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(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应:
介质 酸性 碱性
常见化学电池的比较
(1)一次电池:活泼金属作负极,参与电极反应,放电完成后,不能再使用。 (2)二次电池:两电极都参与电极反应,可充电、放电,循环使用。
(3)燃料电池:两电极都不参与电极反应,不断充入的物质分别在两极发生反应,可连续使用。 例3 (2017·腾冲县期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )
负极反应式 2H2-4e===4H 2H2-4e+4OH===4H2O ---+正极反应式 O2+4H+4e===2H2O O2+2H2O+4e===4OH --+-
A.放电时Li由B极向A极移动
B.电池放电反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH C.B电极反应式为O2+4H+4e===2H2O D.电解液a可以为氯化锂溶液 答案 B
解析 在锂空气电池中,A(金属锂)为负极,其反应式是4Li+4OH-4e===4LiOH;B为正极,其反应式是O2+4e+2H2O===4OH;总反应式是4Li+O2+2H2O===4LiOH。原电池工作过程中,溶液中的Li(阳离子)移向B极(正极);金属锂能与水反应,电解质中不能含有水。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池
方法点拨 根据原电池装置书写电极反应式
(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。
(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存,该阴离子写入负极反应式。 (3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。
例4 (2017·毕节市模拟)镍—镉电池是一种可充电的“干电池”,使用寿命长达10~15
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年。镍—镉电池的总反应为Cd+2NiOOH+2H2O( )
2Ni(OH)2+Cd(OH)2。下列说法不正确的是
A.放电时,负极发生了氧化反应,反应为Cd+2OH-2e===Cd(OH)2 B.充电时,阳极反应为Ni(OH)2(s)-e+OH(aq)===NiOOH(s)+H2O(l) C.电池工作时,负极区pH增大,正极区pH减小 D.该电池充电时将电能转化为化学能 答案 C
解析 由电池总反应可知:放电时负极反应式为Cd+2OH-2e===Cd(OH)2,负极区OH浓度减小,pH减小;放电时正极反应式为NiOOH(s)+H2O+e===Ni(OH)2(s)+OH,正极区OH浓度增大,pH增大;充电时阳极反应式与放电时的正极反应式相反,即Ni(OH)2(s)-e+OH
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(aq)===NiOOH(s)+H2O(l);二次电池放电时化学能转化为电能,充电时电能转化为化学能。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池
方法点拨 由二次电池的总反应式书写电极反应式
(1)放电时为原电池,由总反应式中元素化合价的变化,确定负极、正极的反应物、主要产物和转移电子数目,再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。
(2)充电时的电极反应是放电电极反应的逆过程,即充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。 例5 写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。 (1)酸性条件下的甲烷燃料电池
总反应式:_______________________________________________________________; 正极反应式:_____________________________________________________________; 负极反应式:_____________________________________________________________。 (2)碱性条件下的甲烷燃料电池
总反应式:_______________________________________________________________; 正极反应式:_____________________________________________________________; 负极反应式:_____________________________________________________________。 (3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池
总反应式:_______________________________________________________________; 正极反应式:_____________________________________________________________; 负极反应式:_____________________________________________________________。 答案 (1)CH4+2O2===CO2+2H2O 2O2+8H+8e===4H2O
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CH4-8e+2H2O===CO2+8H (2)CH4+2O2+2OH===CO3+3H2O 2O2+4H2O+8e===8OH CH4+10OH-8e===CO3+7H2O (3)2CH3OH+3O2+4OH===2CO3+6H2O 3O2+6H2O+12e===12OH;
2CH3OH+16OH-12e===2CO3+12H2O 考点 燃料电池 题点 有机物燃料电池
方法点拨 (1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧,书写总反应方程式时,要注意产物与电解质溶液是否发生反应,若能反应,电解质溶液要写在总反应方程式中。
(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应,即O2+4e===2O,产生的O存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。
(3)书写燃料电池的电极反应式,一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H;酸性溶液电极反应式不能出现OH。
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1.下列说法错误的是( )
A.氧化还原反应所释放的化学能,是化学电池的能量来源 B.化学电池中的负极材料不一定参加电极反应 C.二次电池的充电和放电过程是可逆反应
D.丢弃废旧电池不但会污染环境,而且是资源的极大浪费 答案 C
解析 二次电池的充电和放电,是在不同条件下发生的过程,它们不是可逆反应。 考点 初步认识化学电池 题点 化学电池及其类别
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2.下列电池工作时,氧气在正极放电的是( )
答案 B
解析 燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。 考点 化学电池的综合 题点 化学电池及其类别
3.某电池以K2FeO4和锌为电极材料,氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是( ) A.锌为电池的负极
B.正极反应式为2FeO4+10H+6e===Fe2O3+5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度增大 D.电池工作时OH向负极迁移 答案 B
解析 以K2FeO4和锌为电极材料,氢氧化钾溶液为电解质溶液的电池中,锌为负极,发生反应:3Zn-6e+6OH===3Zn(OH)2;K2FeO4为正极,发生反应:2FeO4+8H2O+6e===2Fe(OH)3+10OH;放电过程中有OH生成,则电解质溶液的浓度增大,OH向负极迁移。 考点 一次电池和二次电池 题点 一次电池
4.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁电池放电时电压高而平稳,因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁电池的反应为xMg+Mo3S4镁电池放电时,下列说法错误的是( ) A.Mg向正极迁移
B.正极反应式为Mo3S4+2xe===Mo3S4 C.Mo3S4发生氧化反应
D.负极反应式为xMg-2xe===xMg 答案 C
解析 镁在反应中失电子,则Mo3S4在反应中得电子,故放电时Mo3S4发生还原反应。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池
5.氢氧燃料电池已用于航天飞机,它是以铂作电极,H2SO4溶液作电解质溶液,正极反应为O2+4H+4e===2H2O,负极反应为2H2-4e===4H。下列叙述不正确的是( ) A.H2在负极发生氧化反应
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MgxMo3S4,则
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