第讲化学电源

1.(2011·新课标全国卷)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( C ) A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负 极为Fe B ． 电 池 放 电 时 ， 负 极 反 应 为 Fe+2OH--2e-
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
1．燃料电池的特点 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。
第29讲 化学电源
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
放电 充电
Cd(OH)2
+2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是( D )
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH
2．有氧气参加的燃料电池正极反应式的书写
(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
【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。
例3 可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以 NaCl溶液或NaOH溶液为电解质，铝合金为负极， 空气电极为正极。下列说法正确的是( A ) A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质时，正极反应 都为O2+2H2O+4e-===4OHB ． 以 NaOH 溶 液 为 电 解 质 时 ， 负 极 反 应 为 ：
失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子
继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应
为：Al+4OH--3e-===
A
lO
2
+2H2O，B错；该电池在
碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-
===4 A
lO
2
+
2
H2
O
，
溶
液
p
H
降
低
，
பைடு நூலகம்
C错；电池工作
时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错。
Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解质时，电池在工作过程中电 解质的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
【解析】 以考查电极反应式的正误判断和书写
的形式出现，属于中等难度。电解质溶液显碱性或
中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+ 4e-===4OH-，A对；铝作负极，负极反应应该是铝
===Fe(OH)2 C．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+2OH--2e===Ni2O3+3H2O
【解析】 解答本题时应注意电池放电时 为原电池，失去电子的为负极反应；充电 时为电解池，失去电子的为阳极反应。
+H2O B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
【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，
考点3 原电池的pH变化
1．在原电池工作时，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。
书写负极反应式。
例2 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( D )
A．a极为电池的负极 B．电池工作时电流由b 极沿导线经灯泡再到a极 C．电池正极的电极反应为：4H++O2+4e-===2H2O D．电池工作时，1 mol二甲醚被氧化时就有6 mol 电子转移
原电池及化学电源电极反应式书写的方法思路： (1)若题目给出的是图示装置，先分析原电池的正极， 再根据正、负极反应规律写电极反应式。 (2)根据化合价变化数写出两极的电子得失守恒式。 (3)最后根据电极附近的环境添加相应物质配平反应 式，也可以利用总反应式减去一个电极反应式得另 一电极反应式。 注意：电极反应式均为离子方程式，注意物质是否 能拆为离子形式。