原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极、另一个为碳棒作电极;而电解池则一般都是两个惰性电极,如两个铂电极或两个碳棒。或者根据电极反应现象判断:在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型。

第二步:利用相关概念进行分析判断

在确定了原电池和电解池后,利用有关概念作分析和判断,如电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化及电解质溶液的恢复等。

第三步:串联装置中的数据处理

原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒,分析时要注意两点:

①串联电路中各支路电流相等;

②并联电路中总电流等于各支路电流之和。 【示例分析2】

目前研究比较热门的Al-H2O2电池,其电池总反应为2Al+3HO-2

-2AlO-2+OH+H2O。现以

Al-H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(右侧装置中隔膜仅阻止气体通过,b、c、d均为惰性电极)。

图4-14

信 息 解 读

电池及电极判断

由电池总反应知,Al为电池的 极,b为 极;与b相连的c为电解池的 极,与Al相连的d为电解池的 极

反应式

其他

左装置中Na+移向电极 ,电解时电子流动路径:Al极→导线→d极,

阴极: 阳极:

3.有附加装置的新型电化学装置的分析

一般先要弄清附加装置的作用,然后结合电化学原理分析解答题设各项。 【示例分析3】

一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图4-15。

图4-15

信 息 解 读

附加装置作用 催化重整装置的作用是制备燃料CO、H2

例3 为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,

电极判断 通入O2的一端为 极,通入CO和H2的一端为 极

反应式

其他

负极: 正极:

-原电池中CO23移向

极

图4-16

设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如图4-16所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)

ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

下列说法错误的是 ( )

A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e- ZnO(s)+H2O(l)

D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区

变式 石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电电池,其反应方程式为LixC6+Li1-xCoO2下列关于该电池的说法正确的是

( )

C6+LiCoO2,其工作原理如图4-17所示。

NiOOH(s)+H2O(l)

图4-17

A.充电时,Li嵌入LiCoO2中

B.放电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-e-C.放电时负极反应为Li-e-Li+

Li1-xCoO2+Li+

+

D.充电时,若转移1 mol e-,石墨烯电极增重7 g

1. 我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图(图4-18)如下。

图4-18

图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。 下列叙述不正确的是 ( ) A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-B.放电时,溶液中离子的数目增大

C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极

2I-+Br-

图4-19

2. 最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图4-19所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:

①EDTA-Fe2+-e-②2EDTA-Fe3++H2S

EDTA-Fe3+

2H++S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时,下列叙述错误的是 ( ) A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-B.协同转化总反应:CO2+H2S

CO+H2O

CO+H2O+S

C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性

图4-20

3. 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4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3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是 ( )

A.放电时,ClO-4向负极移动