文档介绍：第29讲化学电源
考点1 二次电池的原理与特点
可充电电池是高考常考知识点,二次电池首先需要判断什么情况下是原电池,什么情况下是电解池。二次电池充电时是电解池,放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的,充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应,放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。
例1 镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2
+2Ni(OH)2,有关该电池的说法正确的是( )
:Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH
+H2O
-向正极移动
放电
充电
D
【解析】本题是考查常见的镍镉(Ni-Cd)可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知,充电时Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反应式为:Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-;充电的过程是将电能转化为化学能,放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2,Cd周围的c(OH-)下降,OH-向负极移动。
考点2 燃料电池的原理与特点
燃料电池是利用燃烧反应或与之类似的反应具有能量变化大的特点而设计和电池。它具有高效无污染的特点正成为新能源研究的重点。燃料电池的工作原理具有如下特点:
(1)两电极可能相同,电极不参加反应。电极的作用是催化转换,作用很关键,原理很复杂。
(2)氧气等氧化剂总是在正极得电子发生还原反应,燃料在负极失电子发生氧化反应。
(3)燃料电池的电解质可能是酸性、碱性和熔融的盐或氧化物。
(4)燃料电池总反应式的条件都不能写“点燃”,通常条件不写。
(1)酸性条件(如硫酸)O2+4H++4e-===2H2O。
(2)碱性条件(如KOH溶液)O2+2H2O+4e-===4OH-。
(3)熔融的盐(如K2CO3并在通O2的一极通CO2)O2+CO2+4e-===CO(4)熔融的氧化物(有O2-迁移)O2+4e-===2O2-
若已知燃料电池总反应和正极反应式,将很容易书写负极反应式。
例2(2011·淮阴中学学情检测)日本茨城大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC),该电池有较高的安全性。电池总反应为:CH3OCH3+3O2
===2CO2+3H2O,电池示意如图,下列说法不正确的是( )
:4H++O2+4e-===2H2O
,1 mol二甲醚被氧化时就有6 mol电子转移
D
【解析】由电池总反应式可知:二甲醚发生氧化反应,为负极反应物,氧气发生还原反应,为正极反应物,所以a为负极,b为正极;工作时,电子由a极沿导线经灯泡再到b极,电流由b极沿导线经灯泡再到a极;负极反应为:CH3OCH3-12e-+3H2O===2CO2+12H+,正极反应为:4H++O2+4e-===2H2O;电池工作时,1 mol二甲醚被氧化时就有12 mol电子转移。
考点3 原电池的pH变化
,由于负极金属失去电子进入电解质溶液,正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液pH的变化。
(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH-时,电极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子时结合溶液中的水时,生成OH-使溶液中的pH增大。
(2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时,溶液pH增大,当电解质溶液中碱被消耗时,溶液pH减小。