原電池原理的應(yīng)用及電極反應(yīng)式的書寫

1、 重點、難點突破重點、難點突破 電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫技巧：技巧： 分析氧化還原反應(yīng)：分析氧化還原反應(yīng)：負極或陽極負極或陽極還原劑失還原劑失去去電子電子發(fā)生發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)；正極正極或或陰極陰極氧化劑得氧化劑得到到電子電子發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)。 要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子，要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子，另一極則生成該介質(zhì)的離子。另一極則生成該介質(zhì)的離子。 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式正誤正誤的的判斷判斷：合并合并兩極兩極電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式，消去消去得失得失電子電子數(shù)數(shù)及及兩邊的兩邊的介質(zhì)離子介質(zhì)離子， 若得到若得到總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式（也稱

2、（也稱電池反應(yīng)式）電池反應(yīng)式），則電極反應(yīng)式書寫正確。，則電極反應(yīng)式書寫正確。 復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用總反應(yīng)方程式減去一極電總反應(yīng)方程式減去一極電極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。 解題方法指導(dǎo)解題方法指導(dǎo)規(guī)律規(guī)律1可可充電充電電池（即電池（即二次二次電池或電池或可逆可逆電池）：電池）： 放電放電時相當于時相當于原電池原電池，負極負極發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，反應(yīng)，正極正極發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)；反應(yīng)； 充電充電時相當于時相當于電解池電解池，放電時放電時的的正極正極變變?yōu)殡娊獬貫殡娊獬氐牡年栮枠O極，該極與外，該極與外電源電源正極正極相連；相

3、連；放電時放電時的的負極負極變變?yōu)殡娊獬貫殡娊獬氐牡年帢O陰極，該極與外，該極與外電源電源負極負極相連。相連。規(guī)律規(guī)律2燃料電池：燃料電池： 自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)中，通入自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)中，通入燃料燃料( (發(fā)生氧發(fā)生氧化反應(yīng)化反應(yīng)) )的一極的一極為負極為負極；通入；通入氧化劑氧化劑( (比如比如O2發(fā)生還原反發(fā)生還原反應(yīng)應(yīng)) )的一極的一極為正極為正極。 規(guī)律規(guī)律4氧氣作為原電池正極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式：氧氣作為原電池正極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式： 電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為中性或堿性時中性或堿性時：O2+4e-+2H2O4OH- 電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為酸性時酸性時：O2+4e-+4H+2H

4、2O 使用使用固體電解質(zhì)固體電解質(zhì)（如某些鋰電池，為什么不能使用溶（如某些鋰電池，為什么不能使用溶液？）或液？）或熔融電解質(zhì)時熔融電解質(zhì)時：O2 + 4e- 2O2- 規(guī)律規(guī)律3氫氣作為原電池負極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式：氫氣作為原電池負極反應(yīng)時的電極反應(yīng)式： 電解質(zhì)溶液為中性或酸性時：電解質(zhì)溶液為中性或酸性時：H2-2e-2H+ 或或 2H2 - 4e- 4H+ 電解質(zhì)溶液為堿性時：電解質(zhì)溶液為堿性時：H2+ 2e- +2OH-2H2O 或或2H2+4e- +4OH-4H2O1.1.鋁鋁空氣空氣海水電池海水電池 負極：負極：4Al -12e- 4Al3+正極：正極：3O2 + 6H2O+ 12e-

5、 12OH-電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3 我國首創(chuàng)以鋁我國首創(chuàng)以鋁- -空氣空氣- -海水為材料組成的新型電池，海水為材料組成的新型電池，用作航海標志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)。用作航海標志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)。2. 2. 燃料電池燃料電池優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，用，對環(huán)境友好。對環(huán)境友好。用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊氫氧燃料電池：氫氧燃料電池：電極電極: Pt制作的惰性電極制作的惰性電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: KOH溶液溶液反應(yīng)原理反應(yīng)原理: 正極正極: 2H2+4

6、OH 4e-4H2O 負極負極: O22H2O 4e-4OH總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O22H2O多孔性金屬電極多孔性金屬電極(Pt)(Pt)具有催化性能具有催化性能負極：負極：2H2 4e4H+正極：正極：O2 +4e +4H 2H2O 酸性酸性燃料電池燃料電池甲烷燃料電池（電解質(zhì)為甲烷燃料電池（電解質(zhì)為KOH）總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32-+ 3H2O負極：負極：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32-+ 7H2O正極：正極：2O2 + 4H2O + 8e- = 8 OH-1（09年上海理綜年上海理綜11）茫茫黑夜中，航標燈為茫茫黑夜中，航標燈為

7、航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中：金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中：鋁合金是陽極；鋁合金是陽極； 鋁合金是負極；鋁合金是負極；海水是電解液；海水是電解液； 鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng)鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng)（ ）。）。 A B C DA 思考與交流思考與交流氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)2.(09年浙江理綜年浙江理綜12)市場上經(jīng)常見到的標記為市場上經(jīng)常見到的標記為Liion的電池稱為的電池稱為“鋰離子電池鋰離子電池”。它的負極材料是金屬

8、鋰和。它的負極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種碳的復(fù)合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)能傳導(dǎo)Li的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為：式為： Li2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2。下列說法不正確的是下列說法不正確的是( )。A放電時，負極的電極反應(yīng)式：放電時，負極的電極反應(yīng)式：Lie = LiB充電時，充電時，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)D放電過程中放電過程中Li向負極移動向負極移動D充電

9、放電 思考與交流思考與交流+3.65+3.15Ni得到的電子數(shù)為得到的電子數(shù)為:(3.65-3.15) 2=13.（09年江蘇化學(xué)年江蘇化學(xué)12） 以葡萄糖為燃料的以葡萄糖為燃料的微生物微生物燃料電燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。 關(guān)于該電池的敘述正確的是關(guān)于該電池的敘述正確的是( )。A該電池能夠在該電池能夠在高溫高溫下工作下工作B電池的負極反應(yīng)為：電池的負極反應(yīng)為： C6H12O66H2O24e 6CO224HC放電過程中，放電過程中，H從從正極正極區(qū)向區(qū)向 負極負極區(qū)遷移區(qū)遷移D在電池反應(yīng)中，每消耗在電池反應(yīng)中，每消耗1mol 氧氣，理論上能生成標準狀況下氧氣，理論上能

10、生成標準狀況下CO2氣體氣體224/6LB 思考與交流思考與交流總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O22.4L高溫條件下微生物會變性高溫條件下微生物會變性 H H+ +移向正極移向正極4.(09年天津理綜年天津理綜10)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定，鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定，請回答：（請回答：（1）氫氧燃料電池的能量）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是轉(zhuǎn)化主要形式是 ， 在導(dǎo)線中

11、電子流動方向為在導(dǎo)線中電子流動方向為 （用（用a、b表示表示) 。（2）負極反應(yīng)式為）負極反應(yīng)式為 。（3）電極表面鍍鉑粉的原因）電極表面鍍鉑粉的原因為為 。增大電極單位面積吸附增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率。分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率。由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能由由a到到bH22OH2e=2H2O 思考與交流思考與交流（4）該電池工作時，）該電池工作時，H2和和O2連續(xù)由外部供給，電池可連連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：金

12、屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：2Li+H2 2LIH LiH+H2O=LiOH+H2反應(yīng)反應(yīng)中的還原劑是中的還原劑是 ，反應(yīng)，反應(yīng)中的氧化劑中的氧化劑是是 。已知。已知LiH固體密度為固體密度為0.82g/cm3。用鋰吸。用鋰吸收收224L（標準狀況）（標準狀況）H2，生成的，生成的LiH體積與被吸收的體積與被吸收的H2體體積比為積比為 。（。（Li的相對原子質(zhì)量為的相對原子質(zhì)量為6.9)由生成的由生成的LiH與與H2O作用，放出的作用，放出的H2用作電池燃料，用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為若能量轉(zhuǎn)化率為80，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為 mol。LiH2O8.7110-432吸收吸收10molH2時，生成時，生成20molLiH，V=m/= 207.9/0.82 10-3L =192.6810-3L。V(LiH)/v(H2)=192.6810-3L/224L=8.7110-4。 20mol LiH可生成可生成20mol H2，實際參加反應(yīng)的，實際參加反應(yīng)的H2為為2080%=16mol，16molH2可轉(zhuǎn)移可轉(zhuǎn)移32mol的電子。的電子。09年福建理綜年福建理綜11控制適合的條件，將反應(yīng)控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe32I 2Fe2I2設(shè)計成如右圖所示的原電池。下設(shè)計成如右圖所