Question

谁能帮我找一下高三化学原电池和化学电源的知识点，

Answer 1

考点整合

考点1原电池原理

1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应

原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

2．原电池的电极和电极反应：

正极：符号“+”，得到电子，发生还原反应

负极：符号“－”，失去电子，发生氧化反应

以锌铜电池(电解液H₂SO₄溶液)为例：

Zn－2e^－=Zn²⁺阴离子向负极移动；阳离子向正极移动 2H⁺+2e^－=H₂↑

3．原电池形成的一般条件：

(1)两极：活泼性不同的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。

(2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。

(3)形成闭合回路：电极相互接触或用导线、盐桥连接。

特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应

考点2常用的化学电源和新型化学电源

    1．实用电池的特点

实用电池一般具有以下的特点：

（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；

（3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；

（5）能量转换率高。

2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介

化学电池分类:

一次电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)

二次电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)

燃料电池(如氢氧燃料电池)

(1)一次电池

①碱性锌锰电池 

构成:负极是锌,正极是MnO₂,正极是KOH

工作原理:负极 Zn+2OH^—－2e^－=Zn(OH)₂；正极:2MnO₂+2H₂O+2e^－=2MnOOH+2OH^－

总反应式:Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂

特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。

②钮扣式电池(银锌电池)

锌银电池的负极是Zn，正极是Ag₂0，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag₂0=2Ag+ZnO

    特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。

③锂电池

    锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl₄)溶解在亚硫酰氯(SOC1₂)中组成。

    锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e^—＝8Li⁺ ；正极：3SOC1₂+8e^—＝SO₃^2－+2S+6Cl^—

    总反应式为：8Li+3SOC1₂=6LiCl+Li₂SO₃+2S

特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。

(2)二次电池

①铅蓄电池:

(1)铅蓄电池放电原理的电极反应

负极：Pb+S0₄^2—－2e^—＝PbSO₄；  　正极：Pb0₂+4H⁺+S0₄^2—+2e^—＝PbSO₄+2H₂0

总反应式：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbS0₄+2H₂O

(2)铅蓄电池充电原理的电极反应

        阳极：PbSO₄+2H₂O－2e^－=PbO₂+4H⁺+SO₄^2－    ；阴极：PbSO₄+2e^－=Pb+SO₄^2－

总反应：2PbSO₄+2H₂O=Pb+PbO₂+2H₂SO₄

  　②镍一镉碱性蓄电池  　

构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH

工作原理:负极:Cd+2OH^—－2e^－=Cd(OH)₂；正极:2NiO(OH)+2H₂O+2e^－=2Ni(OH)₂+2OH^—

特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。

(3)燃料电池

①氢氧燃料电池

当用碱性电解质时，电极反应为：

负极：2H₂+40H^—－4e^—＝4H₂0；正极：0₂+2H₂0+4e^—＝40H^—

总反应：2H₂+0₂＝2H₂O

②甲烷燃料电池

该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；

负极：CH₄+10OH^－－8e^－=CO₃^2－+7H₂O；正极：2O₂+4H₂O+8e^－=8OH^－

总反应方程式为：CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O

③CH₃OH燃料电池

用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH₃OH和O₂，则发生了原电池反应。

负极：2CH₃OH +16OH^－－12e^－=2CO₃^2－+12H₂O；正极：3O₂+6H₂O+12e^－=12OH^－

总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O

3．正确书写电极反应式

(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。

(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子总数相等。（得失电子守恒）

(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O₂，且电解质溶液为中性或碱性，则H₂O必须写入正极反应式，且生成物为OH^－,若电解液为酸性，则H⁺必须写入反应式中,生成物为H₂O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。

(4)正负极反应式相加得到电池反应的总方程式。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。

考点3原电池PH值的变化和简单计算

1．在原电池工作时，由于负极金属失去电子进入电解溶液，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值的变化。

(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值降低。当正极O₂得电子时结合溶液中的水时，生成OH^－使溶液中的PH值增大。

(2)电池工作时整个溶液PH值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值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液PH值减小。

2．原电池的有关计算

电子守恒法是依据氧化剂与还原剂得失电子数目相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。

★ 高考重点热点题型探究

热点1  原电池原理

[真题1] （08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO₃的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（   ）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极

②正极反应为：Ag⁺+e^-=Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO₃溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A． ①②            B．②③                   C．②④                   D．③④

[思路分析] 本题考查原电池的工作原理。

[解析]Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu-2e^-==Cu²⁺；正极：Ag⁺ + e^- ==Ag。

在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以1错。没有盐桥，原电池不能继续工作，3错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，4对。

【答案】C

[名师指引]本题从原电池的组成、电极反应（或原电池反应）、电流方向（或电子流向）、盐桥的作用等多方面来考查原电池的基本原理，在多年来高考题中时有出现，体现了对基础知识和能力的考查。

热点2  燃料电池

[真题2] （05，广东，15）一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y₂O₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体,在熔融状态下能传导O^2－。下列对该项燃料电池说法正确的是                 (      )

A.在熔融电解质中，O^2－移向正极    B.电池总反应式是： 2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O

C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O₂+4e^－=2O^2－

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C₄H₁₀+26e^-+13O^2－==4CO₂+5H₂O

[思路分析]本题考查的新型燃料电池用的电解质为熔融的氧化物，要根据其电池反应的本质是一个燃烧反应，同时电解质的阴离子为O^2－来解题。该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池,反应总式就是丁烷的燃烧方程式。在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中作负极。首先写出丁烷的燃烧方程式,然后写出O₂得电子的电极方程式,总式与正极式相减即得负极方程式。

[解析]在原电池中阴离子向负极运动，所以A错。在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该发生氧化反应，是负极，所以D错，燃料电池电池总反应实质是一个燃烧反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，故B、C正确。

【答案】BC

[真题3]（ 07，广东，9）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：

A.  H₂＋2OH^－＝2H₂O＋2e^－     B.  O₂＋4H^＋＋4e^－＝2H₂O

C.  H₂＝2H^＋＋2e^－            D.  O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－

[思路分析]本题考查的新型燃料电池用的电解质为磷酸，即电解质的阳离子为H^＋来解题。同样要根据其电池反应的本质为燃烧反应。

[解析] 根据题给信息，该燃料电池的总反应式为：2H₂ +O₂=2H₂O；电解液为酸性，A中出现OH^－故A错。又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，故B、D错。

【答案】 C

[名师指引]新型燃料电池是近年的常考知识点，解决这类题关键是把握住燃料电池总反应的本质为燃烧反应，其正极通入空气（或氧气）发生还原反应，负极通入可燃物发生氧化反应。

热点3  可充电电池

[真题4] （08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（   ）

A．在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO₄^2—（aq）= PbSO₄(s) +2e^—

B．在放电时，该电池的负极材料是铅板

C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO₄(s)+2e^—= Pb(s)+ SO₄^2—（aq）

[思路分析] 本题是考查常见的铅蓄电池工作原理。

[真题5] （08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 LiFePO₄，电池的正极材料是LiFePO₄，负极材料是石墨，含U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^-=LiFePO₄

[思路分析] 本题是考查新型的可充电电池。

[解析]放电时，负极：Li － e^— ==Li+，正极：FePO₄ + Li⁺ + e^—== LiFePO₄；充电时，阳极：LiFePO₄－e^—== FePO₄ + Li⁺ 阴极：Li⁺ + e^—== Li，所以易知C.D正确。若加入硫酸，与Li单质（固体）发生反应，所以A错；放电时，Li⁺应（正电荷）在电池内部（电解质中）向正极移动，故B错。

【答案】C、D

 [名师指引] 可充电电池是高考常考知识点，解决这类题关键是首先要明确二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电时阴极上发生还原反应,阳极发生氧化反应, 放电时正极上发生还原反应,负极发生氧化反应。                     

 

 

 

 

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