1、第三单元 电化学基础第1节 化学电源,探究一：电极反应式的书写1.一般电极反应式的书写原则负极： 失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极： 得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式 = 正极反应式 + 负极反应式 对于二次电池(可逆电池)，一定要看清楚“充电、放电”的方向。放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。,2. 电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写,即化合价升高的负极材料，降低的是正极材料,(2)复杂电极反应式的书写,如CH4酸性燃料电池中，负极反应式的书写：CH42O2 =
2、 CO22H2O(总反应式)2O28H8e = 4H2O(正极反应式)CH42H2O8e = CO28H(负极反应式),一般型：负极金属与电解质液反应类型一：负极金属与电解质液不反应 （与溶解在溶液中的O2反应）类型二：特殊电解质液类型三：带盐桥的原电池,原电池的几种特殊类型,题组一 判断正负极，书写化学电源电极反应式1写出右图装置原电池的电极反应式和原电池 总反应式负极： . 正极： . 总反应： . 若装置中稀H2SO4换成NaCl溶液， （填“能”或“不能”）构成原电池，若能，请写出电极反应式和原电池总反应式负极： . 正极： . 总反应： .,2(2013海南改编)Mg-AgCl电池是
3、一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为： 2AgCl + Mg = Mg2+ + 2Ag + 2Cl。试书写该电池的正负极反应式。负极： . 正极： . 3. 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为： 4A1 + 3O2 + 6H2O = 4A1(OH)3。负极： . 正极： .,书写原电池的电极反应式应注意以下四点：(1)明确电池的负极反应物是电极本身还是其他 物质、反应产物及化合价的变化；(2)确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离 子，还是其他物质(如溶有或通入的气)；,(3)判断是否存在特定的条件(如介质中的
4、粒子 H、OH非放电物质参加反应)，进而推断 电解质溶液的酸碱性的变化；(4)总的反应式是否满足： 质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒,【针对练习1】1有关右图装置的叙述正确的是（ ）A右图装置不能构成原电池 B这是电解NaOH溶液的装置C该装置中Fe为阴极，电极反应为： Fe+ 3OH Fe(OH)3+3eD该装置中Pt为正极，电极反应为： O2 + 2H2O +4e4OH,D,2原电池的电极名称与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是（ ） A由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al3eAl3+ B由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：
5、Al3e 4OHAlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu2e Cu2+ D由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu2e Cu2+,C,-,+,-,+,-,+,-,+,Fe2e Fe2+,典型例题(2010浙江高考)LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e = Li2SFe，有关该电池的下列说法中，正确的是（ ）A. LiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的 化合价为1价B. 该电池的电池反应式为： 2LiFeS = Li2SFeC. 负极的电极反应式为：Al3e = Al3D. 充电时，阴极
6、发生的电极反应式为： Li2SFe2e= 2LiFeS,名师精析在LiAl/FeS电池中，负极材料为LiAl，该材料中Li以游离态存在，化合价为0价，故A错；负极反应式为2Li2e = 2Li，C错；已知正极反应式为2LiFeS2e = Li2SFe，则总反应为2LiFeS = Li2SFe，故B对；充电时，阴极应发生还原反应，得电子，故D错.,答案B,化学电源,1、一次电池,2、二次电池,3、燃料电池,锌锰干电池、银锌纽扣电池,铅蓄电池、锂电池,氢氧燃料电池、甲醇染料电池,一、化学电源的分类,:不能充电，用过之后不能复原,:可充电，多次重复使用,Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH
7、)2,2MnO2 +2H2O +2e- =2MnOOH + 2OH-,2. 一次电池(碱性锌锰干电池) 碱性锌锰干电池的工作原理如图:,0,+4,+2,+3,氢氧化氧锰,二、常见的化学电源,【归纳总结】 电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写,即化合价升高的负极材料，降低的是正极材料,(2)复杂电极反应式的书写,总反应为： Zn + Ag2O +H2O =Zn(OH)2 + 2Ag 负极： ；正极： ；,2. 一次电池(锌银纽扣电池),+1,+4,+2,+3,Zn -2e+ 2OH= Zn(OH)2,Ag2O + 2e+ H2O = 2Ag + 2OH,1碱性电池具有容量大、放电电流大的特
8、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质，电池总反应式为： Zn(s) + 2MnO2(s) + H2O(l)Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s) 下列说法错误的是（ ）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电池正极的电极反应式： 2MnO2(s) + H2O(l)+2e Mn2O3(s) + 2OH(aq) D外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上 减少6.5g,【针对练习2】,B,0,+4,+2,+3,【感情加深】,1. 与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也 可以组成碱性电池，其电极反应式 正极： ， 负极： ， 该电池总
9、反应的离子方程式为： 。如果把“碱性电池”改为“酸性电池”，其电极反应式 正极： ， 负极： ， 该电池总反应的离子方程式为： 。,2.二次电池(以铅蓄电池为例),Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,(1)放电时的反应:负极:_;正极:_;总反应: Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。(2)充电时的反应:阴极:_ ;阳极:_ _ ;总反应: 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。,Pb -2e- +SO42- = PbSO4,PbO2+ 2e-+ 4H+SO42- = PbSO4+2H2O,PbSO4 +2e- = Pb +SO42-,PbS
10、O4+2H2O - 2e- = PbO2+ SO42- +4H+,2（2011新课标）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe + Ni2O3 + 3H2O Fe(OH)2 + 2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是（ ）A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3， 负极为FeB电池放电时，负极反应为 Fe +2OH2e Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为 2Ni(OH)2 + 2OH2e Ni2O3 +3H2O,【针对练习2】,C,0,+3,+2,+2,Fe(OH)2+2eFe+2OH,B,充电时作电解池,高考中的新型电池，有“
11、氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点,取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫实际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力具体有以下几种考查角度：,2新型电池“放电”时正负极上电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶
12、液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应较简单一极电极反应式较复杂一极电极反应式的方法解决,3新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析4新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动 方向的判断首先分清电池是放电还是充电；再判断正、负极或阴、阳极，进而可确定离子的移动方向,D,注意热激活电池的工作条件,【其他新型、高效、环保电池】,导学稿 P4 当堂检测 3,C,充电时阴极得电子发生还原反应,【其他新型、高效、环保电池】,D,-1,-1,-2,负,正,回 原题,考查角度：新型燃料电池正负极的判断，不同环境下
13、电极反应式及电池反应的书写；离子的流向，电子的流向及电解质溶液酸碱性的判断。能力要求：考查知识的迁移能力,三、燃料电池,1燃料电池(1)电极：惰性电极。(2)燃料：包含H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、 醇(如C2H5OH)等。(3)电解质： 酸性电解质溶液，如H2SO4溶液； 碱性电解质溶液，如NaOH溶液； 熔融氧化物，如Y2O3； 熔融碳酸盐，如K2CO3等。,包含,三、燃料电池,第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。如：氢氧燃料电池的总反应式为 2H2O2=2H2O； 甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反
14、应式为 CH42O2=CO22H2O CO22OH-=CO32-H2O 式式得燃料电池总反应式为 CH42O22OH-=CO32-3H2O,2. 燃料电池电极反应式的书写,第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式： (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式： (3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式 (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：,O24H4e=2H2O,O22H2O4e=4OH,O24e=2O2,O2
15、2CO24e=2CO32-。,第三步：根据电池总反应式和正极反应式 写出电池的负极反应式,负极反应式电池的总反应式 正极反应式,知识梳理题型构建,不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响,以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性条件 燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 燃料电池正极反应式：O24H4e=2H2O 2，得燃料电池负极反应式： _ 。(2)碱性条件 燃料电池总反应式： CH42O22NaOH=Na2CO33H2O 燃料电池正极反应式：O22H2O4e=4OH 2，得燃料电池负极反应式：_ _ 。,CH48e2H2O=CO28H,CH410OH
16、8e=CO32-+7H2O,不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响,(3)固体电解质(高温下能传导O2) 燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 燃料电池正极反应式：O24e=2O2 2，得燃料电池负极反应式： _ 。 (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极电极反应式：O22CO24e=2CO 2，得燃料电池负极反应式： _ 。,CH44O28e=CO22H2O,请分别写出下列各燃料电池的正负极反应式总反应式(1) H2/O2/H2SO4 H2/O2/KOH(2) 乙烷(CH3CH3)/O2/H2SO4 乙烷(CH3CH3)/ /
17、O2/KOH(3) 甲醇(CH3OH)/O2/H2SO4 甲醇(CH3OH)/ /O2/KOH(4) 乙醇(CH3CH2OH)/O2/H2SO4 乙醇(CH3CH2OH)/ /O2/KOH(5)（导学稿 P3） 探究三 3(6)（导学稿 P3） 探究三 4,【合作与探究】,【针对练习3】1阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2 + O2 2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水分蒸发，则下列叙述正确的是（ ） A此电池能发出蓝色光焰 BH2为正极，O2为负极 C工作时，电解质溶液的pH不断增大 D正极电极反应式为：O24H4e 2H2O,C,2在乙醇燃料电
18、池(电解质为KOH)中，通入正极的物质的化学式为 ， 正极的电极反应式为 ； 乙醇在 极发生了 反应（填“还原”或“氧化”）， 负极的电极反应式为 。,O2,O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,负,氧化,CH3CH2OH 12e-+16OH-= 2CO32-+ 11H2O,3有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法不正确的是（ ）A每消耗1molCH4可以向外电路提供 8moleB负极上CH4失去电子，电极反应式 CH4 +10OH8e= CO32+ 7H2OC正极上O2获得电子，电极反应式为 O2 + 2H
19、2O + 4e= 4OHD电池放电后，溶液PH不断升高,D,4如图是市场上常见的两种燃料电池示意图下列有关电池电极a、b、c、d的叙述正确的是（ ）A电极a为正极，电极反应产物为H2O B电极b为正极，电极反应产物为H2OC电极c为正极，电极反应产物为H2OD电极d为正极，电极反应产物为H2O,【当堂检测】,C,正,负,正,负,5科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池的说法不正确的是（ ）A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B该电池的总反应是C3H85O2=3CO24H
20、2OC电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为C3H820e10O2=3CO24H2O,A,6(2015新课标I)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池说法错误的是（ ）A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O,正,负,D,负极,CH4,空气,碱性,CO2,NH3是碱性气体,(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反
21、应：_ ，正极的电极反应式是：_。,4NH3 3O2= 2N2 6H2O,3O212e 6H2O=12OH(或O2 4e 2H2O=4OH),【训练1】 固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )。,A有O2放电的a极为电池的负极B有H2放电的b极为电池的正极Cb极对应的电极反应为： H22OH2e=2H2OD该电池的总反应方程式为： 2H2O2=2H2O,D,知识梳理题型构建,燃料电池电极反应式的
22、书写,根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：,第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式,电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。,理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤,1先写出燃料电池总反应式,注意:燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，要写最终产物。,2再写出燃料电池正极的电极反应式,当电解质为碱性环境时，正极的电极反
23、应式为：O24e2H2O=4OH当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O24e4H=2H2O,3最后写出燃料电池负极的电极反应式,燃料电池负极的电极反应式燃料电池总反应式燃料电池正极的电极反应式。,C,解析显/隐,原电池电极反应式书写,本质上属于氧化还原反应、离子反应 。因 此可借助氧化还原反应中质量守恒、电子守恒、离子反应电荷守恒的技巧来书写。,要充分考虑电极反应后产物所处的介质- 电解质环境。 必须将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式 。,（1）写出正确的燃烧反应化学方程式；（2）根据电解液改写燃料电池总反应；（3）写出正极的电极反应式；（4）由燃料电池总反应式减去正极的 电极反应式得到负极的电极反应式。,燃料电池的电极反应式和总反应式书写,电极反应式书写与判断的三个步骤负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反；两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则；注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。,
