第29講化學電源考點1二次電池的原理與特點可充電電池是高考常考知識點，二次電池首先需要判斷什么情況下是原電池，什么情況下是電解池。二次電池充電時是電解池，放電時是原電池。充電和放電是在兩種不同的條件下發生的，充電是在外接電源條件下發生的非自發氧化還原反應，放電是在無外接電源條件下發生的自發氧化還原反應。例1

鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，有關該電池的說法正確的是()A．充電時陽極反應：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2OB．充電過程是化學能轉化為電能的過程C．放電時負極附近溶液的堿性不變D．放電時電解質溶液中的OH-向正極移動放電充電D【解析】

本題是考查常見的鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池的工作原理。由充電時方程式中的Cd和Ni的化合價的變化可知，充電時Ni(OH)2作陽極，電解質溶液為KOH，所以電極反應式為：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O；Cd(OH)2作陰極，Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-；充電的過程是將電能轉化為化學能，放電時，Cd作負極，Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2，Cd周圍的c(OH-)下降，OH-向負極移動。考點2燃料電池的原理與特點1．燃料電池的特點燃料電池是利用燃燒反應或與之類似的反應具有能量變化大的特點而設計和電池。它具有高效無污染的特點正成為新能源研究的重點。燃料電池的工作原理具有如下特點：(1)兩電極可能相同，電極不參加反應。電極的作用是催化轉換，作用很關鍵，原理很復雜。(2)氧氣等氧化劑總是在正極得電子發生還原反應，燃料在負極失電子發生氧化反應。(3)燃料電池的電解質可能是酸性、堿性和熔融的鹽或氧化物。(4)燃料電池總反應式的條件都不能寫“點燃”，通常條件不寫。2．有氧氣參加的燃料電池正極反應式的書寫(1)酸性條件(如硫酸)O2+4H++4e-===2H2O。(2)堿性條件(如KOH溶液)O2+2H2O+4e-===4OH-。(3)熔融的鹽(如K2CO3并在通O2的一極通CO2)O2+CO2+4e-===CO(4)熔融的氧化物(有O2-遷移)O2+4e-===2O2-若已知燃料電池總反應和正極反應式，將很容易書寫負極反應式。例2(2011·淮陰中學學情檢測)日本茨城大學研制了一種新型的質子交換膜二甲醚燃料電池(DDFC)，該電池有較高的安全性。電池總反應為：CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O，電池示意如圖，下列說法不正確的是()A．a極為電池的負極B．電池工作時電流由b極沿導線經燈泡再到a極C．電池正極的電極反應為：4H++O2+4e-===2H2OD．電池工作時，1mol二甲醚被氧化時就有6mol電子轉移D【解析】

由電池總反應式可知：二甲醚發生氧化反應，為負極反應物，氧氣發生還原反應，為正極反應物，所以a為負極，b為正極；工作時，電子由a極沿導線經燈泡再到b極，電流由b極沿導線經燈泡再到a極；負極反應為：CH3OCH3-12e-+3H2O===2CO2+12H+，正極反應為：4H++O2+4e-===2H2O；電池工作時，1mol二甲醚被氧化時就有12mol電子轉移。考點3原電池的pH變化1．在原電池工作時，由于負極金屬失去電子進入電解質溶液，正極附近的陽離子得到電子從溶液中析出，可能會引起溶液pH的變化。(1)當負極產生的金屬離子結合溶液中的OH-時，電極附近的溶液pH降低。當正極O2得電子時結合溶液中的水時，生成OH-使溶液中的pH增大。(2)電池工作時整個溶液pH的變化必須從總反應式來分析。當電解液中酸被消耗時，溶液pH增大，當電解質溶液中堿被消耗時，溶液pH減小。例3可用于電動汽汽車的鋁-空空氣燃料電池池，通常以NaCl溶液液或NaOH溶液為電解解質，鋁合金金為負極，空空氣電極為正正極。下列說說法正確的是是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液液為電解質時時，正極反應應都為O2+2H2O+4e-===4OH-B．以NaOH溶液為電電解質時，負負極反應為：：Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓C．以以NaOH溶液液為電電解質質時，，電池池在工工作過過程中中電解解質的的pH保持持不變變D．電電池工工作時時，電電子通通過外外電路路從正正極流流向負負極A為：Al+4OH--3e-===+2H2O，B錯；該電池在堿性條件下消耗了堿，反應式為4Al+3O2+4OH-===4+2H2O，溶液pH降低，C錯；電池工作【解析】

以考查電極反應式的正誤判斷和書寫的形式出現，屬于中等難度。電解質溶液顯堿性或4e-===4OH-，A對；鋁作負極，負極反應應該是鋁失去電子變為鋁離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續與過量的堿反應生成偏鋁酸根，因此負極反應時，電子從負極出來經過外電路流到正極，D錯。中性，該燃料電極的正極發生反應為：O2+2H2O+原電池池及(1)若題目給出的是圖示裝置，先分析原電池的正極，再根據正、負極反應規律寫電極反應式。(2)根據化合價變化數寫出兩極的電子得失守恒式。(3)最后根據電極附近的環境添加相應物質配平反應式，也可以利用總反應式減去一個電極反應式得另一電極反應式。注意：電極反應式均為離子方程式，注意物質是否能拆為離子形式。1.(2011·新課標標全國國卷)鐵鎳蓄蓄電池池又稱稱愛迪迪生電電池，，放電電時的的總反反應為為：Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有有關該該電池池的說說法不不正確確的是是()A．電電池的的電解解液為為堿性性溶液液，正正極為為Ni2O3，負極極為FeB．電電池放放電時時，負負極反反應為為Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2C．電電池充充電過過程中中，陰陰極附附近溶溶液的的pH降低低D．電電池充充電時時，陽陽極反反應為為2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2OC【解析析】解答本本題時時應注注意電電池放放電時時為原原電池池，失失去電電子的的為負負極反反應；；充電電時為為電解解池，，失去去電子子的為為陽極極反應應。選項具體分析結論A可充電電池中活潑金屬失去電子，為負極，得到電子的Ni2O3為正極，因為放電時電極產物為氫氧化物，可以判斷電解液為堿性溶液。正確B放電時，負極鐵失去2個電子，生成Fe2+，因為電解液為堿性溶液，所以電極反應為：Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2正確C充電時，陰極發生還原反應：Fe(OH)2+2e-===Fe+2OH-，所以電極附近pH增大錯誤D電池充電時，陽極發生氧化反應，由Ni(OH)2轉化為Ni2O3，反應方程式為：2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O正確2.(2011·海南卷卷)一種充充電電電池放放電時時的電電極反反應為為：H2+2OH--2e-===2H2O，NiO(OH)+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-，當為為電池池充電電時，，與外外電源源正極極連接接的電電極上上發生生的反反應是是()A．．H2O的的還還原原B．．NiO(OH)的的還還原原C．．H2的氧氧化化D．．Ni(OH)2的氧氧化化D【解析】

由題意知，電池總反應為H2+2NiO(OH)Ni(OH)2。可充電電池在充電時，實際上起一個電解池的作用，與外電源正極連接的電極是陽極，發生氧化反應，與放電時的正極反應相反，可知Ni(OH)2在反應中失電子被氧化，發生氧化反應。放電充電3.(2010··江江蘇蘇卷卷)下圖圖是是一一種種航航天天器器能能量量儲儲存存系系統統原原理理示示意意圖A．．該該系系統統中中只只存存在在3種種形形式式的的能能量量轉轉化化B．裝置置Y中負負極的電電極反應應式為：：O2+2H2O+4e-===4OH-C．裝置置X能實實現燃料料電池的的燃料和和氧化劑劑再生D．裝置置X、Y形成的的子系統統能實現現物質的的零排放放，并能能實現化化學能與與電能間間的完全全轉化3.(2010·江蘇蘇卷)下圖是一一種航天天器能量量儲存系系統原理理示意圖圖。下列列說法正正確的是是()C【解析】】本題主要要考查的的是電化化學知識識。A項，在該該裝置系系統中，，有四種種能量轉轉化的關關系，即太陽能能、電能能、化學學能和機機械能之之間的相相互轉化化；B項，裝置置Y為氫氧燃燃料電池池，負極極電極反反應為H2-2e-+2OH-===2H2O；C項，相當當于用光光能電解解水，產產生H2和O2，實現燃燃料(H2)和氧化劑劑(O2)的再生；；D項，在反反應過程程中，有有能量的的損耗和和熱效應應的產生生，不可可能實現現化學能能和電能能的完全全轉化。。綜上分分析可知知，本題題選C項。A．閉合合K時，，鈉離子子從右到到左通過過離子交交換膜B．閉合合K時，，負極反反應為3NaBr--2e-===NaBr3+2Na+4.(2012·湖南師大附中高三月考)下圖裝置(Ⅰ)是一種可充電電池的示意圖，裝置(Ⅱ)為電解池的示意圖。裝置(Ⅰ)的離子交換膜只允許Na+通過。已知充、放電的化學反應方程式為：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，當閉合開關K時，X極附近溶液先變紅色。下列說法正確的是()放電充電4.(2012·湖南師大附中高三月考)下圖裝置(Ⅰ)是一種可充電電池的示意圖，裝置(Ⅱ)為電解池的示意圖。裝置(Ⅰ)的離子交換膜只允許Na+通過。已知充、放電的化學反應方程式為：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr，當閉合開關K時，X極附近溶液先變紅色。下列說法正確的是()放電充電C．閉合合K時，，X電極極的電極極反應式式為2Cl--2e-===Cl2↑D．閉合合K時，，當有0.1molNa+通過過離子交交換膜，，X電極極上析出出標準狀狀況下氣氣體1.12LC5.一種燃料料電池中中發生的的化學反反應為：：在酸性性溶液中中甲醇與與氧氣作作用生成成水和二二氧化碳碳。該電電池負極極發生的的反應是是()A．CH3OH(l)+O2(g)===H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-B．O2(g)+4H+(aq)+4e-===2H2O(l)C．CH3OH(l)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-D．O2(g)+2H2O(l)+4e-===4OH-C【解析】】甲醇與氧氧氣反應應的氧化化還原反反應方程程式為：：2CH3OH+3O2―→2CO2+4H2O，化合價價升高的的元素為為甲醇中中的C元素，所所以在負負極上甲甲醇失去去電子而而放電，，在該極極上的電電極反應應式為：：CH3OH(l)+H2O(l)===CO2(g)+6H+(aq)+6e-。6.(2011·長沙沙市一中中高三月月考)固體氧化化物燃料料電池(SOFC)以以固體氧氧化物作作為電解解質。其其工作原原理如下下圖所示示，下列列關于固固體燃料料電池的的有關說說法正確確的是(A．電極極b為電電池負極極，電極極反應式式為O2+4e-===4O2-B．固體體氧化物物的作用用是讓電電子在電電池內通通過C．若H2作為燃料料氣，則則接觸面面上發生生的反應應為H2+2OH--4e-===2H++H2OD．若C2H4作為燃料料氣，則則接觸面面上發生生的反應應為C2H4+6O2--12e-==