第25讲化学电源（教师版）-（人教2019选择性必修1）_高化_595801221724高中化学新人教版选择性必修一二三电子版教案PPT课件高中试卷_选择性必修1册（人教版）_讲义

第 25 讲 化学电源 知识导航 小杨老师 15521324728 侵权必究 知识精讲 小杨老师 15521324728 侵权必究 一、化学电源的分类与优劣判断 1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。 2. 优劣判断 杨sir化学，侵权必究 （1）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)/kg或(W·h)/L。 （2）比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W/kg或W/L。 （3）电池可储存时间的长短。 二、一次电池（干电池） 一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽 扣式银锌电池等。 1. 普通锌锰干电池 常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电 池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。 杨sir化学，侵权必究 总反应 Zn + 2MnO + 2NH+ === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH ↑ 2 4 3负极 Zn﹣2e- === Zn2+ 正极 2MnO + 2NH+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH ↑ 2 4 3 2. 碱性锌锰干电池 用KOH电解质溶液代替NH Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。 4 杨sir化学，侵权必究 总反应 Zn + 2MnO + 2H O == 2MnO(OH) + Zn(OH) 2 2 2 负极 Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH) 2 正极 2MnO + 2H O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH- 2 2 3. 纽扣式锌银电池 锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池 总反应 Zn+Ag O+ HO === Zn(OH) +2Ag 2 2 2 负极 Zn+2OH- - 2e- === Zn(OH) 2 正极 Ag O+2e- + HO === 2Ag +2OH- 2 2 三、二次电池 有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电 （化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池 或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。 1. 铅蓄电池 杨sir化学，侵权必究 工作原理 Pb＋PbO＋2HSO 2PbSO＋2HO 2 2 4 4 2 总反应 Pb + PbO + 2HSO === 2PbSO + 2HO 2 2 4 4 2 放电 负极正极 总反应 2PbSO + 2HO === Pb + PbO +4H+ + 2SO2- 4 2 2 4 充电 阴极 PbSO 4 ＋2e－===Pb＋ SO2 4 - 阳极 PbSO＋2HO－2e－===PbO＋4H＋＋ SO2- 4 2 2 4 【答案】Pb + SO2- ﹣2e- === PbSO PbO + 4H+ + SO2- + 2e- === PbSO + 2HO 4 4 2 4 4 2 2. 锂离子电池 锂离子电池正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO ，也称磷酸亚铁锂）或钻酸锂（LiCoO ）等，一般是 4 2 具有可供锂离子嵌入或脱嵌（即可逆嵌脱）结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳 纤维、天然石墨等。电解质溶液是锂离子的载体，是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中制 成的，其作用是在电池内部正、负极之间形成良好的离子导电通道。 杨sir化学，侵权必究 在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来， 嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。 以钻酸锂-石墨锂电池为例： 工作原理 Li CoO + Li C LiCoO + 6C 1-x 2 x 6 2 总反应 Li CoO + LiC === LiCoO + 6C 1-x 2 x 6 2 放 负极 电 正极 总反应 LiCoO + 6C === Li CoO + LiC 2 1-x 2 x 6 充 阴极 电 阳极 【答案】LiC ﹣xe- === 6C + xLi+ Li CoO + xLi+ + xe- === LiCoO 6 1-x 2 2 6C + xLi++ xe- === LiC LiCoO - xe- === Li CoO + xLi+ 6 2 1-x 2 三、燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能 的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。 1．氢氧燃料电池 杨sir化学，侵权必究 电解质 HSO 溶液 KOH溶液 2 4 总反应 2H +O === 2H O 2 2 2 负极 反应式 正极 反应式【答案】2H - 4e- === 4H+ 2H +4OH- - 4e- === 4H O 2 2 2 O + 4H+ + 4e- === 2H O O +2HO + 4e- === 4OH- 2 2 2 2 2．甲烷燃料电池 甲烷电池 电解质溶液为HSO 电解质溶液为KOH 2 4 负极反应式 正极反应式 总反应式 【答案】CH + 2H O - 8e- === CO + 8H+ CH + 10OH- - 8e- === + 7H O 4 2 2 4 CO2- 2 3 2O +8H+ + 8e- === 4HO 2O + 8e- + 4HO === 8OH- 2 2 2 2 CH + 2O === CO + 2H O CH + 2O + 2OH- === + 3H O 4 2 2 2 4 2 CO2- 2 3 对点训练 小杨老师 15521324728 侵权必究 题型一：一次电池的工作原理 杨sir化学，侵权必究 【例1】日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e- 4 =Zn2＋，2MnO ＋2NH ＋2e-=MnO＋2NH ＋HO。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是 2 2 3 3 2 A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B．干电池可实现电能向化学能的转化 C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 【答案】C 【详解】 A．干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误； B．干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误； C．NH Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C 4 正确； D．干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误； 故选C。 【变1-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液 为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO(s)+HO(l)=Zn(OH) (s)+Mn O(s)，下列说法错误的是 2 2 2 2 3 A．电池工作时，锌失去电子 B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极C．电池负极上发生氧化反应 D．外电路中每通过0.4mol电子，锌的质量理论上减小13.0g 杨sir化学，侵权必究 【答案】B 【分析】 根据电池总反应式Zn(s)+2MnO(s)+HO(l)=Zn(OH) (s)+Mn O(s)可知，电池工作时，负极材料是Zn，Zn发 2 2 2 2 3 生氧化反应生成Zn(OH) ，电极反应式为Zn-2e-+2OH-= Zn(OH) ，正极材料为MnO ，MnO 发生还原反应， 2 2 2 2 电极反应式为2MnO (s)+HO(l)+2e-=Mn O(s)+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。 2 2 2 3 【详解】 A．电池工作时，负极材料是Zn，Zn失去电子，故A正确； B．电池工作时，电子由负极流出流向正极，，故B错误； C．原电池工作时，负极Zn失去电子发生氧化反应，故C正确； D．由电池总反应式可知，65gZn反应转移电子为2mol，则外电离通过0.4mol电子，理论上消耗锌13.0g， 故D正确； 本题答案B。 题型二：二次电池的工作原理 杨sir化学，侵权必究 【变2-1】某种钠离子的二次电池，其放电工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．放电时，石墨上的电势比MnPO 上的高 4 B．充电时，石墨接直流电源的正极 C．充电时，Na+由右侧经过离子交换膜迁移到左侧 D．放电时，正极反应为NaMnPO +e-=MnPO +Na+ 4 4 【答案】C 【分析】 该装置为钠离子的二次电池，根据放电工作原理的装置以及原电池工作原理，左端电极为负极，电极反应 式为Na－e－=Na＋，右端电极为正极，电极反应式为MnPO ＋Na＋＋e－=NaMnPO ，据此分析； 4 4 【详解】 A．根据上述分析，石墨为负极，MnPO 为正极，正极电势高于负极电势，即MnPO 电势高于石墨，故A 4 4错误； B．二次电池充电时，电池正极接电源的正极，电池负极接电源的负极，石墨为负极，充电时，应接电源 的负极，故B错误； C．充电时，石墨电极反应式为Na＋＋e－=Na，MnPO 电极反应式为NaMnPO －e－=Na＋＋MnPO ，Na＋从 4 4 4 右侧经过离子交换膜迁移到左侧，故C正确； D．根据上述分析，放电时正极反应式为MnPO ＋Na＋＋e－=NaMnPO ，故D错误； 4 4 答案为C。 题型三：锂离子电池的工作原理 杨sir化学，侵权必究 【例3】锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO 2 =LiMnO ，下列说法中正确的是 2 A．Li是正极，MnO 是负极 2 B．放电时负极的反应：Li-e-=Li+ C．放电时正极发生氧化反应 D．电池放电时，能量转化率可达到100% 【答案】B 【详解】 A．从电池的总反应方程式看,锂失去电子,做负极，故A错误； B．锂做负极,放电时电极反应为Li - e- =Li+，故B正确； C．放电时正极得到电子发生还原反应，故C错误； D．电池放电时，常会伴随热量变化，则能量转化率小于100%，故D错误； 本题答案B。 【变4】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M Fe PO +LiC 1-x x 4 6 LiM Fe PO +6C，其原理如图所示，下列说法正确的是 1-x x 4 A．放电时，石墨电极的电势更高 B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极 C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连 D．放电时，正极反应式为M Fe PO +e-+Li+=LiFe PO +(1-x)M 1-x x 4 x 4 杨sir化学，侵权必究 【答案】C 【分析】 从电池总反应式可以分析出，放电时LiC 变为Li+和6C，Li元素化合价升高被氧化，所以石墨电极是负极， 6另一侧磷酸铁锂电极为正极，放电过程电解质中Li+向磷酸铁锂电极方向移动； 【详解】 A．根据分析，石墨电极为负极，故电势更低，描述错误，不符题意； B．根据分析，放电时Li+移向磷酸铁锂电极，而充电时离子移动方向相反，向石墨电极移动，描述错误， 不符题意； C．放电时，磷酸铁锂电极是正极，电子流入，充电时，该极需输出电子，故要和电源正极相连，描述正 确，符合题意； D．根据电池模型，可以看到，放电时正极电极反应式应是M Fe PO +e-+Li+=LiM Fe PO ，描述错误，不 1-x x 4 1-x x 4 符题意； 综上，本题选C。 题型四：燃料电池的工作原理 杨sir化学，侵权必究 【变5-1】 燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是 A．电池工作时， 得到电子，发生还原反应 B．电极b上的电极反应式为 C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能 D．电池工作时，溶液中的 向电极a迁移 【答案】C 【详解】 A．由分析可知，电池工作时， 得到电子，发生还原反应，故A正确； B．电极b上氨气中氮元素失去电子，生成氮气，电解液为NaOH溶液，电极反应为 ，故B正确； C．燃料电池是由化学能转化为电能，C项错误； D．原电池工作时，阳离子移向正极，故Na+向电极a移动，故D正确； 故答案选C。题型五：化学电源的工作原理 杨sir化学，侵权必究 【例6】下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 A．图 I所示电池中，电子从锌片流出 B．图 II所示干电池中石墨作负极 C．图 III所示电池为二次电池 D．图 IV所示电池中正极反应为： 【答案】B 【详解】 A． 原电池工作时，电子从负极流出，图 I所示电池中，锌为负极，则电子从锌片流出，A正确； B． 图 II所示干电池中石墨作正极、锌作负极，B错误； C． 铅蓄电池对外供电时，铅作负极、二氧化铅作正极，当充电时，铅作阴极，二氧化铅作阳极，可反复 使用，故图 III所示电池为二次电池，C正确； D． 图 IV所示电池为氢氧燃料电池，其中，氧气在正极得到电子发生还原反应，正极反应为： ，D正确； 答案选B。 【例8】回答下列问题： （1）已知可逆反应AsO +2I—+2H+= AsO +I +H O，某化学兴趣小组利用反应探究原电池原理并应用原电 2 2 池原理制作多种电池： 电池工作时，盐桥中的阴离子向_______极移动(填C 或C )；若向B池里滴加NaOH溶液，平衡向_______ 1 2 方向移动，此时C 极的电极反应式为_______。 2（2）乙同学结合课本氢氧燃料电池知识将CH 设计成燃料电池，装置如图所示(a、b为多孔碳棒)其中 4 _______ (填 A或B)处电极入口通甲烷。当消耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中 转移电子的物质的量_______mol。若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇( Y O)的氧化 2 3 锆( ZrO )晶体，在其内部可以传导O2-，电池的负极电极反应式：_______。 2 （3）丙同学查资料发现生物电池具有工作时不发热、不损坏电极等优点，不但可以节约大量金属，而且 寿命比化学电源长得多，因此越来越受到人们的青睐。某生物电池用葡萄糖(C H O)作原料，在酶的作用 6 12 6 下被氧化为葡萄糖酸(C H O)，其工作原理如下图所示。 6 12 7 杨sir化学，侵权必究 a的电极反应式为_______。当有2molH+通过质子交换膜时，理论上电极a消耗葡萄糖的质量为_______g； 该电池_______(填“能”或“不能”)在高温条件下使用。 【答案】 （1） C 逆反应 AsO —2e—+ H O = AsO +2H+ 1 2 （2） A 10.8 CH—8e—+4O2—=CO +2H O 4 2 2 （3） C H O—2e—+ H O=C H O+2H+ 180 不能 6 12 6 2 6 12 7 【解析】 （1） 由题给可逆反应可知，酸性条件下，C 极为原电池的负极，碘离子在负极失去电子发生氧化反应生成单质 1 碘，电极反应式为2I——2e—=I ，C 极为正极，酸性条件下，砷酸根离子得到电子发生还原反应生成亚砷酸 2 2 根离子，电极反应式为AsO +2e—+2H+= AsO +H O，则电池工作时，盐桥中的阴离子向负极C 极移动； 2 1 若向B池里滴加氢氧化钠溶液，氢离子与氢氧根离子反应，氢离子浓度减小，平衡向逆反应方向移动，此 时C 极为原电池的负极，亚砷酸根离子失去电子发生氧化反应生成砷酸根离子，电极反应式为AsO —2e 2 —+ H O = AsO +2H+，故答案为：C ；逆反应；AsO —2e—+ H O = AsO +2H+； 2 1 2 （2）由电子移动方向可知，a极为燃料电池的负极，则甲烷由A处电极入口通入，碱性条件下甲烷在负极失去 发生氧化反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH—8e—+10OH—=CO +7H O，由电极反应式可知，当消 4 2 耗标况下甲烷33.6L时，假设能量转化率为90%，则导线中转移电子的物质的量 ×8×90%=10.8mol；若将该燃料电池内部KOH溶液改为熔融的掺杂着氧化钇( Y O)的氧化锆( ZrO )晶体， 2 3 2 甲烷在氧离子作用下在负极失去电子生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH—8e—+4O2— 4 =CO +2H O，故答案为：A；10.8；CH—8e—+4O2—=CO +2H O； 2 2 4 2 2 （3） 由题给示意图可知，电极a为生物电池的负极，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成葡萄糖酸和氢离 子，电极反应式为C H O—2e—+ H O=C H O+2H+；当有2mol氢离子通过质子交换膜时，理论上电极a 6 12 6 2 6 12 7 消耗葡萄糖的质量为2mol× ×180g/mol=180g；酶在高温条件下会因蛋白质发生变性而失去催化活性， 因此该电池不能在高温下使用，故答案为：C H O—2e—+ H O=C H O+2H+；180；不能。 6 12 6 2 6 12 7 提分特训 小杨老师 15521324728 侵权必究 【题1】碱性锌锰干电池的总反应为： 。下列关于该电池的说法 中正确的是 A．Zn为负极， 为正极 B．工作时电子由 经由外电路流向Zn C．工作时OH-移向正极 D．电池放电过程中，溶液的酸碱性一定不变 【答案】A 【详解】 A．由碱性锌锰电池的总反应 可知，正极MnO 得电子被还原， 2 负极是金属锌失电子被氧化，故A正确； B．工作时外电路电子由负极流向正极，即电子由Zn经由外电路流向MnO ，故B错误； 2 C．电池工作时阴离子OH-向负极锌电极移动，故C错误； D．碱性锌锰电池中的电解质为KOH，由碱性锌锰电池的总反应 可知，电池放电过程中，KOH物质的量不变，但反应消耗水，溶液OH-浓度增大，则碱性增强，故D错误； 答案为A。 【题2】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是 A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大 B．乙：负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 杨sir化学，侵权必究 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】B 【详解】 A．甲为铜锌原电池，锌失去电子，锌电极是负极，铜电极是正极，正极上氢离子放电形成氢气，因此 Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液的pH增大，故A正确； B．锌是负极，电解质溶液显碱性，负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)，故B错误； 2 C．Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，反应中锌溶解，因而锌筒会变 薄，故C正确； D．铅蓄电池总反应式为PbO +Pb+HSO 2PbSO +2HO，使用一段时间后，HSO 不断被消耗，因而电 2 2 4 4 2 2 4 解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D正确； 故选B。 【题4】三元电池是电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNiCo MnO。充电时电池总反应为 x y z 2 LiNiCo MnO+6C(石墨)=Li Ni Co MnO+LiC ，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的 x y z 2 1-a x y z 2 a 6 离子X通过的隔膜。下列说法正确的是 A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜 B．放电时，电流由A经负载回到B C．充电时，B为阴极，发生还原反应 D．放电时，负极反应式为：LiC -ae-=6C(石墨)+aLi+ a 6 杨sir化学，侵权必究 【答案】D 【分析】 根据题目正极材料可表示为LiNiCo MnO，判断LiC 为负极材料，故A为负极，B为正极，根据充电时 x y z 2 a 6 电池总反应是阴极和阳极的总反应，该反应逆过程即是原电池的反应，也是正极和负极的总反应。【详解】 A．根据分析得B为正极，原电池中离子移动的方向是阳离子移向正极，故离子X通过的隔膜属于阳离子 交换膜，故A不正确； B．放电时是原电池，电流从正极流向负极，故从B经负载回到A，故B不正确； C．充电时，根据正极接电源的正极判断，B为阳极，发生氧化反应，故C不正确； D．放电时，是原电池反应，负极反应与电解池中的阴极反应刚好相反，根据题目中的充电时电池反应进 行书写电极反应：LiC -ae-=6C(石墨)+aLi+，故D正确； a 6 故选答案D。 【点睛】 本题考查二次电池的原理，注意二次电池充电时，正极做的是阳极，负极做的是阴极，根据总反应方程式 进行改写可以得到电极反应。 【题5】风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通 过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下 列有关其说法不正确的是 A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富 B．铝储能电池是二次电池 C．放电时， 从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面 D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能 【答案】D 【详解】 A．铝在地壳中的含量丰富，且单位质量的铝放出的电量高，可以用于制造水系铝离子储能电池，故A正 确； B．根据题意，储能电池通过对电能的存储、汇集，再集中供电，说明铝储能电池是二次电池，故B正确； C．放电时，铝失去电子变成 ，铝为负极，石墨为正极， 从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再 以单质铝的形式沉积负极材料表面，故C正确； D．该电池中没有氧气产生，金属铝电极表面不会形成致密的氧化铝钝化膜，故D错误； 故选D。 【题6】铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知： ①铅蓄电池总的化学方程式为： ，使用(放电)段时间后，其内 阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用；②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继 续使用； 回答下列问题： (1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO 在_______ (填“阳极”、“阴极”或 4 “两个电极”)上_______ (填“生成或除去”)。 (2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。 (3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原 因可能是_______。 杨sir化学，侵权必究 【答案】铅 两个电极 除去 Cd(OH) + 2Ni(OH) ＝Cd + 2NiOOH + 2H O 放电时，铅蓄电池 2 2 2 中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变 【详解】 (1)反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成 硫酸铅，所以充电时，PbSO 在两个电极除去；所以本问第一空应填“Pb”，第二空应填“两个电极”， 4 第三空应填“除去”； (2)镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为： ，负极反应式： ，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H O＝Cd(OH) + 2 2 2Ni(OH) ，所以本问应填“ ”； 2 (3)铅酸蓄电池放电，电解质溶液硫酸浓度明显变小，而镍镉电池放电，溶液碱性基本不变，所以本问应填 “由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎 不变，故内阻几乎不变”。 【题8】酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、MnO 、ZnCl 和 2 2 NH Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料， 4 有关数据表所示： 溶解度/(g/100g水) 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 化合物 NHCl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 4 ZnCl 343 395 452 488 541 614 2 回答下列问题： (1)该电池的正极反应式为 ___________。(2)维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn___________g．(已知Q=It，F=96500C/mol) (3)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl 和NH Cl，二者可通过___________分离回收。 2 4 (4)滤渣的主要成分是MnO 、___________和___________，欲从中得到较纯的MnO ，最简便的方法是 2 2 ___________，其原理是___________。 杨sir化学，侵权必究 【答案】MnO ＋e-＋H+=MnOOH 0.05g 加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 在空气中加 2 热 碳粉转变为CO，MnOOH氧化为MnO 2 2 【详解】 (1)该电池的正极发生还原反应，MnO 被还原生成MnOOH，电极方程式为MnO +H++e-=MnOOH，负极锌 2 2 被氧化生成Zn2+，电池总反应式为2MnO +Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+，故答案为MnO +H++e-=MnOOH； 2 2 (2)电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通过电子的物质的量n(e－)＝Q/F＝ 150C/96500C/mol＝1.554×10－3mol，则理论消耗Zn的质量是m(Zn)＝1.554×10-3mol/2×65g/mol＝0.05g，故 答案为0.05。 (3)由于ZnCl 的溶解度受温度影响较大，而NH Cl的溶解度受温度影响较小，所以可采用加热浓缩、冷却 2 4 结晶的方法分离氯化锌和氯化铵混合物；故答案为：加热浓缩、冷却结晶； (4)根据废电池糊状填充物中碳粉和MnO 及正极放电产生的MnOOH都不溶于水，可确定滤渣的主要成分； 2 碳粉在足量氧气中燃烧转变为CO，MnOOH在足量氧气中燃烧转变为MnO ，因此得到较纯的二氧化锰最 2 2 简便的方法是在足量空气或氧气中燃烧滤渣，故答案为：碳粉；MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为 CO，MnOOH氧化为MnO 。 2 2 提分作业 小杨老师 15521324728 侵权必究 【练1】下列电池不属于化学电池的是 A．碱性干电池 B．铅蓄电池 C．燃料电池 D．太阳能电池 【答案】D 【详解】 常见的电源：碱性干电池、蓄电池、燃料电池，可以将化学能转化为电能，而太阳能电池是太阳能转化为 电能的装置，不是化学电池，故选：D。 【练2】新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种 银锌电池(如下图所示)，该电池的总反应式为： 。下列关于该电池的说法 正确的是A．Ag O电极作正极，发生氧化反应 2 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag O电极经过隔板流向Zn电极 2 D．该电池的负极反应为： 【答案】D 【详解】 A．根据总反应方程式分析Ag O化合价降低，得到电子，作原电池正极，发生还原反应，故A错误； 2 B．Zn化合价升高，是原电池负极，Ag O化合价降低，得到电子，作原电池正极，根据原电池“同性相 2 吸”，得到该电池放电时溶液中的K+向Ag O电极移动，故B错误； 2 C．电池工作时，电流从Ag O电极经过外电路流向Zn电极，故C错误； 2 D．根据B分析得到Zn为负极，根据总反应式得到该电池的负极反应为： ，故D 正确。 综上所述，答案为D。 【练3】甲醇燃料电池在碱性条件下的电池反应为2CHOH＋3O＋4OH-=2CO ＋6HO。则下列有关说法 3 2 2 不正确的是 A．O 在正极参与反应 2 B．该电池使用一段时间后溶液pH变小 C．负极反应为：CHOH-6e-＋8OH-=CO ＋6HO 3 2 D．每转移0.6 mol电子，则消耗氧气的体积为3.36L 【答案】D 【详解】 A．根据2CHOH＋3O＋4OH-=2CO ＋6HO总反应可知，O元素的化合价降低，通入氧气的电极为原电 3 2 2 池的正极，发生还原反应，故A正确； B. 根据2CHOH＋3O＋4OH-=2CO ＋6HO总反应可知，该电池使用一段时间后溶液pH变小，故 B正 3 2 2 确； C．根据2CHOH＋3O＋4OH-=2CO ＋6HO总反应可知，碳元素的化合价升高，甲醇为原电池的负极， 3 2 2发生氧化反应，在碱性环境下，负极反应式为： CHOH-6e-＋8OH-=CO ＋6HO，故C正确； 3 2 D. 没有注明气体存在的状态，无法计算气体的体积，故D错误； 故答案：D 。 【练4】一种应用比较广泛的甲醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的 是 A．若有 生成，则有 从甲池通过交换膜进入乙池 B．N极电极反应为 C．甲池溶液 增大，乙池溶液 减小 杨sir化学，侵权必究 D．Ｍ极为负极，发生还原反应 【答案】A 【详解】 A．由装置图可知，乙池为电子流入端，为原电池的正极，甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极 反应式为：CHOH-6e-+H O =CO +6H+，所以若有 生成，则有 从甲池通过交换膜进入乙 3 2 2 池，故A正确； B．由装置图可知，乙池为电子流入端，为原电池的正极，则N极电极反应为 ，故B 错 误； C．甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极反应式为：CHOH-6e-+H O =CO +6H+，生成氢离子， 3 2 2 酸性增强，所以甲池溶液 减小，乙池为电子流入端，为原电池的正极，其极电极反应为 ，消耗氢离子，酸性减弱，所以乙池溶液 增大，故C错误； D．由装置图可知，甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极反应式为：CHOH-6e-+H O =CO 3 2 2 +6H+，所以Ｍ极为负极，发生氧化反应，故D错误； 故答案：A。【练5】铅蓄电池的总反应式为 。请回答下列问题(不考虑氢、 氧的氧化还原)： （1）放电时，正极的电极反应式是___________；电解液中 浓度将变___________(填“大”或 “小”)；电流方向从___________(填“正”或“负”，下同)极流向___________极。当外电路通过 电子时，理论上负极板的质量增加___________g。 （2）在完全放电耗尽 和 时，若按如图所示连接，电解一段时间后，则在A电极上的电极反应式为 ___________，B电极上生成___________。 【答案】 （1） PbO +2e-+4H++2SO =PbSO +2HO 小 正 负 48 2 4 2 （2） PbSO +2e-=Pb+SO PbO 4 2 【分析】 （1） 电池总反应式为： ，放电时，正极二氧化铅得到电子，电极 反应式是PbO +2e-+4H++2SO =PbSO +2HO；放电时消耗硫酸，则电解液中 浓度将变小；电流方向 2 4 2 和电子的流向相反，从正极流向负极。负极电极反应：Pb-2e-+SO =PbSO ，当外电路通过1mol电子时， 4 依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×96g/mol=48g； （2） 在完全放电耗尽PbO 和Pb时，电极上析出的都是PbSO ，若按题图连接B为阳极应是失去电子发生氧化 2 4 反应，A为阴极是得到电子发生还原反应，实质是电解反应，A电极发生反应为：PbSO +2e-=Pb+SO ，B 4电极上发生反应为：PbSO +2HO-2e-=PbO +4H++2SO ，所以B电极上生成PbO 。 4 2 2 2倒卖拉黑，关注更新免费领取，淘宝唯一每月更新店铺:知二教育