第二講原電池化學(xué)電源1、了解原電池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2、了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。一、原電池概念及原理1、原電池原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2、構(gòu)成條件及判斷一看反應(yīng)看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生（一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)）二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。三看是否形成閉合回路。形成閉合回路需三個(gè)條件：a.電解質(zhì)溶液；b兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液。圖示如下電極溶液本質(zhì)活潑性不同的金屬或非金屬導(dǎo)體（燃電極溶液本質(zhì)活潑性不同的金屬或非金屬導(dǎo)體（燃料電池的電極一般為惰性電極）兩極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路-有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生原電池工作原理示意圖以銅鋅原電池為例------鹽橋ZnyZ11SO4溶液CuLCuSO4溶液n1）反應(yīng)原理電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn—2e-===Zr?+Cu2++2e-===Cu反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由鋅片沿導(dǎo)線流向銅片電流方向由銅片沿導(dǎo)線流向鋅片電解質(zhì)溶液中離子流向電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽(yáng)離子向正極遷移鹽橋中離子流向鹽橋中含有飽和KCl溶液，K+移向正極，Cl-移向負(fù)極電池反應(yīng)方程式Zn+Cu2+二==Zn++Cu（2）兩個(gè)裝置的比較裝置I中還原劑Zn與氧化劑Cu2+直接接觸，易造成能量損耗；裝置II鹽橋原電池中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)，能避免能量損耗。3）原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示：e-沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生氧化反應(yīng)〕負(fù)極Zn-2e_=Zn24J不氧化反應(yīng)〕負(fù)極Zn-2e_=Zn24J不斷Zn-ZnSOCu正極還原反應(yīng)—11Cu2++2e-=Cu移向A電解質(zhì)溶液【說(shuō)明】①在原電池裝置中，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，陽(yáng)離子在正極上獲得電子，通過(guò)電路中的電子和溶液中的離子的移動(dòng)而形成回路，傳導(dǎo)電流，電子并不進(jìn)入溶液也不能在溶液中遷移。②原電池將一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng)分為兩個(gè)半反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，一般將兩個(gè)電極反應(yīng)中得失電子的數(shù)目寫(xiě)為相同，相加便得到總反應(yīng)方程式。陰離子要移向負(fù)極，陽(yáng)離子要移向正極。這是因?yàn)椋贺?fù)極失電子，生成大量陽(yáng)離子積聚在負(fù)極附近，致使該極附近有大量正電荷，所以溶液中的陰離子要移向負(fù)極；正極得電子，該極附近的陽(yáng)離子因得電子生成電中性的物質(zhì)而使該極附近帶負(fù)電荷，所以溶液中的陽(yáng)離子要移向正極。不參與電極反應(yīng)的離子從微觀上講發(fā)生移動(dòng)，但從宏觀上講其在溶液中各區(qū)域的濃度基本不變?！镜湫屠}1】【浙江省名校協(xié)作體2018屆高三上學(xué)期考試】全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S材料，電池反應(yīng)為：16Li+xS=8LiS(2WxW8)。下列說(shuō)法882x不．正．確．的是()電池工作時(shí)，a是正極電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Li-e-=Li+，外電路中流過(guò)0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性在此電池中加入硫酸可增加導(dǎo)電性【答案】D【解析】擬電池工作時(shí)，電解質(zhì)中U+向正極移動(dòng)，則丑是正極，故必正確：B.電池工作時(shí)員極反應(yīng)為:當(dāng)外電路流過(guò)0_02mol電子時(shí)，消耗的鋰0.02mob員極減重的質(zhì)量0.02molx7g/mol-0.14g,故E正確，C.硫作為不導(dǎo)電的物質(zhì)，導(dǎo)電性非常差，而石墨烯的特性是室溫下導(dǎo)電最好的材料，則石墨烯的作用主要是提高電極丑的導(dǎo)電性，故C正確；D.U能和加入的硫酸反應(yīng)，戢響原電池反應(yīng)，故D錯(cuò)誤;答案為D?！军c(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)離子的流向判斷原電池的正負(fù)極，由電池反應(yīng)16Li+xS=8LiS(2WxW8)可82x知負(fù)極鋰失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Li-e-=Li+，Li+移向正極，所以a是正極，發(fā)生還原反應(yīng)：S+2e-=S2-，S2-+2Li+=LiS，3LiS+2Li++2e-=4LiS，2LiS+2Li++2e-=3LiS，LiS+2Li++2e-=2LiS，根據(jù)電88828282626242422極反應(yīng)式結(jié)合電子轉(zhuǎn)移進(jìn)行計(jì)算?！具w移訓(xùn)練1】【貴州省貴陽(yáng)市普通高中2018屆高三8月摸底考試】鋅—空氣電池是金屬空氣電池的一種，電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)，反應(yīng)為：2Zn+O+4OH-+2HO=2Zn(OH)2-。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是224A.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.正極附近溶液的pH不斷減小C.OH-由鋅電極移向石墨電極D.Zn電極上發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e-+40H-=Zn(0H)2-4【答案】D【解析】電池總反應(yīng)aZn^^H+aihC^aZiiCOH)^-中Zn元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化墨電極上通氧氣，發(fā)生還原反應(yīng),故A錯(cuò)i吳；B.正極附近發(fā)生的電極反應(yīng)為S*+2IhCMOHi則電極周?chē)鷿L酒的pH不斷増加，故E錯(cuò)誤；C.原電池工作時(shí)，OH-向員極Zn移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D.Zn電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2^-MOH-=Zn(OH)42-；故D正確；答案為D。二、原電池原理的應(yīng)用1、加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如，Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO溶液，形成Zn—Cu原電池，使產(chǎn)生氫氣的速4率增大。2、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A溶解，而B(niǎo)上有氣體放出，則說(shuō)明A作負(fù)極，B作正極，則可以判斷金屬活動(dòng)性A〉B。3、用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品做原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)鐵制閘門(mén)，可用導(dǎo)線將其與鋅塊相連，使鋅作負(fù)極，鐵制閘門(mén)作正極，從而使鐵制閘門(mén)受到保護(hù)。4、設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)；（2）根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。①電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極；氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極。并且，原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。②電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)（如空氣中的氧氣）。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行（中間連接鹽橋），則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在銅——鋅——硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zm+的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cw+的電解質(zhì)溶液中。（3）按要求畫(huà)出原電池裝置圖。【特別提醒】應(yīng)用原電池原理可以設(shè)計(jì)任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的電池，但有的電流相當(dāng)微弱。同時(shí)要注意電解質(zhì)液不一定參與反應(yīng)，如燃料電池，水中一般要加入NaOH、HSO或NaSO等。2424【典型例題2】根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：2FeCl3+Fe=3FeCl2要求：（1）畫(huà)出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯和鹽橋。（2）注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。（3）寫(xiě)出兩個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)?！敬鸢浮浚?）裝置圖如下：（2）電池的正負(fù)極及外電路中電子的流向如圖所示。（3）負(fù)極（Fe）：Fe—2e-=Fe2+正極（C或Ag）:2Fe3++2e-=2Fe2+【解析】根據(jù)原電池的構(gòu)成條件——發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)作正極（或在正極上發(fā)生還原反應(yīng)），發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)作負(fù)極（或在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)）。在上述反應(yīng)里，固體鐵中鐵元素的化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)作原電池的負(fù)極；FeCl3中鐵元素的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，但因FeCl3易溶于水，不能直接作電極，所以要選用一種活動(dòng)性比鐵弱且與FeCl3溶液不反應(yīng)的固體作輔助電極，這里可以采用石墨棒或銀棒等。左、右兩個(gè)半電池中電解質(zhì)溶液依次為FeCl2、FeCl3溶液，兩個(gè)半電池要用裝有飽和KCl溶液的鹽橋溝通?！军c(diǎn)評(píng)】設(shè)計(jì)原電池裝置的易錯(cuò)點(diǎn):（1）能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。（2）利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量。（3）設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以?！具w移訓(xùn)練2】有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀HSO溶24液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀HSO溶液中，電流由D-導(dǎo)線一C；③A、C相連后,24同時(shí)浸入稀HSO溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀HSO溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng);2424用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動(dòng)性順序是（）A．A>B>C>D>EB．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>ED．B>D>C>A>E【答案】B【解析】金屬與稀濬液組成恵電池，活潑金屬為員極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H+在正極電極表面得到電子生成曲，電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極TE極，電流方向則由正極j員極。在題述原電池中，A-E原電池，A為員極；CD原電池，C為員極；按c原電池，A為員極1尊D原電池，D為員極；E先析出，E不活潑。綜上可知，金屬活動(dòng)性：AX>D>B>EO三、化學(xué)電源化學(xué)電源是能夠?qū)嶋H應(yīng)用的原電池。作為化學(xué)電源的電池有二次電池、二次電池和燃料電池等。1、一次電池鋅錳電池普通鋅錳電池堿性鋅錳電池

鋅粉和KC的混合物-HlVlriOj2正極材料：2正極材料：Ag2O電極反應(yīng)：AgO＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－總反應(yīng)：Zn＋AgO＋HO===2Ag＋Zn（OH）。2、二次電池（可充電電池）鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbO2。①鉛蓄電池（電解質(zhì)溶液為30%HSO溶液）24普通鋅猛電池堿性鋅猛電池電極反應(yīng)負(fù)極：ZnZn正極:2NH.^+2Mn(\+2e_——2NH3+MmQ+H/)總反應(yīng):Zn+2MnQ+2NHJ—^Zn2++2NH3+Mn2(鳥(niǎo)+Hg()負(fù)極：Zn+20H-—2e_——Zn(OH)2正極:2Mn()2+2巴O~F2e——2Mn(X)H+2OH_總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2HeO——2Mn(X)H+Zn(C)H)3特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單/介格便宜；缺點(diǎn)：新電池會(huì)發(fā)生自動(dòng)放電，使存放時(shí)間縮短，放電后電壓下降較快優(yōu)點(diǎn)：克服了普通鋅猛十電池的缺點(diǎn)，單位質(zhì)量所輸出的電能多且儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適用于大電流和連續(xù)放電②銀鋅紐扣電池（電解質(zhì)溶液為K0H溶液）負(fù)極材料：Zn電極反應(yīng)：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）a.放電時(shí)的反應(yīng)負(fù)極：Pb(s)+S02-(aq)—2e-===PbSO(s)(氧化反應(yīng))44正極：PbO(s)＋4H＋(aq)＋SO2－(aq)＋2e－===PbSO(s)＋2HO(l)(還原反應(yīng))總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO(s)＋2HSO(aq)===2PbSO(s)＋2HO(l)22442b.充電時(shí)的反應(yīng)陰極：PbSO(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－(aq)(還原反應(yīng))44陽(yáng)極：PbSO(s)＋2HO(l)－2e－===PbO(s)＋4H＋(aq)＋SO2－(aq)(氧化反應(yīng))總反應(yīng)：2PbSO(s)＋2HO(l)===Pb(s)＋PbO(s)＋2HSO(aq)42224鋰電池負(fù)極材料：鋰正極材料：石墨電解質(zhì)：LiAlClSOCl42放電時(shí)的反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)：8Li－8e－===8Li＋正極反應(yīng)：3SOCl＋8e－===SO2－＋2S＋6Cl－23總反應(yīng)：8Li＋3SOCl===6LiCl＋LiSO＋2S2233、燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性?xún)煞N。種類(lèi)酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H—4e-===4田22H+4OH——4e—===4HO22正極反應(yīng)式O+4e-+4H+===2HO22O+2HO+4e—===4OH-22電池總反應(yīng)式2H+O===2HO222典型例題3】【浙江省稽陽(yáng)聯(lián)誼學(xué)校2017屆高三8月聯(lián)考】堿性鋅錳電池的反應(yīng)方程式為：2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，其構(gòu)造如圖所示。有關(guān)說(shuō)法不正確的是()iKi-i探粉和iKi-i探粉和KOH^11O+c負(fù)極反應(yīng)式：Zn+20H--2e-=Zn(0H)2放電時(shí)正極MnO2得到電子，發(fā)生氧化反應(yīng)該電池使用一段時(shí)間后，電解液pH增大放電時(shí)，鋅粉失去的電子，從負(fù)極通過(guò)外電路流向正極【答案】B【解析】A.員極是鋅，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，反應(yīng)式：Zu+2OH-2e-Zn(OH)2,A正確；E.放電時(shí)正極阪5得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，E錯(cuò)誤；C.正極反應(yīng)式為21^1102+^^0=2MnOOH+2OH,所以該電池使用一段時(shí)間后，電解液pH増圮C正確］D.放電時(shí)，鋅粉失去的電子，從員極通過(guò)外電路流向正極，D正確，答案選B?！军c(diǎn)評(píng)】明確原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵，注意中負(fù)極的判斷、離子以及電子的移動(dòng)方向。難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，注意結(jié)合總反應(yīng)式、溶液的酸堿性以及是否存在交換膜、是否是熔融的電解質(zhì)等分析判斷。遷移訓(xùn)練3】【山西省山西大學(xué)附屬中學(xué)2017屆高三5月診斷】下面是幾種常見(jiàn)的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說(shuō)法不正確的是()1g1g出估…牡人裁二隔離板干電池示意圖鉛蓄電池示意圖氫氧燃料電池示意圖上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池干電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后，鋅筒被破壞氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源鉛蓄電池工作過(guò)程中，每通過(guò)2mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207g【答案】D【解析】擬干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，血作負(fù)極，被氧化，故E正確；G氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)，且工作的最終產(chǎn)物是水，故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源，故C正確；D、鉛蓄電池工作過(guò)程中，硫酸鉛在員極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)該増加而非減小，故D錯(cuò)誤,故選D?？键c(diǎn)一：原電池的兩極判斷及電極方程式的書(shū)寫(xiě)1、原電池正負(fù)極的判斷方法【規(guī)律總結(jié)】原電池正負(fù)極判斷原電池的正極與負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。（1）根據(jù)電極材料判斷負(fù)極——活潑性較強(qiáng)的金屬正極——活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬注：活潑金屬不一定做負(fù)極，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al做負(fù)極。2）根據(jù)電子流動(dòng)方向或電流方向或電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動(dòng)方向判斷負(fù)極——電子流出極，電流流入極或陰離子定向移向極正極——電子流入極，電流流出極或陽(yáng)離子定向移向極（3）根據(jù)兩極發(fā)生的變化判斷負(fù)極——失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)正極——得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)（4）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷負(fù)極——會(huì)逐漸溶解，質(zhì)量減小正極———有氣泡逸出或質(zhì)量增加【特別提示】原電池正負(fù)極判斷的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)。如果給出一個(gè)方程式讓判斷正、負(fù)極，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降變化來(lái)判斷，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。2、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)原電池反應(yīng)的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的步驟如下：（1）確定原電池的正、負(fù)極，以及兩電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。在原電池中，負(fù)極是還原性材料失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)要分析電極材料的性質(zhì)：若電極材料是強(qiáng)氧化性材料，則是電極材料得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；若電極材料是惰性的，再考慮電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子是否能與負(fù)極材料反應(yīng)。能發(fā)生反應(yīng)則是溶液中的陽(yáng)離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；若不能與負(fù)極材料反應(yīng)，則考慮空氣中的氧氣，氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。（2）弱電解質(zhì)、氣體或難溶解物均以化學(xué)式表示，其余以離子符號(hào)表示，保證電荷守恒，質(zhì)量守恒及正、負(fù)極得失電子數(shù)相等的規(guī)律，一般用“=”而不用“一一”。（3）正負(fù)極反應(yīng)式相加得到原電池總反應(yīng)式，通常將總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，從而得到較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式?！痉椒偨Y(jié)】電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般方法如果題目給出的是圖示裝置，先確定原電池的正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，再根據(jù)正負(fù)極反應(yīng)規(guī)律寫(xiě)電極反應(yīng)。如果題目給出的是總反應(yīng)，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)（即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況），寫(xiě)出較易寫(xiě)的電極反應(yīng)，然后用總反應(yīng)減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)即得另一極的電極反應(yīng)。對(duì)于可充電電池的反應(yīng)，需清楚“充電”“放電”的方向，放電過(guò)程應(yīng)用原電池原理，充電過(guò)程應(yīng)用電

解原理。充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)的電極反應(yīng)過(guò)程相反，充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)為放電時(shí)的正極反應(yīng)的逆過(guò)程，充電時(shí)的陰極反應(yīng)為放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的逆過(guò)程【典型例題4】【安徽省安慶一中2017屆高三第四次模擬】鋰離子電池在各種電子產(chǎn)品中廣泛使用，某種可充電的鋰離子電池的裝置如圖所示(a極材料為金屬鋰鑲嵌在石墨中的復(fù)合材料)，總反應(yīng)方程式是r放電"FePO(s)+Li(s)LiFePO(s)。下列說(shuō)法正確的是()44>3石!【n||I4*Li■FtKib律目：窩.林龜托匕咋丸分總右根據(jù)圖示可以判斷該電池處于充電狀態(tài)在放電狀態(tài)時(shí)，a是正極，充電時(shí)a是陽(yáng)極該電池中a、b極都可以接觸水溶液充電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式是LiFePO-e-=Li++FePO44【答案】D【解析】該電池反應(yīng)中，放電時(shí)，員極反應(yīng)式為U-e-Li+,正極反應(yīng)式為FeP5+Li++e_=LiFePO^充電時(shí),陽(yáng)極、陰極電極反應(yīng)式與原電池正員極電極反應(yīng)式正好相反，則A?由團(tuán)中e■及U憾動(dòng)方向,則發(fā)生所以該電池處于原電池放電狀態(tài)，A錯(cuò)誤,B.在放電狀態(tài)時(shí)，耳是員極，充電時(shí)丑是陰極，E錯(cuò)誤,C.a極為L(zhǎng)i易與水發(fā)生反應(yīng),所以_該電池中3極不能接觸水濬液,C錯(cuò)誤,D.放電時(shí),b極反應(yīng)式為FePS+U+y=UFePO^則充電過(guò)程中，b極電極反應(yīng)式為：LiFePO^-e-Li++FePO^,D正確；答案選D?！军c(diǎn)評(píng)】本題考查了原電池和電解池原理，側(cè)重考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及反應(yīng)類(lèi)型判斷，明確物質(zhì)的性質(zhì)及各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)即可解答，注意原電池原理的分析應(yīng)用，特別是離子和電子的移動(dòng)方向是解答的突破口。根據(jù)元素化合價(jià)與電池電極的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，也是考試熱點(diǎn)要熟練掌握書(shū)寫(xiě)方法。遷移訓(xùn)練4】【天津市紅橋區(qū)2017屆高三一?！客ㄟ^(guò)膜電池可除去廢水中的乙酸鈉和對(duì)氯笨酚()，其原理如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是

()，其原理如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是匚和7ICH3COO匚和7ICH3COO|微生物膜A．B為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)A電流方向從B極沿導(dǎo)線經(jīng)小燈泡流向A極AC．A極的電極反應(yīng)式為:D.當(dāng)外電路中有0.2mole-轉(zhuǎn)移時(shí)，A極區(qū)增加的H+的數(shù)目為0.1N【答案】D【解析】原電池中陽(yáng)離子移向正極，根據(jù)原電池中氫離子的移動(dòng)方向可知A為正極，正極有氫離子蔘與反C1—L\lOH+2e_+H+=Cl_+L\lOH應(yīng),電極反應(yīng)式為V/，電流從正極經(jīng)導(dǎo)線流向員極，則A.E為電池的員極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B.電流從正極A沿導(dǎo)線流向員極E,E錯(cuò)誤；C.A為正極，正C1—L'；lOH+2e_+H+=Cl_+OH極有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，住錯(cuò)誤,D?據(jù)電荷守恒，當(dāng)外電踣中有0.2mole-轉(zhuǎn)移時(shí)，通過(guò)質(zhì)子交換膜的H+的個(gè)數(shù)為0.2Na,而發(fā)生C1一L\lOH+2e_+H+=Cl_+L\lOHV/,則A極區(qū)増扣的H+的個(gè)數(shù)為O.INa,D正確'答案選D考點(diǎn)二：燃料電池1、化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般程序——“加減法”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式（1）先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。（2）注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽(yáng)離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離應(yīng)寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是o2,且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，且。2生成0H-,若電解質(zhì)溶液為酸性，則H+必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，。2生成水。（3）正負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。2、燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是02，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：（1）酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：0+4H++4e-===2H022（2）堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：0+2H0+4e－===40H－22（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)02－）環(huán)境下電極反應(yīng)式：02+4e－===202－（4）熔融碳酸鹽（如：熔融KCO）環(huán)境下電極反應(yīng)式：0+2C0+4e-===2C0-。23223根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫(xiě)出電池的負(fù)極反應(yīng)式電池的總反應(yīng)和正、負(fù)極反應(yīng)之間有如下關(guān)系：電池的總反應(yīng)式=電池正極反應(yīng)式+電池負(fù)極反應(yīng)式電池的總反應(yīng)式一電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)，要約去正極的反應(yīng)物0。2圖示如下：【典型例題5】【河南省南陽(yáng)市第一中學(xué)2017屆高三第三次模擬】新華網(wǎng)報(bào)道，我國(guó)固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破?？茖W(xué)家利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了h2s廢氣資源回收能量，并得到單質(zhì)硫的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）電極b為電池負(fù)極電路中每流過(guò)4mol電子，正極消耗44.8LH2S電極b上的電極反應(yīng)為：0+4e-+4H+=2H022電極a上的電極反應(yīng)為：2HS+202--4e-=S+2H0222【答案】D【解析】由圄中信息可知，該燃料電池的總反應(yīng)為2H^g=2陽(yáng)■2H2O,該反應(yīng)中硫化氫是還原劑、氧氣是

氧化劑。硫化氫通入到電極無(wú)所以.a電極是負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為扯￡+20^仆也+2HO；氧氣通入

到電極九所以.b電極是正極。該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)為4個(gè)電子，所以電路中每流過(guò)4m邊電子，正極消耗1molO2,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-=202-?綜上所述，D正確，選D?！军c(diǎn)評(píng)】本題考查的是燃料電池原理。在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，要根據(jù)電解質(zhì)的酸堿性分析電極反應(yīng)的產(chǎn)物是否能穩(wěn)定存在，如果產(chǎn)物能與電解質(zhì)的離子繼續(xù)反應(yīng)，就要合在一起寫(xiě)出總式，才是正確的電極反應(yīng)式有時(shí)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)會(huì)較復(fù)雜，我們可以先寫(xiě)出總反應(yīng)，再寫(xiě)正極反應(yīng)，最后根據(jù)總反應(yīng)和正極反應(yīng)寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)。本題中電解質(zhì)是氧離子固體電解質(zhì)，所以正極反應(yīng)就是氧氣得電子變成氧離子，變化較簡(jiǎn)單，可以先作出判斷?！具w移訓(xùn)練5】【江蘇省徐州市2017屆高考考前模擬】一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）該電池能在高溫下工作該電池工作時(shí)，中間室中的Cl-移向右室正極上發(fā)生的電極反應(yīng)：2NO-+6H0+10e-—Nf+120H-322若有機(jī)廢水中有機(jī)物用CHO表示，每消耗1molCHO轉(zhuǎn)移4mol電子61266126【答案】C【解析】活性菌不能在高溫下工作，故A錯(cuò)誤；右室硝酸根生成氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，右室為正極，Cl-移向左室，故B錯(cuò)誤；右室為正極，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)：2NO-+6HO+10e-—Nf+12OH-,故C正確；322若有機(jī)廢水中有機(jī)物用CHO表示，每消耗1molCHO轉(zhuǎn)移24mol電子，故D錯(cuò)誤。61266126考點(diǎn)三：可充電電池1、對(duì)可充電電池充電和放電兩過(guò)程認(rèn)識(shí)：放電是原電池反應(yīng)，充電是電解池反應(yīng)2、對(duì)可充電電池電極極性和材料的判斷：判斷電池放電時(shí)電極極性和材料，可先標(biāo)出放電（原電池）總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，失去電子的

一極為負(fù)極，該物質(zhì)即為負(fù)極材料；得到電子的一極為正極，該物質(zhì)即為正極材料。若判斷電池充電時(shí)電極極性和材料，方法同前，失去電子的一極為陽(yáng)極，該物質(zhì)即為陽(yáng)極材料；得到電子的一極為陰極，該物質(zhì)即為陰極材料。3、對(duì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷：放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極；充電時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。4、可充電電池充電時(shí)與電源的連接：可充電電池用完后充電時(shí)，原電池的負(fù)極與外電源的負(fù)極相連，原電池的正極與外電源的正極相連。5、對(duì)可充電電池某電極是發(fā)生氧化還是還原反應(yīng)及某元素被氧化還是被還原的判斷：可根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行分析，放電（原電池）的負(fù)極及充電（電解池）的陽(yáng)極均失去電子，發(fā)生了氧化反應(yīng)，其變價(jià)元素被氧化；放電（原電池）的正極及充電（電解池）的陰極均得到電子，發(fā)生了還原反應(yīng)，其變價(jià)元素被還原。6、可充電電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法：書(shū)寫(xiě)可充電電池電極反應(yīng)式，一般都是先書(shū)寫(xiě)放電的電極反應(yīng)式。書(shū)寫(xiě)放電的電極反應(yīng)式時(shí)，一般要遵守三步：第一，先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)；第二，寫(xiě)出一個(gè)比較容易書(shū)寫(xiě)的電極反應(yīng)式（書(shū)寫(xiě)時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存）；第三，在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)