原電池及電解池

1、 原電池及電解池原電池的構成條件1、活潑性不同的兩電極2、電解質(zhì)溶液3、形成閉合回路（導線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4、自發(fā)的氧化還原反應(本質(zhì)條件)原電池的工作原理：正極反應：得到電子 （還原反應）負極反應：失去電子 （氧化反應）總反應：正極反應+負極反應如何書寫復雜反應的電極反應式？ 較繁電極反應式=總反應式-簡單電極反應式燃料電池正極反應式的書寫因為燃料電池正極反應物一律是氧氣，正極都是氧化劑氧氣得到電子的還原反應，所以可先寫出正極反應式，正極反應的本質(zhì)都是O2得電子生成O2-離子，故正極反應式的基礎都是O24e-=2O2-。正極產(chǎn)生O2-離子的存在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和

2、電解質(zhì)溶液的酸堿性有著密切的關系。這是非常重要的一步?，F(xiàn)將與電解質(zhì)有關的五種情況歸納如下。電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液（如稀硫酸）在酸性環(huán)境中，O2-離子不能單獨存在，可供O2-離子結合的微粒有H+離子和H2O，O2-離子優(yōu)先結合H+離子生成H2O。這樣，在酸性電解質(zhì)溶液中，正極反應式為O24H+4e-=2H2O。電解質(zhì)為中性或堿性電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液或氫氧化鈉溶液）在中性或堿性環(huán)境中，O2-離子也不能單獨存在，O2-離子只能結合H2O生成OH-離子，故在中性或堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應式為O22H2O +4e-=4OH-。電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽（如LiCO3和Na2CO3熔融鹽混和物）在熔融的碳

3、酸鹽環(huán)境中，O2-離子也不能單獨存在， O2-離子可結合CO2生成CO32-離子，則其正極反應式為O22CO2 +4e-=2CO32-。電解質(zhì)為固體電解質(zhì)（如固體氧化鋯氧化釔）該固體電解質(zhì)在高溫下可允許O2-離子在其間通過，故其正極反應式應為O24e-=2O2-。綜上所述，燃料電池正極反應式本質(zhì)都是O24e-=2O2-，在不同電解質(zhì)環(huán)境中，其正極反應式的書寫形式有所不同。因此在書寫正極反應式時，要特別注意所給電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性。例1科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑，美國已計劃將甲醇燃料用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化劑，在稀硫酸電解液中直

4、接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。試回答下列問題：這種電池放電時發(fā)生的化學反應方程式是 。此電池的正極發(fā)生的電極反應是 ；負極發(fā)生的電極反應是 。電解液中的H+離子向 極移動；向外電路釋放電子的電極是 。比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高，其次是 。2甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，下列關于甲烷燃料電池的說法不正確的是 （ ）A、負極反應式為CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OB、正極反應式為O22H2O +4e-=4OH-C、隨著不斷放電，電解質(zhì)溶液堿性不變D、甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率

5、大3某燃料電池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導電性能的稀土金屬材料為電極。試回答下列問題：寫出該燃料電池的化學反應方程式 。寫出該燃料電池的電極反應式 。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是什么，它從哪里來？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(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。下列對該燃料電池說法正確的是 ( )A. 在熔融電解質(zhì)中，O2-由負極移向正極B. 電池的總反應是：2C4H

6、1013O2 8CO210H2OC. 通入空氣的一極是正極，電極反應為：O24e-2O2-D. 通入丁烷的一極是正極，電極反應為：C4H1026e-13O2-4CO25H2O練習：1、據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權的氫氧燃料電池車將在北京奧運會期間為運動員提供服務。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關該電池的敘述不正確的是 A.正極反應式為：O2+2H2O+4e- = 4OHB.工作一段時間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量變大C.該燃料電池的總反應方程式為：2H2+O2 = 2H2OD.該電池消耗了2.24LH2（標準狀況）時，有0.2mol電子轉(zhuǎn)移2、一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸

7、性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是 （ ）ACH3OH(g)+O2(g) = H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2eBO2(g)+4H+(aq)+4e = 2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1) = CO2(g)+6H+(aq)+6eDO2(g)+2H2O(1)+4e = 4OH3、甲烷燃料電池的電極反應酸性：負極： 正極： 堿性：負極： 正極： 4、堿性電池具有容量大，放電電流大的特點，因而得到廣泛應用鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH下列說法錯誤的是 ()A電池工作時，鋅失去電子

8、B電池正極的電極反應式為：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5 g5、熔融鹽燃料電池具有高的放電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣，已制得在6500C下工作的燃料電池，試完成有關的電極反應式：負極反應式為： 正極反應式為： 電池總反應式：6.一種甲醇、氧氣和強堿溶液作電解質(zhì)的新型手機電池，可連續(xù)使用一個月，其電池反應為：2CH3OH3O24OH=2CO326H2O，則有關說法正確的是()A放電時CH3

9、OH參與反應的電極為正極B放電時負極的電極反應為CH3OH8OH6e= CO326H2OC標準狀況下，通入5.6 L O2并完全反應后，有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移D放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低7.常見鎳氫電池的某極是儲氫合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價均為0)，電池反應通常表示為LaNi5H66NiO(OH)LaNi56Ni(OH)2。下列說法不正確的是()A放電時儲氫合金作負極 B充電時儲氫合金作陰極C充電時陰極周圍c(OH)減小D放電時負極反應：LaNi5H66OH6e=LaNi56H2O8鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有

10、鈷酸鋰（LiCoO2）、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應為6C+xLi+xe-=LixC6?，F(xiàn)利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源（部分條件未給出）。廢舊鋰離子電池放電處理拆解正極堿浸NaOH溶液過濾濾液濾渣調(diào)pH過濾濾液Al(OH)3固體酸浸H2SO4、H2O2調(diào)pH過濾濾渣濾液萃取水相（Li2SO4溶液）有機相反萃取有機相再生回用水相（CoSO4溶液）沉鈷NH4HCO3溶液過濾濾液CoCO3固體回答下列問題：（1）LiCoO2中，Co元素的化合價為_。（2）寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應的離子方程式_。（3）“酸浸”一般在80下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還

11、原反應的化學方程式_；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_。（4）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的化學方程式_。（5）充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應方程式_。（6）上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是_。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有_(填化學式)。 電解池1電解飽和食鹽水制取燒堿、氯氣和氫氣(1)電極反應式陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2(2)總反應式化學方程式：2NaCl2H2O電解2NaOHCl2H2離子方程式：2Cl2H2O電解2OHCl2H2(2)現(xiàn)象：陰極：有無色氣泡產(chǎn)生，電解前若

12、向溶液中滴入酚酞，陰極區(qū)溶液變紅；陽極有黃綠色氣體生成，該氣體可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍。2電鍍(1)定義：應用電解原理，在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。(2)電鍍池的組成：待鍍的金屬制品作陰極，鍍層金屬作陽極，含有鍍層金屬離子的溶液作電解質(zhì)溶液(即電鍍液)。(3)原理(以金屬制品上鍍銀為例)陰極：Age=Ag陽極：Age=Ag3電解精煉銅1有一電解裝置如圖所示。圖中B裝置中盛有1 L 2 molL1 Na2SO4溶液，A裝置中盛有1 L 2 molL1 AgNO3溶液。通電后，濕潤的KI淀粉試紙的C端變藍，電解一段時間后，試完成下列問題：(1)A中發(fā)生反應的化學方程式為_。(2

13、)在B中觀察到的現(xiàn)象是_。(3)室溫下，從電解開始到時間為t時，A、B裝置中共收集到氣體0.168 L(標準狀況)，若電解過程中無其他副反應發(fā)生，且溶液體積變化忽略不計，則在t時，A中溶液的pH為_。pHlg c(H)2在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是（ ）AX是電源的負極B陰極的反應式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C總反應可表示為：H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是113用右圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時，控制溶液PH為910，陽極產(chǎn)生的ClO將C

14、N氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是（ ）A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應式為：Cl + 2OH2e= ClO + H2OC陰極的電極反應式為：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反應：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O4某模擬人工樹葉”電化學實驗裝置如右圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是（ ）A該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時，H從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原Da電極的反應為：3CO2 + 24H-24e= C3H8O+4

15、H2O氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式。（2）離子交換膜的作用為：、。（3）精制飽和食鹽水從圖中位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中位置流出。（選填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反應生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。寫出該反應的化學方程式。（5）室溫下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH。（選填“大于”、“

16、小于”或“等于”）。濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3 濃度從大到小的順序為。已知：H2SO3Ki1=1.5410-2Ki2=1.0210-7 HClOKi1=2.9510-8 H2CO3Ki1=4.310-7Ki2=5.610-11課后作業(yè)：1. Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如圖所示。該電池工作時,下列說法正確的是()A.Mg 電極是該電池的正極B.H2O2 在石墨電極上發(fā)生氧化反應C.石墨電極附近溶液的pH 增大D.溶液中Cl-向正極移動2. 人工光合作用能夠借助太陽

17、能,用CO2和H2O制備化學原料。如圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖,下列說法不正確的是()A.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程B.催化劑a表面發(fā)生氧化反應,有O2產(chǎn)生C.催化劑a附近酸性減弱,催化劑b附近酸性增強D.催化劑b表面的反應是CO2+2H+2e-HCOOH3.一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（ ）A反應CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol 電子B電極A上H2參與的電極反應為：H22OH2e=2H2OC電池工作時，CO32向電極B移動 D電極B上發(fā)生的電極反應為：O22CO24e=2CO324.用如圖裝置,完成很多

18、電化學實驗。下列有關此裝置的敘述中,不正確的是()A.若X為鋅棒,Y為NaCl溶液,開關K置于M處,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法B.若X為碳棒,Y為NaCl溶液,開關K置于N處,可減緩鐵的腐蝕,溶液中的陽離子向鐵電極移動C.若X為銅棒,Y為硫酸銅溶液,開關K置于M處,銅棒質(zhì)量將增加,此時外電路中的電子向銅電極移動D.若X為銅棒,Y為硫酸銅溶液,開關K置于N處,鐵棒質(zhì)量將增加,溶液中銅離子濃度將減小5. 鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構造如圖(a)所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應為:Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH該電池中,負極材料主要是,電解質(zhì)的主要成分是,正極發(fā)生的主要反應是。 (2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實際存在的少量其他金屬)。圖(b)中產(chǎn)物的化學式分別為A,B。操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應后生成紫色溶液和一種黑褐色固體,該反應的離子方程式為。采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D,則陰極處得到的