应用课 第四章 化学反应与电能 第3课时 原电池问题综合应用 【学习目标】 依据原电池工作原理，分析认识新型化学电源具体工作原理。 【学习活动】 学习任务 目标：依据原电池工作原理，分析认识新型化学电源具体工作原理。 任务： 1．新型电池的正、负极的判断 由反应物、反应产物或反应方程式，根据元素的常规价态去判断即可： 新型电池中 负极材料 (元素化合价升高的物质,发生氧化反应的物质),正极材料 (元素化合价降低的物质,发生还原反应的物质) 2．新型电池的电极反应式书写步骤 第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应的物质。 第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 第三步：写出比较容易书写的电极反应式。 第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 3．新型电池充、放电时电解质溶液中离子移动方向 首先应分清电池是放电还是充电，放电时为原电池，再判断出正、负极。原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，进而确定离子的移动方向。 【思考1】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 ①写出该电池放电时的负极反应式。 参考答案：放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。 ②根据该电池的总反应分析电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？ 参考答案：放电时正极附近生成OH－，碱性增强，pH变大。 ③给该电池充电时应该怎样连接电极？ 参考答案：充电时该电池的正极接外接电源正极，负极接外接电源负极。 【思考2】一种薄膜电池的设计原理如图所示。该电池封装的电解质溶液为6 mol/L的KOH溶液，碳电极为吸附了氢气的纳米碳管。 ①写出放电时的正、负极电极反应式。 参考答案：负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。 ②写出充电时的阴、阳极电极反应式。 参考答案：阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O。 ③思考薄膜电池等新型电池的开发对社会发展的意义。 参考答案：减少传统能源的使用，对可持续发展有利；减少有害物质排放，对环境保护有利。 【思考3】硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国最近在太阳能光电催化———化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。 指出a极和b极的名称，并写出电极反应式。结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。推测在工作过程中a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液吗？ 参考答案：从图示可以看出电子从a极出发，故a极为负极，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋；b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。 除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2＋在电极上发生反应Fe2＋－e－===Fe3＋；第二步，生成的铁离子氧化硫化氢生成硫单质，离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 不需要。 【思考4】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，当前氮的氧化物的污染日趋严重。氮的氧化物的主要来源之一为汽车尾气，某科研小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3，其原理如图所示，其中A、B为多孔材料。写出两电极的电极反应式，若电池消耗标准状况下的O2 2.24 L ，则通过质子交换膜的H＋的物质的量是多少？ 参考答案：电极A上通入的是尾气(NO、NO2)，故电极反应式为NO＋2H2O－3e－===＋4H＋、NO2＋H2O－e－===＋2H＋，电极B上通入O2，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。电池消耗标准状况下的O2 2.24 L时转移电子的物质的量为0.1 mol×4＝0.4 mol，根据电子守恒规律可以得出通过质子交换膜的H＋的物质的量为0.4 mol。 【思 ... ...
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