2024高考化学一轮复习讲义-电化学专题(3)化学电源(无答案)(同名1559).doc

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考点三化学电源

李仕才

1．一次电池

A.锌锰电池

普通锌锰电池

碱性锌锰电池

装置

电极

反响

负极：Zn?2e?Zn2+

正极：2+2MnO2+2e?2NH3+Mn2O3+H2O

总反响：

Zn+2MnO2+2Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O

负极：Zn+2OH??2e?Zn(OH)2

正极：2MnO2+2H2O+2e?2MnOOH+2OH?

总反响：

Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2

特点

优点：制作简单，价格廉价；

缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快

优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电

B.银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)

负极材料：Zn

电极反响：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

正极材料：Ag2O

电极反响：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

总反响：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。

二次电池

A.铅蓄电池是最常见的二次电池

①放电时的电极反响

负极：Pb(s)+(aq)?2e?PbSO4(s)(氧化反响)

正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e?PbSO4(s)+2H2O(l)(复原反响)

总反响：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)

②充电时的电极反响

阴极：PbSO4(s)+2e?Pb(s)+(aq)(复原反响)?

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)?2e?PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)(氧化反响)?

总反响：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

规律：〔1〕充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。

〔2〕需要注意的是充电时的电极反响与放电时的电极反响过程相反，充电时的阳极反响恰与放电时的正极反响相反，充电时的阴极反响恰与放电时的负极反响相反。

二次电池充电时的电极连接：

B.锂电池

负极材料：锂正极材料：石墨

电解质：LiAlCl4SOCl2

放电时的反响

负极反响：8Li－8e－===8Li＋

正极反响：3SOCl2＋8e－===SOeq\o\al(2－,3)＋2S＋6Cl－

总反响：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S

常见的锂离子电极材料

正极材料：LiMO2〔M：Co、Ni、Mn等〕

LiM2O4〔M：Co、Ni、Mn等〕

LiMPO4〔M：Fe等〕

负极材料：石墨〔能吸附锂原子〕

总反响：Li1-xMO2＋LixCnnC＋LiMO2

负极反响：LixCn-xe－===xLi＋+nC

正极反响：Li1-xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2

3．燃料电池

是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。

〔1〕氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

装置

电池总反响

2H2+O22H2O

介

质

酸性

(H+)

负极：2H2?4e?4H+

正极：O2+4H++4e?2H2O

中性

(Na2SO4)

负极：2H2?4e?4H+

正极：O2+2H2O+4e?4OH?

碱性

(OH?)

负极：2H2+4OH??4e?4H2O

正极：O2+2H2O+4e?4OH?

固体电解质，传导O2-

负极：2H2?4e?+O2-4H2O

正极：O2+4e?2O2-

熔融盐介质，如熔融的K2CO3

负极：2H2?4e?+2CO32-2H2O+2CO2

正极：O2+4e?+2CO22CO32-

〔2〕甲烷燃料电池

甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反响生成K2CO3，总反响：CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O。

负极：CH4?8e?+8OH?===CO2+6H2O、CO2+2OH?===CO32?+H2O，所以：

负极电极式：CH4+10OH?+8e?===CO32?+7H2O

正极：O2+4e?===2O2?和O2?+H2O===2OH?，所以：

正极电极式：O2+2H2O+4e?===4OH?

②酸性电解质(H2SO4溶液为例)

总反响：CH4+2O2===CO2+2H2O

负极：O2+4e?+4H+===2H2O

正极：CH4?8e?+2H2O===8H++CO2

③熔融盐介质，如熔融的K2CO3

总反响：CH4+2O2===CO2