電源:
化學(xué)電源化學(xué)電源是能夠?qū)嶋H應(yīng)用的原電池,化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,它包括一次電池、二次電池和燃料電池等幾大類。
一次電池:
(1)普通鋅錳干電池構(gòu)造簡單,價格便宜,但放電時間短,放電后電壓下降較快。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
(2)堿性鋅錳電池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越,比能量和可儲存時間均有提高,適用于大電流和連續(xù)放電。負(fù)極是正極是電解質(zhì)是
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
(3)鋰電池
用金屬鋰作負(fù)極,石墨作止極,電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰溶解在亞硫酰氯組成。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
(4)鋅銀電池
負(fù)極是Zn,正極是,電解質(zhì)是KOH。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
這種電池比能量大,電壓穩(wěn)定,儲存時間長,適宜小電流連續(xù)放電,常制成紐扣式微型電池,廣泛用于電子手表、照相機(jī)、計算器和其他微型電子儀器。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):原電池電極反應(yīng)式的書寫
原電池電極反應(yīng)式的書寫:
(1)以銅鋅原電池為例:
負(fù)極(Zn):Zn-2e-=Zn2+
正極(Cu):2H++2e-=H2↑
(2)正負(fù)極反應(yīng)式的書寫技巧:
①先確定原電池的正負(fù)極,在兩極的反應(yīng)物上標(biāo)出相同數(shù)目的電子得失。
②根據(jù)物質(zhì)放電后生成物的組成和電解質(zhì)溶液中存在的離子,找到電極反應(yīng)中還需要的其它離子。此時要注意溶液的酸堿性,從而判斷應(yīng)該是H+、OH-還是H2O參與了反應(yīng)。因Zn反應(yīng)后生成了Zn(OH)2,而KOH為電解質(zhì),可知負(fù)極上OH-參與了反應(yīng)。MnO2生成了MnO(OH),即增加了氫元素,可知正極上有水參與了反應(yīng)。
③根據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)式,即要注意配平和物質(zhì)的正確書寫形式,應(yīng)按照離子方程式的書寫要求進(jìn)行。②中反應(yīng)的電極反應(yīng)式為:
負(fù)極:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正極:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
(若只要求寫正極的反應(yīng)式,也可以寫成MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-)
原電池總反應(yīng)式的書寫:將正負(fù)電極反應(yīng)相加,即為原電池總反應(yīng)式。
原電池正、負(fù)極的判斷方法:
原電池有兩個電極,一個是正極,一個是負(fù)極,判斷正極和負(fù)極的方法有以下幾種。
1.由組成原電池的兩極材料判斷一般相對較活潑的金屬為負(fù)極,相對不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
2.根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷在外電路,電流由正檄流向負(fù)極;電子由負(fù)極流向正極
3.根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的定向移動方向判斷在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi),陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。
4.根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
5.X極增重或減輕工作后,X極質(zhì)量增加,說明X極有物質(zhì)析出,X 極為正極:反之,X極質(zhì)量減少,說明X極金屬溶解,X 極為負(fù)極
6.X極有氣泡冒出工作后,x極上有氣泡冒出,一般是發(fā)生了析出H,的電極反應(yīng),說明x極為正極。
7.X極附近pH的變化析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后,均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大,因而工作后,X極附近pH增大了,說明X極為正極。
8.特例在判斷金屬活潑性的規(guī)律中,有一條為“當(dāng)兩種金屬構(gòu)成原電池時,活潑金屬作負(fù)極,不活潑金屬作正極”,但這條規(guī)律也有例外情況,如Mg和Al為原電池的兩極,KOH為電解質(zhì)溶液時,雖然Mg比Al活潑,但因Mg不和KOH反應(yīng),所以Mg作原電池的正極等。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):原電池原理
原電池:
1.定義:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2.工作原理:
以銅-鋅原電池為例
(1)裝置圖:
(2)原理圖:
3.實(shí)質(zhì):化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
4.構(gòu)成前提:能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
5.電極反應(yīng):
負(fù)極:失去電子;氧化反應(yīng);流出電子
正極:得到電子;氧化反應(yīng);流入電子
6.原電池正負(fù)極判斷的方法:
①由組成原電池的兩級材料判斷,一般是活潑金屬為負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。
②根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷,電流是由正極流向負(fù)極,電子流動方向是由負(fù)極流向正極。
③根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動方向,在原電池的電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。
④根據(jù)原電池兩級發(fā)生的變化來判斷,原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
⑤X極增重或減重:X極質(zhì)量增加,說明溶液中的陽離子在X極(正極)放電,反之,X極質(zhì)量減少,說明X極金屬溶解,X極為負(fù)極。
⑥X極有氣泡冒出:發(fā)生可析出氫氣的反應(yīng),說明X極為正極。
⑦X極負(fù)極pH變化:析氫或吸氧的電極發(fā)生反應(yīng)后,均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大,X極附近的pH增大,說明X極為正極。
原電池中的電荷流動:
在外電路(電解質(zhì)溶液以外),電子(負(fù)電荷)由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線(包括電流表和其他用電器)流向正極,使負(fù)極呈正電性趨勢、正極呈負(fù)電性趨勢。在內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液中),陽離子(帶正電荷)向正極移動,陰離子 (帶負(fù)電荷)向負(fù)極移動。這樣形成了電荷持續(xù)定向流動,電性趨向平衡的閉合電路。
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):燃料電池
燃料電池:
燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電池。
(1)氧氧燃料電池以氫氣為燃料(作負(fù)極),以氧氣為氧化劑(作正極),可用酸性電解質(zhì)(如稀H2SO4),也可用堿性電解質(zhì)(如KOH)。
①若電解質(zhì)是酸性的,在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH-。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
②若電解質(zhì)是堿性的,在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
(2)甲烷一氧氣燃料電池
若將金屬鉑片插入KOH溶液中作電極,在兩極上分別通入甲烷和氧氣。
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
新型化學(xué)電源的考查及解題指導(dǎo):
近幾年高考試題中出現(xiàn)的新型電池,有“氫鎳電池”“高鐵電池”“鋅一錳堿性電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”“銀鋅電池~紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量 (單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。取材于這些知識點(diǎn)的試題,由于題材廣、信息新、陌生度大,所以,大多數(shù)考生認(rèn)為這類試題難度大,而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生對信息的遷移應(yīng)用能力。具體有以下幾個考查角度:
1.新型電池“放電”時正、負(fù)極的判斷
2.新型電池“放電”時,電極反應(yīng)式的書寫首先根據(jù)電池反應(yīng)分析物質(zhì)得失電子情況,然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液巾的離子發(fā)生反應(yīng);對于較復(fù)雜的電極反應(yīng),可以利用總反幢方程式減去較簡單一極的電極反應(yīng)式,從而得到較復(fù)雜一極的電極反應(yīng)式。
3.新型電池“充電”時陰、陽極的判斷首先明確原電池放電時的正、負(fù)極,再根據(jù)充電時,陽極接正極、陰極接負(fù)極的原理進(jìn)行分析。
4.新型電池充、放電時,電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷首先分清電池是放電還是充電;再判斷正、負(fù)極或陰、陽極,進(jìn)而可確定離子的移動方向。
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