2024年高考化學(xué)精準(zhǔn)復(fù)習(xí)講義第16講 原電池及化學(xué)電源（解析板）

第16班原電池及化學(xué)電源（解析板）

?知識(shí)精講?

知識(shí)主線：

?工作原理:

「兩個(gè)活潑性不同的電極

.電解質(zhì)溶液（溶液或熔融）

構(gòu)成條件

形成閉合回路

i能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

r根據(jù)總方程式：負(fù)氧正還

正負(fù)極的判斷方法根據(jù)電流流向：陽(yáng)正陰負(fù)

〔根據(jù)電子流向：負(fù)出正入

應(yīng)用：加快反應(yīng)速率、比較金屬活潑性等

?■一次電源

化學(xué)電源二次電源

I燃料電池

「得失電子守恒

'，電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)（三步法）4電由守恒

（原子守恒

一,原電池的工作原理及應(yīng)用

1.概念和反應(yīng)本質(zhì)：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)是氧化還原反應(yīng)

2.工作原理——鋅-銅原電池可用簡(jiǎn)圖表示

⑴電極

①負(fù)極：失去也了，發(fā)生氧化反應(yīng)

②正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)

（2）電子定向移動(dòng)方向和電流方向

①電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極

②電流從正極流出經(jīng)外電路流入負(fù)極

總反應(yīng)離子方程式：Zn+2H'=Zn2++H2T（3）離子移動(dòng)方向

陰離了?向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)

3.單液原電池（無(wú)鹽橋）和雙液原電池（有鹽橋）對(duì)比

名稱單液原電池雙液原電池

C11SO4

裝置溶液

Cu

電極名稱負(fù)極（鋅片）正極（銅片）

相電極反應(yīng)Zn—2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）Cu2++2e-==Cu（還原反應(yīng)）

同總反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2+4-Cu

點(diǎn)電子流向電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，由Zn沿導(dǎo)線流向Cu

電流流向電流由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極：由Cu沿導(dǎo)線流向Zn

離子遷移電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移,陽(yáng)離子向正極遷移

不方向CM+移向正極，SCI?一移向負(fù)極鹽橋含飽和KCI溶液，K+移向正極，移向負(fù)極

同還原劑Zn與氧化劑C『+直接接觸，

能量轉(zhuǎn)化Zn與氧化劑C片+不直接接觸，僅有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為

點(diǎn)既有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，又有化學(xué)

效率電能，避免了能量損耗，故電流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

能轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量損耗

【注意】

①鹽橋的成分：鹽橋通常是裝有飽和KC1或者NH4NO3瓊脂溶膠的U形管，溶液不致流出來(lái)，但離子則

可以在其中自由移動(dòng)

②鹽橋的作用有三種：a.隔絕正負(fù)極反應(yīng)物，避免直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定，提高電池效率；b.通過(guò)

離子的定向移動(dòng)，構(gòu)成閉合回路；c.平衡電極區(qū)的電荷

③無(wú)論是單液原電池裝置還是雙液原電池裝置，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液

④自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)并不一定是電極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，也可以是電極與溶解的02等發(fā)生反應(yīng)，

如將鐵與石墨相連插入食鹽水中

4.原電池的構(gòu)成條件

(1)有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)

(2)兩個(gè)活潑性不同的電極

【注意】①其中一個(gè)相對(duì)較活潑，另一個(gè)相對(duì)較不活潑，如：金屬與金屬、金屬與非金屬、非金屬與非金

屬

②燃料電池中兩極可同選石墨或伯

(3)電解質(zhì)溶液或者熔融電解質(zhì)

(4)電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路

5.原電池中正負(fù)極的判斷方法

(1版據(jù)電極反應(yīng)或總反應(yīng)方程式來(lái)判斷

作還原劑、失電子、化合價(jià)升高、發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極

作氧化劑、得電了?、化合價(jià)降低、發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極

(2限據(jù)外電路中電子流向或電流方向來(lái)判斷

電子流出或電流流入的一極負(fù)極；電子流入或電流流出的一極正極

(3限據(jù)內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液中)中離子的遷移方向來(lái)判斷

陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；陰離子向奐極移動(dòng)

(4)根據(jù)原電池的兩電極材料來(lái)判斷

兩種金屬(或金屬與非金屬)組成的電極，若它們都與(或都不與)電解質(zhì)溶液?jiǎn)为?dú)能反應(yīng)，則較活潑的金屬

作負(fù)極；若只有一種電極與電解質(zhì)溶液能反應(yīng)，則能反應(yīng)的電極作負(fù)極

(5根據(jù)電極質(zhì)量的變化來(lái)判斷

工作后，X極質(zhì)量增加，說(shuō)明溶液中的陽(yáng)離子在X極放電，X極為正極，X極活潑性弱；反之，X極質(zhì)

量減少，說(shuō)明X極金屬溶解，X極為負(fù)極，活動(dòng)性強(qiáng)

(6齦據(jù)電池中的現(xiàn)象來(lái)判斷：若某電極上有氣泡冒出，則是因?yàn)槲龀隽薍2,說(shuō)明該電極為正極，活潑性

弱

6.原電池原理的應(yīng)用

(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率：原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互

的干擾減小，使反應(yīng)速率增大,如：在Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴加少量CuSCh溶液，則Zn置換出的銅

和鋅能構(gòu)成原電池的正負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率

(2)比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或

非金屬）

①方法：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬（或非金屬）

②常見(jiàn)規(guī)律：電極質(zhì)量較少，作負(fù)極較活潑，有氣體生成、電極質(zhì)量不斷增加或不變作正極，較不活潑

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，即可以斷定金屬活動(dòng)性：A>B

⑶設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料（或在負(fù)極上被

氧化），氧化劑（電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子）在正極上被還原

②選擇合適的材料

a.正、負(fù)極材料的選擇：電極材料必須導(dǎo)電。根據(jù)氧化還原反應(yīng)找出正、負(fù)極材料，一般選擇活動(dòng)

性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極（或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料）；活動(dòng)性較弱的金屬或可

導(dǎo)電的非金屬（如石墨等）作為正極

b.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)（如溶解于溶液中的空氣）。但如果氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行（中

間連接鹽橋），則兩個(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)離子的溶液

如：根據(jù)2Fc3*+Cu=2Fc2++Cu3'設(shè)計(jì)電池

①不含鹽橋②含鹽橋

（4）用于金屬的防護(hù)——棲牲陽(yáng)極法

利用原電池原理，讓被保護(hù)金屬做正極，一種活潑性較e-

原理

強(qiáng)的金屬做負(fù)極，用導(dǎo)線相連

要求被保護(hù)的金屬作正極，活潑性更強(qiáng)的金屬作負(fù)極1—鋼閘門(mén)

（陰極）J-鋅板

（犧牲

要保護(hù)一個(gè)鋼閘門(mén)，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使J水陽(yáng)極）

實(shí)例

鋅作原電池的負(fù)極

二、常見(jiàn)化學(xué)電源及工作原理

1.一次電池：一次電池就是放電之后不可再充電的電池。隨著使用，一次電池中能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的

物質(zhì)被消耗，當(dāng)這些物質(zhì)消耗到一定程度時(shí)，電池就不能繼續(xù)使用了。一次電池中電解質(zhì)溶液制成膠狀，

不流動(dòng)，也叫做干電池。常見(jiàn)的一次電池有鋅缽干電池、鋅銀電池

（1）堿性鋅鎰干電池

堿性鋅缽電池是一種常用的一次電池，其負(fù)極是Zn,正極是MnCh，

結(jié)構(gòu)

電解質(zhì)溶液是KOH溶液+

負(fù)極反應(yīng)Zn+20H--2e==Zn(OH)

2.鋅粉和KOH

1的混合物

電極反應(yīng)正極反應(yīng)2MnO24-2H2O+2e-=2MnOOH+20H-9-MnO；

jm■金屬口

總反應(yīng)

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

特點(diǎn)比能量較高，儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，可適用于大電流和連續(xù)放電

（2潸銀電池

負(fù)極反應(yīng)Zn+2OH-—2e-=Zn(OH)金屬外殼

2/粹負(fù)極、

電極反應(yīng)正極反應(yīng)Ag2O+比0+2e-=2Ag+20H一

轉(zhuǎn)化鍬iE械

總反應(yīng)Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

IsE有KOH溶液

精點(diǎn)比能量大、電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)的隔板

（3觸電池

Li-SOCL電池可用于心臟起搏器，該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是UAICIL

構(gòu)成

SOCI2

總反應(yīng)4Li+2SOCl2=4LiCl+SOj+S

電極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)4Li-4e=4Li+

-

正極反應(yīng)2SOCl2-F4e=SO2t+S+4Cr

2.二次電池

二次電池乂稱可充電電池或蓄電池。充電電池在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又可以逆向進(jìn)

行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電、放電可在一定時(shí)期內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：

放申

化學(xué)能＜小》電能,常見(jiàn)的二次電池有鉛蓄電池、鎘銀電池、鋰離子電池等蓄電池等

允電

（1）鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是由兩組棚狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有

結(jié)構(gòu)

PbO,負(fù)極板覆蓋有Pb,稀硫酸作電解質(zhì)溶液

2H：SO4（aq）

放電

總反應(yīng)Pb(s)+PbOi：s)+2H2so4(aq)v寶由》2PbSO(s)+2HO(1)

2允電42

電極

-

反應(yīng)負(fù)極Pb(s)+SOF(aq)—2e=PbSO4(s)

網(wǎng)益忘極）

+

正極PbO2(s)+4H(aq)+SO「(aq)+2-=PbSC)4⑸+2H2O(1)

特點(diǎn)常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全

【注意】

①可充電電池有充電和放電兩個(gè)過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)

②放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)、放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)在形式上互逆。將負(fù)

（正）極反應(yīng)式變方向并將電子移向即得出陰（陽(yáng)）極反應(yīng)式

③二次電池充電時(shí)原負(fù)極必然要發(fā)生還原反應(yīng)（生成原來(lái)消耗的物質(zhì)），即作陰極，連接外接電源的負(fù)極；

同理，原正極連接電源的正極，作陽(yáng)極。簡(jiǎn)記為：負(fù)連負(fù)，正連正

④放電總反應(yīng)和充電總反應(yīng)在形式上互逆，但不是可逆反應(yīng)

（2）鋰離子電池

放電一

總反應(yīng)UCv-FLii-^002^17LiCoO+Cv

2f.、

LiCo

負(fù)極嵌鋰石墨(Li.￡)：LixCy—Ae-==vLih+CLi,C,W02

電極反應(yīng)v

1

止極鉆酸鋰(LiCoCh)：Lii-xCoO2+xLi+xe=LiCoO2含LiPF.的碳酸酹溶液（無(wú)水）

放電時(shí)，Li+從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鉆酸律晶體中，充電時(shí)，Li'從鉆酸鋰晶體中

反應(yīng)過(guò)程脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極、

負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化

3.燃料電池

燃料電池的燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。電極本

工作原理身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。燃料電池工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地

由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出，于是電池就連續(xù)不斷

地提供電能

①清潔、安全、高效

②燃料電池的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高，能量轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上

③與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供,

這時(shí)電池起著類似試管、燒杯等反應(yīng)器的作用

(1)氫氧燃料電池用Pt作電極，不斷充入燃料32)和氧化劑(02)，分別在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，電

池總反應(yīng)式是2H2+02==2比()。氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)：

介質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式

++-

酸性2H2-4e=4HO2+4H+4e=2H2O

--

中性2H2-4e==4H*O2+2H2O+4e=4OH

---

堿性2H2-4C4-4OH-=4H2OO2+2H2O+4C=4OH

(2)埋論上來(lái)說(shuō)，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還有點(diǎn)、腫、甲醇、

氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%,由燃料電池組合成的發(fā)電站被譽(yù)為“綠色發(fā)電站”

三、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法

1.電極反應(yīng)遵循的三個(gè)守恒

觀察鉛蓄電池的正、負(fù)極電極反應(yīng)

負(fù)極反應(yīng)Pb(s)+SOi(aq)—2e=PbSO4(s)

+-

正極反應(yīng)PbO2(s)+4H(aq)+SOi-(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l)

總反應(yīng)Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4(aq)琛卜2PbSO4(s)+2H2O⑴

規(guī)律任何一個(gè)電極反應(yīng)等號(hào)左、右兩邊一定遵循：得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒

(1)得失電子守恒

①失電子一J電荷數(shù)為十，建得電子-工電荷數(shù)為—〃

②元素的化合價(jià)每升高一價(jià)，則元素的原子就會(huì)失去一個(gè)電子

③元素的化合價(jià)每降低一價(jià)，則元素的原子就會(huì)得到一個(gè)電子

(2)電荷守恒：電極反應(yīng)左、右兩邊的正電荷和負(fù)電荷數(shù)相等

(3)原子守恒(質(zhì)量守恒)：電極反應(yīng)左、右兩邊同種原子的原子個(gè)數(shù)一定相等

2.電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法

⑴拆分法：針對(duì)比較簡(jiǎn)單的原電也可以采取拆分法，先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上反應(yīng)的物

質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失

a.寫(xiě)出原電池的總反應(yīng)，如2Fe3++Cu=2Fc2++Cu2+

b.把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及

電子得失守恒配平兩個(gè)半反應(yīng)：

正極：2Fe3++2e「=2Fe2+

負(fù)極：Cu—2e^^=Cu2

【注意】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，則電解質(zhì)溶液中的陰

離子應(yīng)寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式中

+2+

總反應(yīng)Mg4-2H=Mg+H2f

AI——Mg（稀鹽酸）負(fù)極反應(yīng)Mg—2e-=Mg2+

正極反應(yīng)2H++2e-=Hzt

總反應(yīng)Cu+2Ag+=Ci>2++2Ag

Cu——Ag（硝酸銀溶液）負(fù)極反應(yīng)Cu-2e-=Cu2+

正極反應(yīng)2Ag+4-2e-=2Ag

（2）加減法：正、負(fù)極反應(yīng)相加得到電池反應(yīng)的離子方程式,。反之，若能寫(xiě)出已知電池的總反應(yīng)的離子方程

式，可以減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，從而得到較難寫(xiě)出的反極反應(yīng)式

復(fù)雜電極反應(yīng)式==總反應(yīng)式一簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式

a.寫(xiě)出總反應(yīng)，如Li+LiMii2O4=Li2Mn2C）4

b.寫(xiě)出其中容易寫(xiě)出的一個(gè)半反應(yīng)（正極或負(fù)極），如

負(fù)極：Li—c-=Li

c.利用總反應(yīng)式與上述的一極反應(yīng)式相減，即得另一個(gè)電極的反應(yīng)式，即

+

正極：LiMn2O44-Li4-e=Li2Mn2O4

+3+

總反應(yīng)Al+4H4-NO7=AI+NOt+2H2O

Al——Cu（稀硝酸）負(fù)極反應(yīng)Al—3e-=Al3+

+

正極反應(yīng)4H+NO；+3e"=NOt+2H2O

+2+

總反應(yīng)Cu+4H+2NO；=Cu+2NO2t+2H2O

Al——Cu（濃硝酸）負(fù)極反應(yīng)Cu-2e-=Cu2+

正極反應(yīng)4H++2NO]+2e'=2NO2T+2H2O

總反應(yīng)2AI+2H2O+2OH-=2AKh-+3H2T

-

Al——Mg（NaOH溶液）負(fù)極反應(yīng)2AI-6e+8OH==2AIO2~+4H2O

正極反應(yīng)6H2O+6e==3H2T+6OH-

總反應(yīng)

Pb（s）4-PbOz⑸+2H2SO4（aq）=2PbSO4（s）+2%0⑴

鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)Pb（s）+SOi-（aq）—2e-=PbSO4（s）

+-

正極反應(yīng)PbO2（s）+4H（aq）+SOr（aq）+2e=PbSO4（s）4-2H2O（l）

（3）“三步法”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)——按順序書(shū)寫(xiě)：以“甲醇——氧氣——KOH溶液”為例

以“甲醇——氧氣——KOH溶液”為例

第一步：得失失電子電荷數(shù)為+山；得電子電荷數(shù)為一〃

電子守恒

負(fù)極的甲醇在堿性環(huán)境中變成C03?一失去6個(gè)電子，寫(xiě)成一6e\正極的0?到底是變

成了OH一還是H2O,一定是得到4個(gè)電子，寫(xiě)成+4L,此步稱之為得、失電子守恒

_2

負(fù)極反應(yīng)：CH3OH-6e—CO3";

正極反應(yīng)：O2+4e~—;

此時(shí)負(fù)極反應(yīng)左邊的電荷數(shù)為+6,右邊的電荷數(shù)為一2,電荷顯然不守恒，為了使左、

右兩邊電荷守恒必需在左邊配8個(gè)0H；正極反應(yīng)的左邊電荷數(shù)為一4,右邊的電荷

第二步：電荷

數(shù)為0,為了使左、右兩邊電荷守恒必需在右邊配4個(gè)OH,此步稱之為電荷守恒

守恒

負(fù)極反應(yīng)：CH3OH—6e-+8OH-—CO?-;

--

正極反應(yīng)：O2+4c—4OH;

觀察負(fù)極反應(yīng)左、右兩邊的原子個(gè)數(shù)，C守恒，H、0不守恒，需在右邊配6個(gè)出0：

第三步：原子而正極反應(yīng)H、0不守恒，需在左邊配2個(gè)比0,此步稱之為原子守恒

守恒-2

負(fù)極反應(yīng)：CH3OH—6e-+8OH+6H2O=CO3";

正極反應(yīng)：O2+4e-+2H?O=4OH-;

【注意】

①該法書(shū)寫(xiě)電極是各寫(xiě)各的電極，因此正負(fù)極電子數(shù)可能不相等，所以最后再用最小公倍數(shù)寫(xiě)出總方程

式

②若為酸性介質(zhì)，先補(bǔ)H+,另一邊補(bǔ)HzO；若為堿性介質(zhì)，先補(bǔ)OH1另一邊補(bǔ)H2O

③有機(jī)物中化合價(jià)處理方法：“氧一2,氫+1,最后算碳化合價(jià)”，并且要注意溶液環(huán)境與產(chǎn)物之間的反

應(yīng)，堿性環(huán)境下，C元素最終產(chǎn)物應(yīng)為CQJ-

④水溶液中不能出現(xiàn)。2一；堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均無(wú)H+；酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均無(wú)OFT,

中性溶液反應(yīng)物中無(wú)H+和OFT

電池類型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式

總反應(yīng)2H2+02=2%。

酸性介質(zhì)

氫、氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)2Hz-4e-=4H+

(H~)

+

正極反應(yīng)O24-4H4-4e==2H2O

總反應(yīng)2H2+02=2%。

堿性介質(zhì)

氫、氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)2H-4e+4OH=4HO

(OH~)z2

--

正極反應(yīng)O2+2H2O4-4c=4OH

總反應(yīng)CH44-2O2=CO24-2H2O

酸性介質(zhì)

甲烷(CH0燃料電池負(fù)極反應(yīng)CH-8e+2H2O=8H++CO

(H。42

正極反應(yīng)2O2+8H++8e~=4H2O

總反應(yīng)-

2C2H6+7O24-8OH=4COr4-l()H2O

乙烷(C2H6)燃料電池堿性介質(zhì)

負(fù)極反應(yīng)2c2H6-28e-+360H==4COT+24H2O

(OH~)

-

正極反應(yīng)7O2+14H2O+28e=28OH-

總反應(yīng)C3HS+5O2=3CO24-4H2O

熔融碳酸鹽

丙烷(C3H8)燃料電池負(fù)極反應(yīng)C3H-20e--F10COj-=13CO2+4HO

(cor)82

_

正極反應(yīng)502+10C02+20e=10COF

總反應(yīng)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

甲醇(CH.QH)燃料電固態(tài)氧化物

負(fù)極反應(yīng)2CHOH-12e+6O2=2CO2+4HO

池(O2-)32

正極反應(yīng)3Ch+12e-=6。2-

總反應(yīng)C2H5OH+3O2+4OH==2CO「+5H2。

乙醇(C2HsOH)燃料堿性介質(zhì)

負(fù)極反應(yīng)C2H5OH-12e+16OH-=2COr+11HO

電池(OH-)2

-

正極反應(yīng)3O2+6H2O4-12e~=12OH

忌反應(yīng)

2CO+O2=2CO2

固態(tài)氧化物

CO燃料電池負(fù)極反應(yīng)2CO-4e+2O2-=2CO2

(8

-2-

正極反應(yīng)O24-4e=2O

總反應(yīng)N2H4+O2=N2+2H2O

明(N2H4)燃料電池堿性介質(zhì)

負(fù)極反應(yīng)N2H4-4e-+40H==4H2O+N2

(生成氮?dú)夂退?(OUT)

-

正極反應(yīng)O2+4e+2H2O=4OH

總反應(yīng)4NH3+3O2=2N2+6H2O

氨氣燃料電池堿性介質(zhì)

負(fù)極反應(yīng)4NH3—12e-+l2OH-=12HO+2N

(生成無(wú)污染的氣體)(OH-)22

正極反應(yīng)3O2+12C+6H2()=12OH-

3.鋰離子電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

書(shū)寫(xiě)技巧:鋰離子電池通常都是鋰做負(fù)極，平衡電荷的也是鋰離子，因此可以先寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)(Li-e-

=Li+,至于帶x或者C6可以稍加變形加進(jìn)去即可：Li*C6—xe-=xL/+C6),正極用總反應(yīng)減去總反

應(yīng)即可

放電

總反應(yīng)Lii-CoO+LiCfc=±LiCoO+C(x<l)

x2x充電26

牯酸鋰電池--+

負(fù)極反應(yīng)LixC6xe=xLi-|-C6

正極反應(yīng)Lii-xCoOz+xe-FxLi+=LiCoO2

放電

總反應(yīng)FePO+Li^=±LiFePO

磷酸鐵鋰電4充電4

池負(fù)極反應(yīng)Li—e-=Li+

正極反應(yīng)FePO4+Li++e==LiFePO4

放電

總反應(yīng)LiC6+Li3-NiCoMnO6C6+Li3NiCoMnO6

xx充電

錘酸鋰電池

負(fù)極反應(yīng)—+

LixC6xe-=xLi+C6

+

正極反應(yīng)Li3-xNiCoMnO6+xe-+xLi=Li3NiCoMnO6

總反應(yīng)xLi4-LiV3O=LiiVOs

鋰銳氧化物s+x3

負(fù)極反應(yīng)xLi—xe~=xLi

電池

+

正極反應(yīng)xLi+LiVjO84-xe~=Lii+xV3Ox

+-

總反應(yīng)2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li+2OH

鋰一銅

負(fù)極反應(yīng)Li-e-=Li+

電池

-

正極反應(yīng)Cu2O+HzO+2e~=2Cu+2OH

4.二次電池（可充電電池）電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法——以鉛蓄電池為例

鉛蓄電池的工作原理Pb(s)+PbO2(s)+2H2so?aq)舞2PbSOm)+2H2O(i)

負(fù)極Pb(s)+SOi-(aq)-2e-=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))

放電時(shí)----原電池

，-

正極PbO2(s)+4H(aq)+SOr(aq)-2e=PbSO4(s)4-2H2O(l)4還原反應(yīng))

陰極PbSO4(s)+2e=Pb(s)4-SO3(aq)(還原反應(yīng))

充電時(shí)——電解池

陽(yáng)極PbSO4(s)+2H2O(l)—2e-=PbO2(s)+4H'(aq)+SOM(aq)i氧化反應(yīng))

①可充電電池有充電和放電兩個(gè)過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池

反應(yīng)

②放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)、放電時(shí)的正極反應(yīng)和充目時(shí)的陽(yáng)極

反應(yīng)在形式上互逆。將負(fù)（正）極反應(yīng)式變方向并將電子移向即得出陰（陽(yáng)）極反

規(guī)律應(yīng)式

③二次電池充電時(shí)原負(fù)極必然要發(fā)生還原反應(yīng)（生成原來(lái)消耗的物質(zhì)），即作陰

極，連接外接電源的負(fù)極；同理，原正極連接電源的正極，作陽(yáng)極。簡(jiǎn)記為：

負(fù)連負(fù)，正連正

④放電總反應(yīng)和充電總反應(yīng)在形式上互逆（但不是可逆反應(yīng)）

止典例剖析.

例1.“藍(lán)天、碧水、凈土”三大環(huán)保保衛(wèi)戰(zhàn)正加快生態(tài)環(huán)境治理和現(xiàn)代化建設(shè)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.廢舊電池必須回收處理，可以防止重金屬污染

B.盡量少用或不用含磷洗滌劑，以防止水體富營(yíng)養(yǎng)化

C.農(nóng)田使用錢態(tài)氮肥要深施填士，以防止氮肥被氧化

D.在燃油車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，以降低污染氣體的排放

【答案】C

【詳解】A.廢舊電池中含有重金屬離子，隨意丟棄會(huì)污染環(huán)境，所以廢舊電池必須回收處理，防止重金

屬污染，A不合題意；

B.國(guó)家提倡少用或不用含磷洗衣粉，這是由磷使水體富營(yíng)養(yǎng)化，使水質(zhì)惡化，B不合題意；

C.錢態(tài)氮肥不穩(wěn)定易分解，故鐵態(tài)氮肥使用時(shí)要深施覆土，不是以防止氮肥被氧化，C符合題意；

D.在汽車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器處理尾氣時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)化器的載體部件是一塊多孔陶瓷材料，可以減

少NO、CO等污染氣體的排放，D不合題意；

故答案為：Co

例2.室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的潔構(gòu)如圖所

示,將鈉箔置于聚苯并咪哇膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作

/\

時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：gSg+e-f/sj,.S；+c「TS：,2Na++1S；+21--e—>Na2sx

乙乙乙一I3/

鈉電極

a

一二2a電解質(zhì)

極

下列敘述錯(cuò)誤的是

A.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能

4

B.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：2Na+^S8+2c-->Na2Sx

O

C.充電時(shí)Na+從硫電極向鈉電極遷移

D.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是afb

【答案】B

【分析】鈉?硫電池中鈉作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Na-e-=Na+,表面噴涂有硫磺粉末的炭化纖維素紙作正極，

+

電極反應(yīng)式為：)S8+e-T；S，，；S；+e-iS；,2Na+-S+2(1-)e--*Na2Sx,充電時(shí)，鈉電極作陰極，

電極反應(yīng)式為：Na++e-=Na,據(jù)此分析。

【詳解】A.炭化纖維素紙具有導(dǎo)電性，其作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能，故A正確；

B.鈉-硫電池中鈉作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Na-e-=Na+,故B錯(cuò)誤；

C.由分析知，充電時(shí)Na電極作為陰極，陽(yáng)離子移向陰極，因此充電時(shí)Na+從硫電極向鈉電極遷移，故C

正確;

D.放電時(shí)，電子由負(fù)極流向正極，由分析知，a為負(fù)極，b為正極，因此放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是

a—b,故D正確；

故選B。

例3.下列有關(guān)方程式錯(cuò)誤的是

A.堿性鋅缽電池的正極反應(yīng)：MnO2+H20+e-=MnO(OH)+OH

向溫小

B.制備粗硅的反應(yīng)方程式為：SiO2+2C=Si+2COT

+2+

C.食醋去除水垢中的CaCOvCaCO3+2H=Ca+H,O+CO2T

+2+3-

D.KjFelCN%]溶液滴入FeC%溶液中：K+Fe+[FC(CN)J=KFe[Fe(CN)6]I

【答案】C

【詳解】A.堿性鋅鎰電池，石墨為正極，Mi】。?在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式；

-

MnO2+H2O+e=MnO(OH)+OH,A正確;

B.工業(yè)上用石英砂和焦炭高溫下制備粗硅，反應(yīng)方程式為：SiO2+2C=Si+2COT,B正確；

C.醋酸為弱酸，離子方程式中不能拆，所以食醋去除水垢中的CaCO]：

2+

CaCO3+2CH3COOH=Ca+2CH;COO+H,O+CO2T,C錯(cuò)誤；

D.用K3[Fe(CN[]溶液檢驗(yàn)溶液中的Fe?+,反應(yīng)的離子方程式為：

K4+Fe2++[Fe(CN)J^=KFe[Fe(CN)JJ,D正確；

故選C。

例4.我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)明了以下裝置從海水中提取鋰單質(zhì)，其工作原理如圖所示。該裝置運(yùn)行期間

電極n上產(chǎn)生和氣體X。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

透il.

A.該裝置實(shí)現(xiàn)了“太陽(yáng)能一電能一化學(xué)能”的轉(zhuǎn)化

B.電極I連接太陽(yáng)能電池的負(fù)極

C.工作時(shí)，電極II附近溶液的pH增大

D.實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)氣體X可用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙

【答案】C

【分析】由圖可知，鋰離子向電極I遷移，則電極【為陰極，電極反應(yīng)式：Li++e-=Li；電極n為陽(yáng)極,

該裝置運(yùn)行期間電極II上產(chǎn)生。2和氣體X,則電極反應(yīng)式：2C1-2e-=Cl2T>2Hq-4c=O2t+4H；

【詳解】A.根據(jù)該裝置示意圖可知，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能-電能-化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故A正確；

B.根據(jù)分析可知，電極I為陰極，連接太陽(yáng)能電池負(fù)極，故B正確；

C.根據(jù)分析可知，電極H為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：2Cr-2e-=Cl2t.2H,O-4e-=O2T+4H\則工作時(shí)，

電極II附近溶液的pH減小，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)分析可知X氣體為Cl?,可用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙檢驗(yàn)，故D正確；

答案選C。

例5.研究小組將混合均勻的鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖I）。從膠頭滴管中滴入一定濃度

醋酸溶液，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)，容器中的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線如圖2。下列說(shuō)法正掰的是

A.0巾時(shí)壓強(qiáng)增大的原因可能是鐵腐蝕放出熱量

B.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為：Fe-3e-=Fe3+

C.碳粉上發(fā)生了氧化反應(yīng)

D.鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)PV=〃R7,0七時(shí)壓強(qiáng)增大的原因可能是鐵腐蝕放出熱量使壓強(qiáng)增大，故A正確：

B.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為：Fe-2e=F*,故B錯(cuò)誤；

C.鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，碳粉上發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

D.鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為電能，還有轉(zhuǎn)化成熱能的部分，故D錯(cuò)誤；

故答案選A。

例6.高壓科學(xué)研究中心研究的一種通過(guò)壓力梯度驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的電池裝置如圖所示。金剛石壓

砧把比壓入儲(chǔ)氫電極PdHx,它在壓力梯度的驅(qū)動(dòng)下生成質(zhì)子，電子先后通過(guò)下層伯電極和外接線路轉(zhuǎn)移

到Pd電極參與反應(yīng)，形成閉合回路。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.Pd電極為正極B.交換膜為質(zhì)子交換膜

C.電池正極反應(yīng)為PdH"+H++e=PdHxD.Pd與PdHx之間含氫差異和壓力梯度都會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)差

【答案】C

【分析】PdHx是負(fù)極材料，它在壓力梯度的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生反應(yīng)：PdHx-e=PdHx.l+H\生成的質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子

交換膜傳輸?shù)缴蠈予穗姌O（正極），而電子先后通過(guò)下層鋁電極和外接線路轉(zhuǎn)移到鉗電極，并在此與質(zhì)子重

新結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，至此形成閉合回路。

【詳解】A.Pd%是負(fù)極材料，它在壓力梯度的驅(qū)動(dòng)卜.發(fā)生反應(yīng)：PdHx-e=PdHx.,+H\生成的質(zhì)子通過(guò)

質(zhì)子交換膜傳輸?shù)缴蠈鱼Q電極（正極），而電子先后通過(guò)下層鉗電極和外接線路轉(zhuǎn)移到錮電極，并在此與質(zhì)

子重新結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，至此形成閉合回路。Pd電極為正極，A項(xiàng)正確；

+

B.交換膜需要H+通過(guò)并在正極發(fā)生反應(yīng)；2H+2e=H2T,所以交換膜為質(zhì)子交換膜，B項(xiàng)正確；

C.電池正極反應(yīng)為2H.+2-=凡1\C錯(cuò)誤;

D.分析原理可知，Pd與PdHx之間含氫差異和壓力梯度都會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)差，D正確；

故選C。

例7.下列有關(guān)電極反應(yīng)式或離子方程式正確的是

+

A.堿性氫氧燃料電池負(fù)極反立：H2-2C=2H

B.以銅為電極電解CuCb溶液的陽(yáng)極反應(yīng)：2Cr-2e=Cl2T

24,+2+

C.在酸性KMnO4溶液中滴加FeSCU溶液：5Fe4+MnO；+8H=5Fe+Mn+4H2O

D.將丙烯通入澳的四氯化碳溶液中：CH,CH=CH2+Br2Bi€H2CH2CH2Br

【答案】C

【詳解.】A.在堿性條件下氫氣被氧化：H2+2OH+2e=2H2O,A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.以銅為電極，銅在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+,B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.亞鐵離子還原酸性高缽酸根離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律和配平原則可知，上述離子方程式正確，C

項(xiàng)正確；

D.丙烯分子中碳碳雙鍵與漠加成，形成碳浪單鍵：CH3CH=CH2+Br2CH3CHBrCH:Br,D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選C。

例8.一種可用于吸收CO?的電池，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

A.電極a上發(fā)生的反應(yīng)為H：-2e~=2H

B.I室出口處溶液的p