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1、原电池原理的应用及电极反应式的书写第1页，本讲稿共12页规律规律1可可充电充电电池（即电池（即二次二次电池或电池或可逆可逆电池）：电池）：放电放电时相当于时相当于原电池原电池，负极负极发生发生氧化氧化反应，反应，正极正极发生发生还原还原反应；反应；充电充电时相当于时相当于电解池电解池，放电时放电时的的正极正极变变为电解池为电解池的的阳极阳极，该极与外该极与外电源电源正极正极相连；相连；放电时放电时的的负极负极变变为电解池为电解池的的阴极阴极，该，该极与外极与外电源电源负极负极相连。相连。规律规律2燃料电池：燃料电池：自发进行的氧化还原反应中，通入自发进行的氧化还原反应中，通入燃料燃料(发生氧化
2、反应发生氧化反应)的一极的一极为负极为负极；通入；通入氧化剂氧化剂(比如比如O2发生还原反应发生还原反应)的一极的一极为正为正极极。第2页，本讲稿共12页 规律规律4氧气作为原电池正极反应时的电极反应式：氧气作为原电池正极反应时的电极反应式：电解质溶液为电解质溶液为中性或碱性时中性或碱性时：O2+4e-+2H2O4OH-电解质溶液为电解质溶液为酸性时酸性时：O2+4e-+4H+2H2O 使用使用固体电解质固体电解质（如某些锂电池，为什么不能使用溶液？）（如某些锂电池，为什么不能使用溶液？）或或熔融电解质时熔融电解质时：O2+4e-2O2-规律规律3氢气作为原电池负极反应时的电极反应式：氢气作为
3、原电池负极反应时的电极反应式：电解质溶液为中性或酸性时：电解质溶液为中性或酸性时：H2-2e-2H+或或 2H2-4e-4H+电解质溶液为碱性时：电解质溶液为碱性时：H2+2e-+2OH-2H2O 或或2H2+4e-+4OH-4H2O第3页，本讲稿共12页1.1.铝铝空气空气海水电池海水电池 负极：负极：4Al-12e-4Al3+正极：正极：3O2 +6H2O+12e-12OH-电池总反应式为：电池总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 我国首创以铝我国首创以铝-空气空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯以取之不尽的海水为电解质。海标志灯
4、以取之不尽的海水为电解质。第4页，本讲稿共12页2.2.燃料电池燃料电池优点：能量转化率高，可持续使用，优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好。对环境友好。用途：宇宙飞船，应用前景广阔用途：宇宙飞船，应用前景广阔氢氧燃料电池：氢氧燃料电池：电极电极:Pt制作的惰性电极制作的惰性电极电解质溶液电解质溶液:KOH溶液溶液反应原理反应原理:正极正极:2H2+4OH 4e-4H2O 负极负极:O22H2O 4e-4OH总反应：总反应：2H2O22H2O多孔性金属电极多孔性金属电极(Pt)(Pt)具有催化性能具有催化性能第5页，本讲稿共12页负极：负极：2H2 4e4H+正极：正极：O2+4e +4
5、H 2H2O 酸性酸性燃料电池燃料电池甲烷燃料电池（电解质为甲烷燃料电池（电解质为KOH）总反应式：总反应式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O负极：负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极：正极：2O2+4H2O+8e-=8 OH-第6页，本讲稿共12页1（09年上海理综年上海理综11）茫茫黑夜中，航标灯为航海茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中：料的海水电池。在这种电池
6、中：铝合金是阳极；铝合金是阳极；铝合金是负极；铝合金是负极；海水是电解液；海水是电解液；铝合金电极发生还原反应铝合金电极发生还原反应（）。）。A B C DA 思考与交流思考与交流氧化氧化反应反应第7页，本讲稿共12页2.(09年浙江理综年浙江理综12)市场上经常见到的标记为市场上经常见到的标记为Liion的电池称的电池称为为“锂离子电池锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：材料。这种锂离子电池的电池反应式为：
7、Li2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2。下列说法不正确的是下列说法不正确的是()。A放电时，负极的电极反应式：放电时，负极的电极反应式：Lie=LiB充电时，充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中放电过程中Li向负极移动向负极移动D 思考与交流思考与交流+3.65+3.15Ni得到的电子数为得到的电子数为:(3.65-3.15)2=1第8页，本讲稿共12页3.（09年江苏化学年江苏化学12）以葡萄糖为燃料的以葡萄糖为燃料的微生物微生物燃料电池燃料电池结构示意图如图所示
8、。结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是关于该电池的叙述正确的是()。A该电池能够在该电池能够在高温高温下工作下工作B电池的负极反应为：电池的负极反应为：C6H12O66H2O24e 6CO224HC放电过程中，放电过程中，H从从正极正极区向区向 负极负极区迁移区迁移D在电池反应中，每消耗在电池反应中，每消耗1mol 氧气，理论上能生成标准状况下氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体气体224/6LB 思考与交流思考与交流总反应式：总反应式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O22.4L高温条件下微生物会变性高温条件下微生物会变性 H H+移向正极移向正极第9页，本讲稿共12页4.(
9、09年天津理综年天津理综10)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（1）氢氧燃料电池的能量）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为在导线中电子流动方向为 （用（用a、b表示表示)。（2）负极反应式为）负极反应式为 。（3）电极表面镀铂粉的原因）电极表面镀铂粉的原因为为 。增大电极单位面积吸附增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快
10、电极反应速率。分子数，加快电极反应速率。由化学能转化为电能由化学能转化为电能由由a到到bH22OH2e=2H2O 思考与交流思考与交流第10页，本讲稿共12页（4）该电池工作时，）该电池工作时，H2和和O2连续由外部供给，电池可连续不断连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：2Li+H2 2LIH LiH+H2O=LiOH+H2反应反应中的还原剂是中的还原剂是 ，反应，反应中的氧化剂是中的氧化剂是 。已知已知LiH固体密度
11、为固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收。用锂吸收224L（标准状（标准状况）况）H2，生成的，生成的LiH体积与被吸收的体积与被吸收的H2体积比为体积比为 。（。（Li的相对原子质量为的相对原子质量为6.9)由由生成的生成的LiH与与H2O作用，放出的作用，放出的H2用作电池燃料，若能用作电池燃料，若能量转化率为量转化率为80，则导线中通过电子的物质的量为，则导线中通过电子的物质的量为 mol。LiH2O8.7110-432吸收吸收10molH2时，生成时，生成20molLiH，V=m/=207.9/0.82 10-3L=192.6810-3L。V(LiH)/v(H2)=192.6810-3
12、L/224L=8.7110-4。20mol LiH可生成可生成20mol H2，实际参加反应的，实际参加反应的H2为为2080%=16mol，16molH2可转移可转移32mol的电子。的电子。第11页，本讲稿共12页09年福建理综年福建理综11控制适合的条件，将反应控制适合的条件，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是（是（）。）。A反应开始时，乙中反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中反应开始时，甲中石墨电极上石墨电极上Fe3被还原被还原C电流计读数为零时，电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，电流计读数为零后，在甲中溶入在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极固体，乙中石墨电极为负极D第12页，本讲稿共12页