资源描述
,微,专题,16,新型电源及电极反应式的书写,1.,电极反应式书写的一般步骤,(,类似氧化还原反应方程式的书写,),2.,新型燃料电池,(1),燃料电池常用的燃料,H,2,、,CO,、烃,(,如,CH,4,、,C,2,H,6,),、醇,(,如,CH,3,OH),、肼,(N,2,H,4,),等。,(2),燃料电池常用的电解质,酸性,电解质溶液,如,H,2,SO,4,溶液,;,碱性,电解质溶液,如,NaOH,溶液,;,熔融,氧化物,;,熔融,碳酸盐,如,K,2,CO,3,;,质子交换膜等。,(3),燃料电池电极反应式书写的常用方法,第一,步,写出,电池总反应式。,燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应,一致,若,产物能和电解,质反应,则,总反应为加合后的反应。,如甲烷燃料电池,(,电解质溶液为,NaOH,溶液,),的反应,如下,:,CH,4,2O,2,=,=CO,2,2H,2,O,CO,2,2NaOH,=,=Na,2,CO,3,H,2,O,可得甲烷燃料电池的总反应,式,:,CH,4,2O,2,2NaOH,=,=Na,2,CO,3,3H,2,O,。,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,O,2,因,电解质溶液,不同,故,其电极反应也会,有所不同,:,酸性,电解质,:,O,2,4H,4e,=,=2H,2,O,。,碱性,电解质,:,O,2,2H,2,O,4e,=,=4OH,。,固体电解质,(,高温下能传导,O,2,),:,O,2,4e,=,=2O,2,。,熔融碳酸盐,(,如熔融,K,2,CO,3,),:,O,2,2CO,2,4e,=,=,第三,步,电池,的总反应式电池的正极反应式电池的负极反应式。,3.,新型可逆电池,(1),铁镍电池,(,负极,Fe,正极,NiO,2,电解液,KOH,溶液,),已知,:,Fe,NiO,2,2H,2,O,Fe(OH),2,Ni(OH),2,则,放电,:,负极,:_;,正极,:_,。,充电,:,阴极,:_;,阳极,:_,。,Fe,2e,2OH,=,=Fe(OH),2,NiO,2,2H,2,O,2e,=,=Ni(OH),2,2OH,Fe(OH),2,2e,=,=Fe,2OH,Ni(OH),2,2e,2OH,=,=NiO,2,2H,2,O,(2)LiFePO,4,电池,(,正极,LiFePO,4,负极,Li,含,Li,导电固体为电解质,),已知,:,FePO,4,Li,LiFePO,4,则,放电,:,负极,:_;,正极,:_,。,充电,:,阴极,:_;,阳极,:_,。,Li,e,=,=Li,FePO,4,Li,e,=,=LiFePO,4,Li,e,=,=Li,LiFePO,4,e,=,=FePO,4,Li,(3),高铁电池,(,负极,Zn,正极,石墨,电解质,为浸湿的固态碱性物质,),已知,:,3Zn,2K,2,FeO,4,8H,2,O,3Zn(OH),2,2Fe(OH),3,4KOH,则,放电,:,负极,:_;,正极,:_,。,充电,:,阴极,:_;,阳极,:_,。,3Zn,6e,6OH,=,=3Zn(OH),2,3Zn(OH),2,6e,=,=3Zn,6OH,专题精练,题组一新型燃料电池,1.,以甲烷燃料电池为,例,分析,不同的环境下电极反应式的书写。,(1),酸性介质,(,如,H,2,SO,4,),总反应,式,:,_,。,负极,:,_,。,正极,:,_,。,1,2,3,4,5,CH,4,2O,2,=,=CO,2,2H,2,O,CH,4,8e,2H,2,O,=,=CO,2,8H,2O,2,8e,8H,=,=4H,2,O,6,7,8,(2),碱性介质,(,如,KOH),总反应,式,:,_,。,负极,:,_,。,正极,:,_,。,(3),固体电解质,(,高温下能传导,O,2,),总反应,式,:,_,。,负极,:,_,。,正极,:,_,。,1,2,3,4,5,2O,2,8e,4H,2,O,=,=8OH,CH,4,2O,2,=,=CO,2,2H,2,O,CH,4,8e,4O,2,=,=CO,2,2H,2,O,2O,2,8e,=,=4O,2,6,7,8,2.(1),肼分子,(H,2,NNH,2,),可以在氧气中燃烧生成氮气和,水,利用,肼、氧气与,KOH,溶液组成碱性,燃料电池,请,写出该电池的负极、正极,反应式,:,_,、,_,。,(2),化学家正在研究尿素动力燃料,电,池,用,这种电池直接去除城市,废水,中,的,尿素,既,能产生净化的,水,又,能,发电。尿素燃料电池结构如,图所,示,写出,该电池的负极,反应式,:,_,。,1,2,3,4,5,N,2,H,4,4e,4OH,=,=4H,2,O,N,2,O,2,4e,2H,2,O,=,=4OH,CO(NH,2,),2,H,2,O,6e,=,=,CO,2,N,2,6H,6,7,8,(1),新型燃料电池的分析,模板,(2),解答燃料电池题目的几个关键点,通入负极的物质为,燃料,通,入正极的物质为氧气。,注意介质的,成分,是,电解质溶液还是熔融盐或氧化物。,通过介质中离子的移动,方向,可以,判断电池的正,负极,同时,考虑该离子参与靠近一极的电极反应。,练后反思,1,2,3,4,5,6,7,8,题组二新型可逆电池,3.,锂离子电池充放电电池,总反应,:,Li,x,C,6,Li,1,x,CoO,2,LiCoO,2,C,6,该,电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的,是,A.,该电池具有很高的比能量,B.,负极的,反应式,:,Li,x,C,6,x,e,=,=,x,Li,C,6,C.,放电,时,Li,从石墨晶体中脱出回到,正极,氧化物,晶格中,D.,充电,时,若,转移,1 mol e,石墨电极,将增重,7,x,g,1,2,3,4,5,6,7,8,解析,锂是摩尔质量最小的,金属元素,因此,制成的电池具有很高的,比能量,A,正确,;,根据,总反应可,判断,负极,反应式为,Li,x,C,6,x,e,=,=,x,Li,C,6,B,正确,;,从,图示,可知,放电,时锂离子从石墨晶格中,脱出,通过,电解质迁移到层状正极表面后嵌入正极氧化物晶格,中,C,正确,;,1,2,3,4,5,6,7,8,充电时,石墨,(C,6,),电极嵌入,Li,变成,Li,x,C,6,电极反应,式为,x,Li,C,6,x,e,=,=Li,x,C,6,则,石墨电极增重的质量就是,Li,的,质量,根据关系式,:,x,Li,x,e,1 mol,1 mol,可知若转移,1 mol e,石墨电极,将增多,1 mol Li,即,增重,7,g,D,错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,4.,我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了,障碍,装置,原理如图所,示,其中,固体薄膜只允许,Li,通过。锂离子电池的总反应为,x,Li,Li,1,x,Mn,2,O,4,LiMn,2,O,4,。下列有关说法错误的,是,A.,放电,时,Li,穿过固体薄膜进入,水,溶液,电解质中,B.,放电,时,正极,反应为,Li,1,x,Mn,2,O,4,x,Li,x,e,=,=LiMn,2,O,4,C.,充电,时,电极,b,为,阳极,发生,氧化反应,D.,该电池的缺点是存在,副反应,:,2Li,2H,2,O,=,=2LiOH,H,2,1,2,3,4,5,6,7,8,解析,Li,为活泼,金属,放电时,发生,氧化,反应,故,电极,a,为,负极,阳离子,从负极移向,正极,即,Li,穿过固体薄膜进入水溶液电解质,中,然后,移向电极,b,A,、,B,项,正确,;,充电时,电池,正极接电源,正极,发生,氧化,反应,是阳极,C,项,正确,;,由于,固体薄膜只允许,Li,通过,水,不能与,Li,接触,故,不存在,Li,与水的,反应,D,项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,锂离子电池充放电分析,常见的锂离子电极材料,正极,材料,:,LiMO,2,(M,:,Co,、,Ni,、,Mn,等,),LiM,2,O,4,(M,:,Co,、,Ni,、,Mn,等,),LiMPO,4,(M,:,Fe,等,),负极,材料,:,石墨,(,能吸附锂原子,),负极,反应,:,Li,x,C,n,x,e,=,=,x,Li,C,n,正极,反应,:,Li,1,x,MO,2,x,Li,x,e,=,=,LiMO,2,总反应,:,Li,1,x,MO,2,Li,x,C,n,C,n,LiMO,2,归纳总结,1,2,3,4,5,6,7,8,5.(,2018,全国卷,12,),我国科学家研发了一种室温下,“,可呼吸,”,的,NaCO,2,二次电池。将,NaClO,4,溶于有机溶剂作为,电解液,钠,和负载碳纳米管的镍网分别作为电极,材料,电池,的总反应为,3CO,2,4Na,2Na,2,CO,3,C,。,下,列,说法错误的,是,A.,放电,时,向,负极移动,B.,充电时释放,CO,2,放电,时吸收,CO,2,C.,放电,时,正极,反应为,3CO,2,4e,=,=,D.,充电,时,正极,反应为,Na,e,=,=,Na,1,2,3,4,5,6,7,8,解析,根据电池的总反应,知,放电时,负极反应,:,4Na,4e,=,=4Na,充电时,阴极反应,:,4Na,4e,=,=4Na,放电时,向,负极移动。根据充电和放电时的电极反应式,知,充电,时释放,CO,2,放电,时吸收,CO,2,。,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三复杂电极反应式的书写方法,6.,铁炭混合物,(,铁屑和活性炭的混合物,),在水溶液中可形成许多微电池。将,含有,的,酸性废水通过铁炭,混合物,在,微电池正极,上,转化,为,Cr,3,其,电极反应式为,_,。,1,2,3,4,5,6,7,8,7.,用零价铁,(Fe),去除水体中的硝酸盐,(),已成为环境修复研究的热点之一。,Fe,还原水体,中,的,反应原理如图所示。,(,1),作负极的物质是,_,。,(2),正极的电极反应式是,_,。,1,2,3,4,5,铁,6,7,8,8.,如图为钠高能电池的结构,示意图,该,电池的工作温度为,320,左右,电池,的反应式为,2Na,x,S,=,=,Na,2,S,x,正极,的电极反应式为,_,_,。,M(,由,Na,2,O,和,Al,2,O,3,制得,),的两个作用是,_,。,1,2,3,4,5,x,S,2e,=,=,导电和隔离钠与硫,6,7,8,根据题干信息找出放电粒子,正确判断产物,根据电子守恒配电子,根据电荷守恒配电荷,(,注意电解质的,环境,酸性,溶液还是碱性,溶液,还,是非水体系,),根据质量守恒配原子。,技巧点拨,
展开阅读全文