1、第一章第二节第一章第二节 化学能转化为电能化学能转化为电能电池电池第第1 1课时课时 原电池工作原理原电池工作原理原电池原电池的构成的构成2.两个电极两个电极3.电子导体电子导体1.电极反应物电极反应物导线导线传导电荷的电解质传导电荷的电解质导电的固体导电的固体在两极上在两极上自发自发进行进行氧化还原氧化还原反应反应形成闭合回路形成闭合回路4.离子导体离子导体2 2、原电池构成要素、原电池构成要素原电池的工作原理【温故知新温故知新】1、原电池：把、原电池：把化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。2H24e =4H+O2 +4e- + 4H+ =2H2O还原剂(H2) 失去电子发生氧化
2、反应氧化剂(O2) 得到电子发生还原反应还原剂失去的电子从负极流出流入正极经外电路e-内电路（电解质溶液）通过离子定向流动，产生电流SO42-H+分析与理解分析与理解外电路电子电子定向移动产生电流电电 子：子：负极负极正极正极导线导线阳离子：阳离子：正极正极阴离子：阴离子：负极负极溶液溶液溶液溶液原电池的判断方法原电池的判断方法“四看四看”注意事项：判断原电池正、负极时，不仅要考虑金属活泼性，还要考虑其能否与电解质溶液发生氧化还原反应。负极材料不一定参与反应，如燃料电池两极均为惰性电极,外界的燃料和氧化剂反应负极和正极材料可能都参与反应，如铅蓄电池。Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+
3、2H2O 注意：原电池的两极也可以称之为阴阳极。注意：原电池的两极也可以称之为阴阳极。我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。LK选修4P21铜锌原电池装置（2）示意图1在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是() A正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出D练习2、瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液
4、氨液氧燃料电池示意图如下图，有关说法正确的是( ) A.电池工作时，Na向负极移动B.电子由电极2经外电路流向电极1C.电池总反应为：4NH33O2=2N26H2OD.电极2发生的电极反应为：O24H4e=2H2O C设计原电池设计原电池例：例：利用利用Fe2FeCl3= 3FeCl2设计成原电池设计成原电池原电池原理的应用原电池原理的应用比较金属的活动性强弱比较金属的活动性强弱金属性活泼性：金属性活泼性： 负极负极正极正极加快化学反应的进行加快化学反应的进行a、实验室中用、实验室中用Zn和稀和稀H2SO4制取制取H2时，通常滴入几滴时，通常滴入几滴CuSO4溶液溶液b、生铁比纯铁更易腐蚀。、
5、生铁比纯铁更易腐蚀。金属腐蚀的防护金属腐蚀的防护应用应用：在轮船外壳上镶嵌锌块：在轮船外壳上镶嵌锌块现象：现象：电池两个电极上都有气泡生成电池两个电极上都有气泡生成 用做电源，效率低，时间稍长电流就很快减弱，不适合实际应用。原因：原因：ZnZn电极不纯，电极不纯，ZnZn电极上构成了电极上构成了无数个小原电池无数个小原电池Zn在在H2SO4溶液中直接接触溶液中直接接触H，会有一部分会有一部分Zn与与H直接反应直接反应“单液”电池的缺陷：有一部分化学能转化成了热能，有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高，化学能转化装置的温度会升高，化学能转化为电能的效率降低。为电能的效率降低。结果：结果：
6、“单液”电池【新知学习新知学习】盐桥：盐桥：在在U形管中装满用饱和强电解质溶形管中装满用饱和强电解质溶液（经常用饱和液（经常用饱和KCl）和琼胶作成的冻胶。）和琼胶作成的冻胶。改进的装置：改进的装置：含两个半电池，每个半电池包括电极材料含两个半电池，每个半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。桥连接起来。双液电池（双液电池（盐桥原电池盐桥原电池）盐桥的作用：盐桥的作用：导电作用，形成闭合回路导电作用，形成闭合回路提供阴阳离子，使电解质溶液保持电中性。提供阴阳离子，使电解质溶液保持电中性。优点：优点：Zn和和H2SO4溶液在两个池子中
7、，避免了溶液在两个池子中，避免了Zn与与H直接接直接接触反应，所以仅是化学能转化成了电能，能量转化效率高，电触反应，所以仅是化学能转化成了电能，能量转化效率高，电流稳定，且持续时间长。流稳定，且持续时间长。单液电池 VS 双液电池温度单液电池 VS 双液电池电压单液电池 VS 双液电池能量转化效率相同点相同点负极：负极：Zn2e=Zn2正极：正极：Cu22e=Cu总反应：总反应：ZnCu2=CuZn2单液原电池与双液原电池的单液原电池与双液原电池的本质上本质上是完全相同的，都是完全相同的，都是氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。是氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。不同点不同点双液双液
8、原电池原电池有两个半电池有两个半电池，还原剂在负极区，而氧化，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区剂在正极区；双液；双液原电池原电池电流稳定，且持续时间长电流稳定，且持续时间长盐桥电池的表示式：盐桥电池的表示式：()Zn ZnSO4 CuSO4 Cu (+)练习：练习： 为获得较长时间的稳定电流为获得较长时间的稳定电流,如何将由如何将由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？组成的原电池（如左下图）进行简单改装？CuZnH2SO4AAZn CuZnSO4H2SO42、已知氧化还原反应、已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一
9、个双液原电池，画出示意利用这一反应设计一个双液原电池，画出示意图，图，标出电极材料，电解质溶液。标出电极材料，电解质溶液。A下列装置中，电流表指针能发生偏转的是( )D练习1、依据氧化还原反应：、依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是_；电解质溶液；电解质溶液Y是是_；(2)银电极为电池的银电极为电池的_极，发生的电极反应为极，发生的电极反应为 _；X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电
10、极流向_电极。电极。盐桥盐桥XYACuSO4溶液溶液电流计Ag铜铜(或或Cu) AgNO3溶液溶液 正正 Age = Ag Cu2e = Cu2 负负(Cu) 正正(Ag) 原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写：按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，分析化合价，结合溶液的性质，确定写出正、负电极的反应物与产物。在反应式的左边写出得失电子数，并加以配平，电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒、电子得失守恒等。把两个电极的电极反应式相加与总电池反应对照，验证书写是否正确。(2)复杂电极反应式的书写：复杂电极反应式电池总反应式较简单一极电极的反应式2、根据下列原电池的
11、总反应式，写出其电极反应式。(1)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池：其负极反应式是_，正极反应式是_。2Cu4e=2Cu2O2+4e4H=2H2O3、某原电池总反应为2FeO42-3H2=Fe2O34OHH2O，在该原电池中：负极反应式是_；正极反应式是 。3H26e6OH=6H2O2FeO42-5H2O+6e=Fe2O310OHD知识拓展：知识拓展： 多池串联多池串联1有外接电源电池各电池均为电解池串联电路，电子处处相等！串联电路，电子处处相等！1如图，如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，是石墨电极，通电一段时间后，b极附极附近
12、溶液显红色。下列说法不正确的是近溶液显红色。下列说法不正确的是()A. X极是电源正极，极是电源正极，Y极是电源负极极是电源负极BCu电极上增重电极上增重6.4 g时，时，b极产生极产生4.48 L(标准状况标准状况)气体气体C电解过程中电解过程中CuSO4溶液的溶液的pH逐渐减小逐渐减小Da极的电极反应式为极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B2无外接电源电池无外接电源电池至少有一个是原电池至少有一个是原电池原电池判断方法：原电池判断方法：(1)直接判断直接判断非常直观明显的装非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其电池等在电路中，则其他装置为电解池。他装置
13、为电解池。原电池原电池电解池电解池原电池原电池电解池电解池原电池原电池电解池电解池原电池原电池(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 电极材料和电解质溶液之间电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应能发生自发的氧化还原反应的为的为原电池原电池；电极材料不能和电解质电极材料不能和电解质溶液溶液发生发生自发氧化还原反应自发氧化还原反应的电的电解池。解池。两个电极活泼性不同的、活两个电极活泼性不同的、活泼性差异较大的为原电池泼性差异较大的为原电池(3)根据电极反应现象判断根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由在某些装置中
14、根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，极溶解，D极上析出极上析出Cu，B极极附近溶液变红，附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，是正极，C是负极；甲是电解池，是负极；甲是电解池，A是阳极，是阳极，B是阴极。是阴极。ADA.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原被还原C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零
15、后，在甲中溶入电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极固体，乙中的石墨电极为负极可逆反应原电池可逆反应原电池第第2 2课时课时 化学电源化学电源化化学学电电源源一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池氢气、甲醇、天然气、氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料煤气与氧气组成燃料电池电池铅蓄电池铅蓄电池锂离子电池锂离子电池普通干电池普通干电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池 ：电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。 ：又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。 ：是一种连续
16、地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。 比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(Wh)/kg或(Wh)/L。 比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是Wkg1或WL1。 电池可储存时间的长短判断电池优劣废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染，需回收利用电池的回收利用1. 锌锰干电池锌锰干电池电极反应方程式：电极反应方程式：负极：负极：正极：正极：Zn 2e- = Zn2+2MnO2+2NH4+2e- =Mn2O3+2NH3+H2O反应总的方程式反应总的方程式2MnO2+2NH4+ Zn=Mn2O3+
17、2NH3+H2O+Zn2+（1）酸性锌锰干电池优点：制作简单、价格便宜，是最早实用的产品电池，它具有一些致命的缺点:如新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。（了解）（了解）锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌锰干电池的结构普通锌锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等碱性电池：负极(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极(MnO2)：MnO2+2H2O+2e- =Mn（OH）2+2OH-电池总反应：Zn+MnO2+H2O =Mn（OH）2+ZnO优缺点简析：它克服了酸性锌锰它克服了酸性锌锰电池的缺点，具有单位质量输出电电池的缺点，具
18、有单位质量输出电能多、储存时间长、适用于大电流和连续放电。能多、储存时间长、适用于大电流和连续放电。银锌钮扣电池银锌钮扣电池正极：正极： 负极：负极： ；电解质溶液：电解质溶液： KOH溶液溶液总反应：总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag负极：负极： ； 正极：正极： 。 一、一次电池一、一次电池银锌纽扣电池银锌纽扣电池Zn2OH2e=Zn(OH)2ZnAg2OAg2OH2O2e=2Ag2OH 二次电池二次电池铅蓄电池是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb，电解质溶液为30%的H2SO4溶液Pb + SO42- -2e- =PbSO4
19、 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O负极：负极：放电过程放电过程(原电池原电池)铅蓄电池充电的反应是铅蓄电池充电的反应是放电放电反应的反应的逆过程逆过程充电过程充电过程(电解池电解池)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 阴极阴极：阳极阳极： PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42-（接电源负极接电源负极）（接电源正极接电源正极）1日常所用干电池的电极分别为碳棒日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽上面有铜帽)和锌皮和锌皮,以糊以糊状状NH4Cl和和ZnC
20、l2做电解质做电解质(其中加入其中加入MnO2吸收吸收H2)，电极反应，电极反应可简化为可简化为 Zn2e= Zn2, 2NH42e= 2NH3H2 (NH3与与Zn2络合络合)。 根据以上叙述判断下列结论不正确的是根据以上叙述判断下列结论不正确的是 () AZn为正极，碳为负极为正极，碳为负极 BZn为负极，碳为正极为负极，碳为正极 C工作时电流由碳极经外电路流向工作时电流由碳极经外电路流向Zn极极 D长时间连续使用时内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器长时间连续使用时内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器A练习2.铅蓄电池的两极分别为铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为，电解质溶液为
21、H2SO4，工作时的电池反应为工作时的电池反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列结论正确的是下列结论正确的是( ) A.Pb为正极被氧化为正极被氧化 B.溶液的溶液的pH不断减小不断减小 C. SO42只向只向PbO2处移动处移动 D.电解质溶液的密度不断减小电解质溶液的密度不断减小D练习3 、如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为、如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为Ag2O和和Zn电解电解质溶液是质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：Zn +Ag2O= ZnO+2Ag 根据以上提供的资料，判断下列说法正根据以上提
22、供的资料，判断下列说法正确的是确的是( ) A.锌为正极，锌为正极，Ag2O为负极；为负极； B.正极附近溶液的正极附近溶液的PH值升高；值升高； C.负极电极式为：负极电极式为：Zn +2e-+H2O =ZnO+2OH- ； D.溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。B3、燃料电池 燃料电池实际上是一个化学反应器，它把燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能。它没有传统发电装置上的原动机驱动发电装置，也没有直接的燃烧过程。燃料和氧化剂从外部不断输入，它就能不断地输出电能。它的反应物通常是氢和氧等燃料，它的副产品一般是无害的水和二氧化
23、碳。燃料电池的工作不只靠电池本身，还需要燃料和氧化剂供应及反应产物排放等子系统与电池堆一起构成完整的燃料电池系统。【拓展视野】燃料电池核心电极实际应用的燃料电池，需要有足够高的电流密度，因而应提高电极反应的速率。燃料电池中的反应发生在电极表面(严格说是电极、气体和电解质组成的三相界面)上，影响电极反应速率的主要因素是催化活性和电极表面积。燃料电池的电极不是简单的固体电极，而是所谓的多孔电极。多孔的表面积是电极几何面积的102一108倍。电极的催化活性对于低温燃料电池尤为重要，因为电极反应在低温时的速率很低。另外燃料电池的电极还要求导电性好，耐高温和耐腐蚀。电极反应物：负极燃料正极氧化剂（氧气）
24、负极燃料发生氧化反应正极氧化剂发生还原反应电池总反应相当于燃烧反应能量利用率高，可连续使用和污染轻等优点离子导体：酸、碱、盐电解质溶液，熔融碳酸盐，固体电解质，质子交换膜等电极材料：两极一般为惰性电极，不参加反应 其它二次电池：镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池电极反电极反应式应式负极负极正极正极总反应总反应酸性酸性介质介质中性中性介质介质碱性碱性介质介质氢氧燃料电池2H2+O2=2H2O2H24e = 4H2H2+O2=2H2O2H24e= 4HO24e4H = 2H2O2H2+O2=2H2OO24e2H2O=4OH2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH规律：H2
25、中性/酸性电解质：碱性电解质：2H2-4e- = 4H+ 2H2+4OH-4e- = 4H2O O2酸性电解质：中性/碱性电解质：O2+4H+4e- = 2H2OO2+2H2O+4e- = 4OH- 金属氧化物介质氢氧燃料电池的电极反应负极：2H2-4e-+2O2=2H2O 总反应式：2H2+O2 =2H2O正极：O2 +4e-=2O2负极：2H2-4e-+2CO3 2=2H2O +2CO2总反应式：2H2+O2 =2H2O正极：O2 +4e +2CO2 =2CO3 2熔融碳酸盐介质氢氧燃料电池的电极反应2、有机物燃料电池、有机物燃料电池O2在不同介质中的转化关系：O2在正极得电子碱性（中性）
26、溶液中转化为OH；酸性溶液中转化为H2O熔融碳酸盐中转化为CO32固体氧化物转化为O2有机物中的C元素在不同介质中的转化关系：碱性溶液中转化为CO32；其他介质中转化为CO2有机物中的H元素在总反应中产物均为H2O方法一：方法一：方法二：方法二：CH4 = CO32-CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCH4O2KOH溶液溶液负极：负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极：正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-总：总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2O负极电极反应式书写“四步走”写出反应物和产物，标化合价：写出反应物和产物，标化合价：依据化合价升降，
27、定得失依据化合价升降，定得失e-数目：数目：CH4 -8e- = CO32-根据溶液环境补缺项，使左右电荷守恒：根据溶液环境补缺项，使左右电荷守恒：CH4-8e-+10OH-=CO32-原子守恒，配平方程式：原子守恒，配平方程式：酸性补酸性补H+、碱性补、碱性补OH、熔融碳酸盐补、熔融碳酸盐补CO32- 、熔融金属氧化物补、熔融金属氧化物补O2-试写出甲烷燃料电池的电极反应：试写出甲烷燃料电池的电极反应：碱性碱性介质介质（KOH） 总反应式：总反应式： ； 正极正极： 负极：负极： ；酸性酸性介质介质（H3PO4） 总反应式：总反应式： ； 正极正极： 负极：负极： ；金属氧化物金属氧化物介质
28、介质 总反应式：总反应式： ； 正极正极： 负极：负极： ；熔融碳酸盐熔融碳酸盐介质介质 总反应式：总反应式： ； 正极正极： 负极：负极： ；6、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为： 2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O 有关此电池的推断正确的是有关此电池的推断正确的是( ) A负极反应为负极反应为14H2O+7O2+28e=28OH B放电一段时间后，负极周围的放电一段时间后，负极周围的pH升高升高 C每消耗每消耗1m
29、olC2H6，则电路上转移的电子为，则电路上转移的电子为14mol D放电过程中放电过程中KOH的物质的量浓度不变的物质的量浓度不变 C练习7、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 左右时供电，左右时供电，电池总反应式为电池总反应式为C2H5OH3O2 =2CO23H2O，电池示意图如图所，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是示，下列说法中正确的是() A电池工作时，质子向电池的负极迁移电池工作时，质子向电池的负极迁移 B电池工作时，电流由电池工作时，电流由b极沿导线流向极沿导线流向a极极 Ca极上发生的电极反应是极上发生的电极反应是： C2H5OH
30、3H2O12e=2CO212H Db极上发生的电极反应是极上发生的电极反应是：2H2OO24e=4OHB练习知识拓展：知识拓展：各种各样的新型化学电源各种各样的新型化学电源浓差电池浓差电池定义：定义：有一类原电池，它虽然也经历了氧化还原过程，有一类原电池，它虽然也经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化，其净的作用但电池的总反应中并没有反映出这种变化，其净的作用仅仅是一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移，这仅仅是一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移，这一类电池被称为一类电池被称为浓差电池浓差电池。这类电池电动势的大小仅决定于两极的浓度这类电池电动势的大小仅决定于两极的浓度(
31、或压力或压力)差别。差别。如果是氧化性物质溶度不同，则氧化性物质溶度大的做正极；如果是氧化性物质溶度不同，则氧化性物质溶度大的做正极；如果是还原性物质溶度不同，则还原性物质溶度大的做负极。如果是还原性物质溶度不同，则还原性物质溶度大的做负极。1、当电解质中某离子的浓度越大时，其氧化性或还原性越强，利用这一性、当电解质中某离子的浓度越大时，其氧化性或还原性越强，利用这一性质，有人设计出如图所示质，有人设计出如图所示“浓差电池浓差电池”(其电动势取决于物质的浓度差，是由其电动势取决于物质的浓度差，是由一种物质从高浓度向低浓度转移而产生的一种物质从高浓度向低浓度转移而产生的)。其中，甲池为。其中，甲
32、池为3molL1的的AgNO3溶液，乙池为溶液，乙池为1molL1的的AgNO3溶液溶液A、B均为均为Ag电极。实验开始电极。实验开始先断开先断开K1，闭合，闭合K2，发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是（，发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是（ ）【对点题型演练对点题型演练】A. 实验开始先断开实验开始先断开K1闭合闭合K2此时此时NO3-向向B电极移动电极移动B. 断开断开K1闭合闭合K2,一段时间后电流计指针归一段时间后电流计指针归零零,此时两池银离子浓度相等此时两池银离子浓度相等CC. 当电流计指针归零后当电流计指针归零后, 断开断开K2闭合闭合K1一段时间后一段时间后B电
33、极的质量增加电极的质量增加D. 当电流计指针归零后当电流计指针归零后, 断开断开K2闭合闭合K1,乙池溶液浓度增大乙池溶液浓度增大2、一一种浓差电池如下图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的种浓差电池如下图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过间隔交替充以河水和海水，选择性透过Cl和和Na，在两电极板形成，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是( ) A. a电极为电池的正极电极为电池的正极,电极反应为电极反应为2H+ + 2e- = H2B. A为阴离子交换膜为阴离子交
34、换膜,C为阳离子交换膜为阳离子交换膜C. 阳极阳极(负极负极)隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持D. 该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵,电极产物也没有经济价值电极产物也没有经济价值D锂电池锂电池比能量：参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。衡量电池优劣的标准之一就是比能量，为了提高电池的比能量，衡量电池优劣的标准之一就是比能量，为了提高电池的比能量，金属锂金属锂自然而然的就成为了负极材料的最佳人选。自然而然的就成为了负极材料的最佳人选。锂电池锂电池锂一次电池锂一次电池(锂原电池锂原电池
35、)锂二次电池锂二次电池(锂可充电电池锂可充电电池)锂金属电池锂金属电池锂锂离子离子电池电池金属锂作负极反应物金属锂作负极反应物，与其相搭配的正极材与其相搭配的正极材料可以是氧气、单质料可以是氧气、单质硫、金属氧化物等。硫、金属氧化物等。嵌锂石墨做负极锂单质做负极高考出题方向高考出题方向(1)正极正极活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料(2)隔膜隔膜可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。(3)负极负极最常见的锂离子电池负极材料是嵌锂石墨最常见的锂离子电池负极材料是嵌锂石墨LiC6(4)有机电解液有机电解
36、液溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。使用凝胶状电解液。一般为无水电解质一般为无水电解质若特殊技术处理，也可以是有水环境若特殊技术处理，也可以是有水环境例水溶液锂电池是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它用普通例水溶液锂电池是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它用普通的水溶液替换传统锂电池中的有机电解质溶液。我国化学家研发的的水溶液替换传统锂电池中的有机电解质溶液。我国化学家研发的一种水锂电池采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂一种水锂电池采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作作正极，以正极，以0.5 molL1
37、Li2SO4水溶液作电解质，工作时电池的总反应水溶液作电解质，工作时电池的总反应为：为：LiMn2O4+Li = Li2Mn2O4。下列有关该电池的说法不正确的是。下列有关该电池的说法不正确的是A 该电池放电时，溶液中的锂离子向电极该电池放电时，溶液中的锂离子向电极b移动移动B 该电池的负极反应式为：该电池的负极反应式为：2Li+2H2O=2LiOH+H2C 负极产生等量电子时，消耗锂的质量比用钠时少负极产生等量电子时，消耗锂的质量比用钠时少D 电池充电时的阳极反应式为：电池充电时的阳极反应式为：Li2Mn2O4e = LiMn2O4+Li+B放电时，负极：放电时，负极：Lie=Li+放电时，
38、正极：放电时，正极： LiMn2O4 + e + Li+ = Li2Mn2O4例、全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列说法错误的是（ ）A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多D放电时，负极：放电时，负极：Lie=Li+充电时，阴极：充电时，阴极：Li+ + e=Li放电时，正极逐步从放电时，正极逐步从
39、S8 开始得电子开始得电子Li2S8 Li2S6 Li2S4 Li2S2充电时，阳极逐步从充电时，阳极逐步从Li2S2开始失电子开始失电子Li2S2 Li2S4 Li2S6 Li2S8 S8 石墨网状结构，杂化后会带电石墨网状结构，杂化后会带电子，自由移动的电子，充电时子，自由移动的电子，充电时，锂离子移动到负极，结合石，锂离子移动到负极，结合石墨自由移动的电子以及外电路墨自由移动的电子以及外电路的电子，生成锂单质。制作成的电子，生成锂单质。制作成为石墨负极为石墨负极LixC6 对嵌锂石墨对嵌锂石墨LixC6的的理解：理解：因此放电时，认为因此放电时，认为Li原子失去电子，形成原子失去电子，形
40、成Li+离子，从石墨层离子，从石墨层间脱嵌进入电解液，所以电极反应可以写作：间脱嵌进入电解液，所以电极反应可以写作：LixC6 x e- = x Li+ + C6锂离子嵌入石墨层间，以锂单质形式存在锂离子嵌入石墨层间，以锂单质形式存在 将负极材料（如石墨）看做存放锂单质的将负极材料（如石墨）看做存放锂单质的“盒子盒子”，不参与氧化还原反应，放电过程中锂单质从不参与氧化还原反应，放电过程中锂单质从“盒子盒子”中出中出来，失电子形成来，失电子形成LiLi+ +穿过隔膜进入电解质，穿过隔膜进入电解质，LiLi+ +移向正极并移向正极并进入正极材料，对正极材料而言，嵌入进入正极材料，对正极材料而言，嵌
41、入LiLi+ +，同时从外电路，同时从外电路进入等量的电子，以保持电荷守恒。进入等量的电子，以保持电荷守恒。负极：负极：LixC6 x e- = x Li+ + C6解题方法：解题方法：正极：正极：Li1xCoO2 + x e- + x Li+ = LiCoO2充电过程与放电过程相反。充电过程与放电过程相反。放电充电放电充电例：锂离子电池的总反应为：例：锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2 CLiCoO2，锂硫电池的总反应为锂硫电池的总反应为2LiS有关上述两种电池说法正确的是有关上述两种电池说法正确的是()A锂离子电池放电时，锂离子电池放电时，Li向负极迁移向负极迁移B锂硫电池充电
42、时，锂电极发生还原反应锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同理论上两种电池的比能量相同D下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电两种解题方法：两种解题方法：一：一：Li+移动方向移动方向二：负极石墨是含锂单质，锂单质放电二：负极石墨是含锂单质，锂单质放电首先看清充放电方向首先看清充放电方向BLi2SCD若加入硫酸，与若加入硫酸，与Li单质（固体）发单质（固体）发生反应，生反应，A错错放电，原电池，离子移动方向放电，原电池，离子移动方向“正正负负正正负负”，Li+往正极移动，往正极移动，B错错充电，正极材料，即阳极发生反应：充电，正极材料，即阳
43、极发生反应：LiFePO4eFePO4Li，质量减少，质量减少，C正确正确2、LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：电动汽车。电池反应为：FePO4Li LiFePO4电池的正极材料是电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含，负极材料是石墨，含U导电固体为电解导电固体为电解质。下列有关质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（电池说法正确的是（ ）双选）双选A可加入硫酸以提高电解质的导电性可加入硫酸以提高电解质的导电性B. 放电时电池内部放电时电池内部Li+向负极移动向负极移动C充电过程中
44、，电池正极材料的质量减少充电过程中，电池正极材料的质量减少 D放电时电池正极反应为：放电时电池正极反应为：FePO4LieLiFePO4充电充电放电放电A嵌锂石墨嵌锂石墨负极负极负极：负极： LixC6 xe = xLi+ + C6锂元素变价，碳元素不变价！锂元素变价，碳元素不变价！+ +4、商用负极材料是限制锂离子电池性能提升的最大瓶颈，某课题组、商用负极材料是限制锂离子电池性能提升的最大瓶颈，某课题组开发了一种新型的开发了一种新型的Fe基质中嵌入基质中嵌入B的材料，利用高导电的的材料，利用高导电的Fe基质激基质激发了发了B的储锂潜能，取得了优异的性能，其研发的新型锂离子电池反的储锂潜能，取
45、得了优异的性能，其研发的新型锂离子电池反应原理为应原理为B + LiCoO2LixB + Li1-xCoO2 充电充电放电放电下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A. 电解质溶液可采用电解质溶液可采用LiOH溶液溶液B.图为放电过程，图为放电过程，M极是极是LiCoO2C.放电时，正极的电极反应式为：放电时，正极的电极反应式为： LiCoO2 xe Li1-xCoO2 xLiD.若开始时若开始时M，N两级质量相等，放电时，电池中通过两级质量相等，放电时，电池中通过 1 mol e，两极质量，两极质量差为差为7gB5、我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列我国科学家报道了如图所
46、示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是叙述错误的是( ) A.a为电池的正极为电池的正极 B.电池充电反应为电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLi C.放电时，放电时，a极锂的化合价发生变化极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中放电时，溶液中Li从从b向向a迁移迁移C活动探究制作一个简单的燃料电池实验目的 利用所给试剂和仪器设计装置并进行实验，通过该装置将下列反应产生的化学能转化为电能。实验用品 KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表、电源。2H2+O2=2H2O思考：1.设计电池的基本思路是什么？2.氢氧燃料电池中，正负极反应物是什么？
47、如何获得？3.哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？分析电池反应化合价变化确定正负极反应物确定电极材料确定离子导体正极反应物：氧气负极反应物：氢气电解水石墨KOH溶液，稀硫酸，K2SO4实验方案的设计与实施设计目标设计思路及依据实验装置实验现象选择实验用品选择实验用品目的获得氢气和氧气制作氢氧燃料电池稀硫酸(或K2SO4溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电源稀硫酸(或K2SO4溶液)作离子导体；石墨棒做电极；U形管、橡胶塞作电解反应装置；导线做电子导体；电源提供电能。稀硫酸(或KOH溶液)、石墨棒、U形管、橡胶塞、导线、电流表稀硫酸(或KOH溶液)作离子导体；石墨棒做电极材料；U形管、橡胶塞电池反应装置；导线做电子导体；电流表检测电流。石墨棒周围有气泡产生电流表指针偏转
