1、一、基本概念 1、蓄电池 即二次电池,充放电能反复多次循环使用的一类电池。 2、 倍率 指电池在规定时间放出其额定容量时所输出的电流值,数值上等于额定容量的倍数。 3、 一次电池 又称原电池,由于电池反应本身不可逆或可逆反应很难进行,电池放电后不能充电再用。 4、 成流反应 为了区别一般的氧化还原反应,在电源中的氧化还原反应称为成流反应。 二、小问题 1、构成化学电源的必要条件是什么? 氧化还原的作用,在分开的区域进行; 电子只能通过外部线路进行传递; 反应是自发进 行的; 具有电解质(导电剂)。 2、 简述化学电源的组成部分及其作用。 化学电源组成有 电极 :电极是电池的核心部分,由活性物质
2、和导电骨架组成。 电解质:在电池内部正负极之间担负传递电荷的作用,要求比电导高,溶液欧 电压降小。 隔膜:防止正负极活性物质直接接触,防止电池内部短路。 外壳组成:外壳是电池的容器,起保护作用,要求机械强度高、耐振动、耐冲击、耐腐蚀、耐温度的变化等。 3、 构成二次电池的必要条件是什么? 电极反应可逆; 只采用一种电解质溶液; 放电生成难溶于电解液的固体产物。 三、概念辨析 1. 下列电池属于一次电池的是 ( A ) A. 锌 -锰干电池 B. 铅酸电池 C. 锂离子电池 D. 燃料电池 2. 在理论上不能用于设计成化学电源的化学反应是 ( A ) A H2SO4(aq)+BaCl2(aq)=
3、 2 HCl(aq)+ BaSO4(s) H 0 B 2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l) H 0 C 4Fe(OH)2(s)+2 H2O(l)+ O2(g) = 4Fe(OH)3(s) H 0 D 3Cu(s)+8HNO3(aq) = 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g)+4H2O(l) H 0 3下列有关电池叙述正确的是 ( D ) A.燃料电池工作时,燃料气在助燃气中燃烧 B.锌锰干电池是一种常用的二次电池 C.锌锰干电池碳棒是负极,锌片是正极 D.锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐 变薄 4. 日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮,以糊状 NH4C
4、l 和 ZnCl2作电解质(其中加入 MnO2 氧化吸收 H2) , 电极反应可简化为: Zn 2e =Zn2+;2NH4+2e =NH3+H2, 根据上述叙述判断下列说法正确的是 ( C ) A. 干电池中锌为正极,碳为负极 B. 干电池工作时,电 流由锌极经外电路流向碳极 C. 干电池长时间连续工作时,内装糊状物可能流出腐蚀用电器 D. 干电池可实现化学能向电能的转化和电能 向化学能 的转化 5碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌 锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液。电池总反应式为: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)= Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),
5、下列说法错误的是 ( C ) A电池工作时,锌失去电子 B. 电池正极的电极反应式为: 2MnO2(s)+H2O(l)+2e = Mn2O3(s)+2OH (aq) C电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D负电路中每通过 0.2mol 电子,锌的 质量理论上减少 6.5g 6下列关于化学电源的叙述不正确的是 ( C ) A. 化学电源是一种直接将化学能转换为电能的装置 B. 一个化学反应要转变为能产生电流的电池,该反应必须是氧化还原反应 C. 任何氧化还原反应发生后均能释放出电能 D. 两电极的活性物质进行氧化还原反应时,电子只能通过外线路传递,而不能在电池内部进行 7. 在铅蓄电池充、
6、放电的过程中,发生还原反应的电极是 ( B ) A.充电时的阴极和放电时的负极 B.充电时的阴极和放电时的正极 C.充电时的阳极和放电时的负极 D.充电时的阳极和放电时的正极 8锌锰干电池经一段时间的贮存,电池容量总是比新电池容量低,可能的原因是 ( C ) A. 电解液中溶有氧气 B. 使用锌粉作为电极材料,其真实表面积大 C. 锌离子在电解液中会发生水解 D. 电池是严格密封的 9. 某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含 Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为: Li+ +LiMn2O4 = Li2Mn2O4。下列说法正确的是 ( B ) A放电时,
7、LiMn2O4发生氧化反应 B放电时,正极的反应式为: Li+ LiMn2O4+e Li2Mn2O4 C充电时, LiMn2O4发生氧化反应 D充电时,阳极的反应为: Li+ e Li 10. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题被提到议事日程,首要原因是 ( B) A. 利用电池外壳的金属材料 B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D. 回收其中石墨 电极 四、概念识记 1. 根据电子 -质子机理, MnO2 的电化学还原分为初级过程和次级过程。初级过程的还原产物是 MnOOH (水锰石) ,次级过程中,还原产物的
8、转移有两种方式,即歧化反应和 固相质子扩散 ,当电解液的 pH 值较低时,发生的反应是(写出反应式) OHMnM n OHM n O O H 222 222 , MnO2 阴极还原的反应速率控制步骤是 电极表面水锰石转移的次极过程 。 2. 铅蓄电池放电时的总反应方程式为: PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,据此判 断 其 正 极 是 2PbO ,负极是 Pb , 正 极 反 应 是 OHPb S OeH S OHPb O 2442 2223 ,负极反应是 HPb S OeH S OPb 44 2 。 3. 为实现电池型号、规格的标准化, 20 世纪 60 年代建立了国际电
9、工委员会( IEC),该委员会的第 35 技术委员会提出了干电池国际标准化建议,规定了一次电池的符号和意义,见下表。请写出表中字母所代表的意义。 符号 R S F P C L 外形 圆筒形 糊式、房 柱式 扁平式 高功率 高容量 碱性 4. 如图为电池组示意图。图中( a)、( b)、( c)分别为 串联 电池组、 并联 电池组、 复联 电池组。图( a)中,假设每个单体电池的开路电压为 U, 内阻为 Ri, 有 n 个 单 体 电 池 , 则 该 电 池 组 的电流 I= )1( RnRiRnUnRiR nU。 五、计算 1. 设某电池中的负极为 Zn(原子量为 65.38),其重量为 1
10、g,放电时电极反应为: Zn 2e =Zn2+,试计算活性物质( Zn)的电化当量(即 1Ah 单位的电量相当于多少 g活性物质)及该锌电极的理论容量。 AhAhggKmCAhgAhgnMKZnznOZnZn8 2 0.0/2 2 0.1 1/2 2 0.1/28.26 38.658.262. 计算铅酸电池中参与成流反应的各物质的电化当量和铅酸电池的理论比能量,已知 E =2.044 V, 原子量: Pb: 207.2, O:15.996, H:1.0079, S:32.06,1个电子的电量为 1.6 10-19 C, 阿伏伽德罗常数为 6.022 1023。 电池反应: OHP bS OSO
11、HP bOPb 24422 222 电化当量: AhgMK PbPb /8 6 6.328.26 则 ,AhgK AhgK SOHPbO /659.3 /463.442 2 且 VE 044.2 所以,理论比能量: KgwhKKKWo SOHP b OPb /5.170E1000 422 3.某电池的额定容量为 1000 mAh,试计算其分别以 2 倍率、 1/2 倍率放电时的电流及对应的小时率。 2倍率放电 放电电流为:)(5.020 00 m A10 00 m A h2A20 00 m A210 00小时率h 1/2 倍率放电 放电电流为:2h5 0 0 m A1 0 0 0 m A h5
12、 0 0 m A0 .51 0 0 0 小时率:4. 写出糊式锌锰干电池的成流反应式并计算式中各 物质的电化当量(即 1Ah 单位的电量相当于多少 g 活性物质)和电池的理论质量比能量,已知 E =1.5 V, 原子量: Mn: 54.938, O:15.996, H:1.0079, Cl:35.453,1 个电子的电量为 1.6 10-19 C, 阿伏伽德罗常数为 6.022 1023。 KgwhKKK z nWoAhgKAhgKAhgM z nK z nNHZnM n O O HClNHM n OZnClNHM n OClNHM n O/625.390E1000/998.0/622.1/220.128.2639.6528.26)(22223424242所以,