新型電池用作航海標志燈該電池以取之不 盡的海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流工作原理：負極：4AI-12e -4AI3+正極：3Q+6H2O+12 e-120H總反響： 4AI+302+6H204AI0H 3特點：這種海水電池的能量比“干電池高 20-50 倍6高能電池 -鋰電池該電池是 20世紀 70年代研制出的一種高能電池 由于鋰的相對原子質量很小， 所以比容 量單位質量電極材料

5、所能轉換的電量特別大， 使用壽命長， 適用于動物體內 如心臟起搏器因鋰的化學性質很活潑，所以其電解質溶液應為非水溶劑如作心臟起搏器的鋰-碘電池的電極反響式為： 負極： 2Li-2e -2Li + 正極： I 2+2e-2 I -總反響式為： 2Li+I 22LiI二、二次電池1定義： 二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質獲得再生這類電池 可以屢次重復使用2常見的二次電池： 1鉛蓄電池是最常見的二次電池，它由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2，負極板上覆蓋有Pb,電解質是HkSQ.鉛蓄電池放電的電極反響如下：負極： Pb+SO42-2e-=PbSO4 氧化反響

6、2- + -正極：PbO+SO-十 4H+2e-=PbSO+2H2O復原反響總反響：Pb+PbO+2HbSO=2PbSO十 2H2O鉛蓄電池充電的反響是上述反響的逆過程：陰極： PbSO4+2e-=Pb+SO42-( 復原反響 )- 2- +陽極：PbSG+2HO-2e-=PbO+SO -十 4H(氧化反響)總反響：2PbSQ十 2fO=Pb+PbO+2H2SQ可以把上述反響寫成一個可逆反響方程式：Pb+PbO+2H2SQ?2PbsQ4十 2HQ2堿性鎳-鎘電池：該電池以 Cd和NiO(OH)作電極材料，NaOH乍電解質溶液.負極： Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2正極： 2NiO(OH)

7、+2H2O+2e-=2Ni(OH) 2+2OH-總反響式為： Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH2)+2Ni(OH) 2 從上述兩種蓄電池的總反響式可看出，鉛蓄電池在放電時除消耗電極材料外，同時還消耗電解質硫酸，使溶液中的自由移動的離子濃度減小，內阻增大，導電能力降低.而鎳-鎘電池在放電時只消耗水，電解質溶液中自由移動的離子濃度不會有明顯變化，內阻幾乎不變，導 電能力幾乎沒有變化. 3氫鎳可充電池：該電池是近年來開發出來的一種新型可充電池，可連續充、放電500 次，可以取代會產生鎘污染的鎳 -鎘電池.負極： H2+2OH-2e - =2H2O正極： 2NiO(OH)+2H2O+2e-

8、=2Ni(OH)2+2OH-總反響式為： H2+2NiO(OH)=2Ni(OH) 2三、燃料電池又稱連續電池：一般以天然燃料或其它可燃物質如H、CH等作為負極反響物質，以C2作為正極反響物質而形成的.燃料電池體積小、質量輕、功率大，是正在研究的新型電池 之一.1氫氧燃料電池主要用于航天領域，是一種高效低污染的新型電池，一般用金屬鉑(是一種惰性電極，并具有催化活性)或活性炭作電極，用 40%的KOH溶液作電解質溶液其電極反 應式為：負極： 2H2+4OH-4e-=4H 2O正極： O2+2H2O+4e-=4OH-總反響式為： 2H2+O2=2H2O2甲烷燃料電池用金屬鉑作電極，用KOH溶液作電解

9、質溶液.- 2-負極： CH4+10OH-8e-=CO3 2-+7H2O正極： 2O2+4H2O+8e-=8OH-總反響式為： CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3甲醇燃料電池是最近摩托羅拉公司創造的一種由甲醇和氧氣以及強堿作為電解質溶液的新型電池，電量是現有鎳氫電池或鋰電池的10倍.2負極：2CH4O+16OHl2e-=2CO -+12H2O正極：3C2+6H2O+12e =120H2總反響式為：2CHO+3O+4OH=2CO +6H2O4固體氧化物燃料電池該電池是美國西屋公司研制開發的，它以固體氧化鋯-氧化釔為電解質，這種固體電解質在高溫下允許O"在其間通過.負極：2

10、Hb+2Q-4e-=2H2O2-正極：O2+4e-=2O總反響式為：2H2+Q=2H2O5熔融鹽燃料電池：該電池用Li 2CO和的NCO熔融鹽混合物作電解質，CO為陽極燃氣，空氣與 CQ的混合氣為陰極助燃氣，制得在650°C下工作的燃料電池熔融鹽燃料電池具有高的發電效率.2負極：2CO+2CO-4e-=4CO2正極：Q+2CO4e-=2CQ -總反響式為：2CO+O=2CO。【重難點指數】【重難點考向一】新型二次電池【例1】高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩定的放電放電電壓.高鐵電池的總反響為3Zn+2KzFeO4+8H2 3Z n(OH)2+2F

11、e(OH)3+4KO H以下表達不正確的選項是()放電A. 放電時負極反響為：Zn-2e-+2O Zn (OH)2充電B. 充電時陽極反響為：Fe(OH)3-3e -+5OHFeO-+4H2OC. 放電時每轉移 3mol電子，正極有 1mol KzFeO被氧化D. 放電時正極附近溶液的堿性增強【答案】C【解析】蒙根將電池的總反響可知高鐵電池放電時必定是鋅在員極失去電子，電極反響式為zumir如伽)“故A正確宇氏充電時陽扱發生失電子的氧化反響，即反響芮；F日伽)牯+50E=Fe(V*恥，故3正確；C.放電時正極反響為F如+崛0+牯=視(011)屋0口每蒔 移3bo1電子，正扳有1耐1屁F珂被還扁

12、故U錯誤汕放電時.正極反響為耳肓十十3薩丟(皿)?十5吋, 生成氫氧根離子，堿性姜増強，故D正確；應選6【重難點點睛】根據電池的總反響可知，高鐵電池放電時必定是鋅在負極失去電子，電極反響式為 Zn-2e-+2OH=Z n(0H)2，高鐵酸鈉在正極得到電子，電極反響式為Fe2+4HzO+3e =Fe(OH)3+5OH，根據電極反響式可判斷電子轉移的物質的量與反響物之間的關系，充電時，陽極上氫氧化鐵轉化成高鐵酸鈉，電極反響式為Fe(OH)3+5OH=FeQ2+4H2O+3e，陽極消耗 0H離子，堿性要減弱。【重難點考向二】新型燃料電池【例2】查處酒后駕駛采用的“便攜式乙醇測量儀以燃料電池為工作原理

13、，在酸性環境中，理論上乙醇可以被完全氧化為CO,但實際乙醇被氧化為X,其中一個電極的反響式為：CHCHOH-2e- X+2H .以下說法中正確的選項是 ()A. 電池內部H+由正極向負極移動B. 另一極的電極反響式為：Q+4e-+2HO=4OHC. 乙醇在正極發生反響，電子經過外電路流向負極D. 電池總反響為：2CHCH0H+S 2CHCHO+22O【答案】D【解析】A.原電池工作時，陽離子向正極移動，故A錯誤；B.電解質溶液呈酸性，正極反響式為C2+4e-+4Hh=2H2O,故B錯誤；C.原電池工作時，電子由負極經外電路流向正極，故C錯誤；D .由 CHCHOH-2e宀X+2HI可知，X 應

14、為 CHCHO,那么 電池總反響為 2CHCHOH+A2CHCHO+2HO 故 D 正確；應選 Db【名師點睛】以化學電源新型電池為載體考查原電池原理，醇酸性燃料電池中，乙醇被氧化，應為電池負極，正極上氧氣得電子和氫離子反響生成水，電極反響式為0+46+4420,由 CHCHOH-2ef X+2HI可知，X應為 CHCHO 應為 2CHCHOH+42CHCHO+2HO,原電池工作時，電子由負極經外電路流向正極；易錯選項是B,寫電極反響式時要注意結合溶液的酸堿性；在酸性溶液，生成物中不能有氫氧根離子生成；在堿性溶液中，生成物中不能有氫離子生成。【重難點考向三】電化學原理的綜合應用【例3】將鉑電極

15、放置在 KOH溶液中，然后分別向兩極通入 CH4和Q,即可產生電流，此裝置稱為甲烷燃料電池以下表達中正確的選項是 通入CH的電極為正極 正極的電極反響式為： Q+2H2O+4e=4OH 通入 CH的電極反響式為： CH+2C2+4e-=CG+2H2O 負極的電極反響式為： CH+10OH-8e- =CO- +7H2O 放電時溶液中的陽離子向負極移動 放電時溶液中的陰離子向負極移動A. B.C.D.【答案】C【解折】甲烷燃料電池中甲烷失電子為閔拓頡錯誤$利性條件下，正概上氧氣得電子生咸氫氧根離 子，其電極斥應式為3処帖4滬40故正確$甲烷燃料電池負極是甲烷失電子，堿性條件T生成 碳酸離子，所臥員

16、極的電極反響式為；謳十垃臨-3電廣£氐4故誤甲烷燃料電池負扱是甲 烷央電壬 補性條件T生成磯酸離子所以員極的電極反響式為；俎心W甩poJwhd故正甌 固原電池工作時，電解腕容液中，陽離子向正極珞亦陰高子向員極移動所法錯誤，正確 故正確的有；應選【名師點睛】 考查堿性甲烷電池的工作原理，具體分析：甲烷燃料電池中甲烷失電子為負極； 正極上氧氣得電子生成氫氧根離子；甲烷燃料電池負極是甲烷失電子，堿性條件下生 成碳酸根離子；甲烷燃料電池負極是甲烷失電子，堿性條件下生成碳酸根離子；原 電池工作時，電解質溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。1 .某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li 2CO、K2

17、CO為電解質，以 GHw為燃料時，該電池工作原理如圖.以下說法正確的選項是 A. a 為 C4Ho, b 為 COB. 在熔融電解質中， CO2-向正極移動C. 此電池在常溫時也能工作D. 通入丁烷的一極是負極，電極反響為：C4Ho-26e-+13C32-=17CT +5H2O【答案】【解析】眼鑑料電池中通入燃科的電極是負扱、通入氧化劑的電極是正楊 根據電子流帥小左邊電極是 員根、右邊電柢是正極所tu是QH耐b対m故山錯誤；B.原電池敢電時碳鹼根禽子向員極移 動故B錯誤；C.電解質為烤融碳酸鹽，需要高溫條件.故C錯誤；D逋人丁烷的一極是負帆岌 生咲:電子的氧化反站電概反響為關廠血P恥0二17g

18、 t +肚6故DJE爲應選嘰【名師點睛】該原電池為甲烷燃料電池，根據圖象中電子流向知，左邊電極為負極、右邊電極為之間，通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以a為丁烷、b為O2,負極反響式為 GHo-26e-+13CO2-=17COf +5H2Q 正極反響式為 Q+2CO+4e-2CQ2-，據此分析 解答。2 空間實驗室“天宮一號的供電系統中有再生氫氧燃料電池(RFC), RFC是一種將水電解技術與氫氧燃料電池技術相結合的可充電電池如圖為RFC工作原理示意圖以下有關說法正確的選項是()B. b電極上發生的電極反響是：4H2Q+4e=2H4 +40H-C. c電極上進行復原反響，B池中

19、H+的可以通過隔膜進入 A池D. d電極上發生的電極反響是：Q2+4H+4e-=2H2Q【答案】C【解析】電解池中的電極反響為：b電極為陽極失電子發生氧化反響：4OFMe-=2HO+Qf; a電極為陰極得到電子發生復原反響：4b+4e-=2H2f ;原電池中是酸性溶液，電極反響為：d為負極失電子發生氧化反響：2H2-4e-=4H ; c電極為正極得到電子發生復原反響：Q+4Hf+4e=2H2，故A錯誤；B. b電極上發生的電極反響是 4QH-4e =20+0f;故B錯誤；C. c電極上進行復原反響， B池中的H+可以通過隔膜進入 A池，故C正確；D. d電極上發 生的電極反響是：2H2-4e-

20、=4H+;故D錯誤；應選 G【名師點睛】考查了化學電源新型電池，主要考查原電池和電解池的工作原理，電極判斷，電極反響，關鍵是原電池中電解質溶液是酸性環境，依據圖示ab電極是電解池的電極，由電源判斷a為陰極產生的氣體是氫氣，b為陽極產生的氣體是氧氣；cd電極是原電池的正負極，c是正極，d是負極；電解池中的電極反響為：b電極為陽極失電子發生氧化反響：4OH-4e-=2HzO+Of; a電極為陰極得到電子發生復原反響： 4H+4e-=2H4 ;原電池中是酸 性溶液，電極反響為：d為負極失電子發生氧化反響： 2H2-4e-=4Hh; c電極為正極得到電子 發生復原反響：Q+4H+4e=2H2O結合電極

21、上的電子守恒分析計算。3有人設計出利用 CH和Q的反響，用鉑電極在 KOH溶液中構成原電池電池的總反響類似于CH在Q中燃燒，那么以下說法正確的選項是 每消耗1mol CH4可以向外電路提供 8mole- 負極上 CH失去電子，電極反響式 CH+10OH8e-=CO2-+7H2O 負極上是O2獲得電子，電極反響式為C2+2H2O+4e=4OH 電池放電后，溶液 pH不斷升高A. B.C.D.【答案】A【解祈】工通入血的電極為員慎 電極反響為:ClL+lWH-8e-=COZ+7EO,毎消耗1迪噩可以冋外電路提 供3wle-j故正確：通人血的電極為負極失電子反響氧化Sffi；電極反響対: CHMOO

22、IMrcChF比6故正確；通入氧氣的一極対原電池的正根，得到電子發生復原反響 0汁施0+牯二40眄故錯誤$電池反響式為；乜訊+船丸0+地山隨看反響的進行，濬浹中氫氧 根離子不斷減少爲潘期不斷減卜所決該電池使用一股時間后應?卜充腕H故錯誤；應選乩【名師點睛】堿性甲烷燃料電池，具有復原性的甲烷為原電池的負極，發生氧化反響，電極反 應式為 CH+10OR8e-=CO2-+7H2O,通入氧氣的一極為原電池的正極，發生復原反響，電極 反響式為Q+2H2O+4e=4OH,原電池工作時，電子從負極經外電路流向正極，電解質溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。4. 一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔丫2。的氧化鋯ZrO 2晶體，在熔融狀態下能傳導了 .以下對該燃料電池說法正確的選項是A. 在熔融電解質中，了由負極移向正極2B. 通入丁烷的一極是正極，電極反響為：2GHw+26e-+13O-=4CQ+5H2OC. 通入空氣的一極是負極，電極反響為：Q+4e-=2O2