发布时间 : 星期日 文章原电池原理--高一更新完毕开始阅读
【例7】利用反应C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O，可设计为燃料电池（电解质溶液为KOH），试写出其电极反应式。
【例8】下图是乙醚（CH3CH2OCH2CH3）燃料电池的结构示意图。乙醚在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。请写出该燃料电池的电极反应式：
a极： ， b极： 。
⒉固体氧化物燃料电池
【例9】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O2ˉ。下列对该燃料电池说法正确的是（ ）
A．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ B．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4eˉ=2O2ˉ C．在熔融电解质中，O2ˉ由负极移向正极
D．通入丁烷的一极是负极，电极反应为：C4H10+26eˉ+13O2ˉ=4CO2↑+5H2O ⒊熔融盐燃料电池
【例10】①某种熔融盐燃料电池采用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气。试写出两极反应式。
②以NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y（N2O5），并将Y通入石墨Ⅱ电极处，以使电池的电解质组成保持稳定，保证该燃料电池长时间稳定运行。石墨Ⅰ电极反应式为 ；石墨Ⅱ电极反应式为 。
【小结】无论酸或碱的水溶液、氧化物、熔融盐何者做为电解质，其导电离子一般要参与两极反应，在某个电极上生成，在另一个电极上消耗。如无特殊情况，当两极转移电子数相等时，该导电离子在两个电极上的生成量和消耗量相等。 【例11】利用人工光合作用合成甲酸的原理2CO2+2H2O装置如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．电极1周围溶液的pH增大
B．该装置将太阳能转化为化学能和电能
C．H+由电极1室经过质子交换膜流向电极2室 D．电极2上发生的反应为CO2+2H++2eˉ =HCOOH 【例12】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是（ ）
A．a为电池的正极
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2HCOOH+O2可设计成原电池，
B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi C．放电时，a极锂的化合价发生变化 D．放电时，溶液中Li+ 从b向a迁移
【例13】锂离子电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的总反应为：C6Li+Li1-xMO2=C6Li1-x+LiMO2（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料，LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物），请写出放电时的电极反应式。
【方法指导】①锂电池有多种，正极材料和电解质各不相同，但负极一定是金属锂（可能嵌入某些载体中）失去电子生成Li+。
②锂电极不能直接与水溶液接触，故须采用某些有机电解质等，或通过某些介质与水溶液间接接触。
③锂电池具有比容量高、能量密度大等特点，其本质是在不同的电极材料中，质量相同时，锂可以释放出更多的电子。
作业
1.下列关于下图所示装置的叙述，正确的是（ ）
A．锌片为负极，铜片为正极 B．该装置能将电能转化为化学能
－＋
C．铜片发生的反应为Cu－2e== Cu2 D．电流方向是由锌片通过导线流向铜片 2.某小组为研究电化学原理，设计如上图装置。下列叙述不正确的是（ ） ．．．A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
－
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e===Cu C．a和b用导线连接时，电子由铜电极流向铁电极
D．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 3.下列反应中可以用于设计原电池的是（ ）
A．H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O B．2FeCl3 + Fe = 3FeCl2
C．Mg3N 2+6H2O = 3Mg（OH）2↓+ 2NH3↑ D．NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓
4.锌－空气电池可能成为未来的理想动力源，该电池的电解质溶液可以是酸性或碱性。在碱性溶液中该电池总反应可表示为：2Zn + 4NaOH + O2＝2Na2ZnO2+ 2H2O。下列有关锌－空气电池说法正确的是（ ）
－－
A．负极反应式为：O2+ 2H2O + 4e＝4OH
B．碱性或酸性电解质溶液中，该电池正极反应式相同
＋
C．该电池工作时，Na移向负极
－
D．每生成1 mol ZnO22转移电子数为2 NA（NA为阿伏加德罗常数）
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5.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ）
－
①在标准状况下，每消耗5.6L CH4可以向外电路提供2mole
－－－
②通过甲烷电极的电极反应式为：CH4+10OH－8e=CO32+7H2O ③通过甲烷的电极为电池的正极，通过氧气的电极为负极 ④电池放电后，溶液pH不断升高
A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 6.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为： V3+＋VO2+＋H2O
充电 放电 VO2+＋2H+＋V2+。下列说法正确的是（ ）
A．放电时正极反应为：VO2+＋2H+＋e-=VO2+＋H2O B．充电时阴极反应为：V2+-e-＝V3+
C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极 D．充电过程中，H+由阴极区向阳极区迁移
7.下列化学电池不易造成环境污染的是（ ）
A．锌锰干电池 B．氢氧燃料电池 C．镍镉电池 D．铅蓄电池
8.爱迪生电池在充电和放电时发生的反应：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，下列
对该蓄电池推断错误的是：（ ） ．．
① 放电时，Fe参与负极反应，NiO2参与正极反应
－－
② 充电时，阴极上的电极反应式为：Fe(OH)2 + 2e= Fe + 2OH ③ 放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动
－
④ 放电时，负极上的电极反应式为：Fe + 2H2O－2e = Fe(OH)2 + 2H+ ⑤ 蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中 A．只有③ B．③④ C．④⑤ D．①②⑤
9.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是( )。
A．工业上以纯碱、石灰石、石英为主要原料来制造水泥 B．测量原理示意图中，Ag2O为负极
－－
C．负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－2e===Cu2O＋H2O
－
D．电池工作时，OH向正极移动
10.有a、b、c四种金属，将a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中，b不易腐蚀．将a、c分别投入等浓度的盐酸中，c比a反应剧烈．据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( )
A．c、a、b B．a、b、c C．b、a、c D．b、a、c
11.有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A →B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2++2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为（ ）
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A、A﹥B﹥E﹥D B、A﹥B﹥D﹥E C、D﹥E﹥A﹥B D、D﹥A﹥B﹥E 12.根据下图可判断下列离子方程式中错误的是（ ）
A．2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s) B．Co2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq) C．2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq) D．2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq) 13.氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2+4OH—4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-，下列说法中错误的是（ ） A、供电时的总反应是：2H2+O2=2H2O B、产物为无污染的水，属于环境友好电池 C、燃料电池的能量转化率可达100% D、H2在负极发生氧化反应
14.汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4== 2PbSO4+2H2O。根据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A．Pb是正极 B．PbO2得电子，被氧化 C．负极反应是Pb+SO42——2e—== PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强
15.据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电
池反应为：2CH3OH + 3O2 + 4OH- ＝2CO32- + 6H2O，则下列说法正确的是 ( ) A．构成该电池的正极和负极必须是两种活性不同的金属 B．充电时有CH3OH生成的电极为阳极 C．放电时电解质溶液的pH逐渐增大
－－
D．放电时负极的电极反应为：CH3OH－6e ＋8OH ＝ CO32- + 6H2O
16.氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O
2H2↑+O2↑。制得的氢气可用
于燃料电池。 试回答下列问题：
（1）海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现________能转变为________能。水分解时，断裂的化学键为________键，分解海水的反应属于________反应（填“放热”或“吸热”）。 （2）某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：
－－－－
A极：2H2+2O2－4e===2H2O；B极：O2+4e===2O2，则A极是电池的______极；电子从该极________（填“流入”或“流出”）。
（3）有人以化学反应：2Zn+O2+4H+===2Zn2++2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作。则原电池的负极材料是______，正极上发生反应的电极反应式为 。
17.某同学想利用原电池反应探究Zn和Cu的金属活动性顺序。请你帮他选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，并完成下列实验报告： 实验目的：探究Zn和Cu的金属活动性顺序
（1）电极材料：正极： ；负极： ；电解质溶液为H2SO4溶液。 （2）写出正极反应式： 。 （3）请画出该原电池装置图：
实验现象：负极不断溶解，正极上气泡产生
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