化学反应与电能
考点一原电池工作原理
【例题】下列各装置能构成原电池的是
【例题】分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A、①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B、②中Mg作正极，电极反应式为：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C、③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D、④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
【例题】下列关于实验现象的描述不正确的是
A、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B、用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
【例题】如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P 物质，其中可以成立的是
M N P
A 锌铜稀硫酸溶液
B 铜铁稀盐酸溶液
C 银锌硝酸银溶液
D 锌铁硝酸铁溶液
【练习】在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是
A B C D
【练习】从理论上分析，关于Fe—CuSO4溶液—Cu原电池的叙述正确的是
A、铜极为负极
B、电子从铜沿导线转移到铁
C、铁表面析出金属铜
D、总反应为Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 【练习】某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是A、Mg B、Fe C、Ag D、Cu
【练习】对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列有关说法中，不正确的是A、Zn是负极B、电子由Zn经外电路流向Cu
C、溶液中H+向负极移动
D、Zn电极反应：Zn －2e－==Zn2+
【练习】下列关于原电池的叙述正确的是
A、原电池是将化学能转变成电能的装置
B、在原电池中失去电子的一极是阴极
C、原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D、原电池的负极发生的是还原反应
考点二原电池设计
【例题】某原电池反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，则下列说确的是A、HNO3为电解质溶液B、锌为原电池正极
C、铁极质量不变
D、铜为原电池正极
【例题】下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是
A、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
B、铝片与浓硫酸的反应
C、甲烷与氧气的反应
D、石灰石的分解反应
【例题】下列化学反应中，理论上不能
．．用来设计原电池的是
A、2I－+ 2Fe3＋= 2Fe2＋+ I2△H < 0
B、2CO + O2 = 2 CO2 △H < 0
C、BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓+ 2HCl△H < 0
D、Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2 △H < 0
【2+==Zn2+
A B C D
正极Cu Al Zn Fe
负极Zn Zn Cu Zn
电解质溶液H2SO4CuSO4ZnCl2CuCl2
【练习】把一小块镁铝合金放入6 mol·L-1的氢氧化钠溶液中，可以形成微型电池，则该电池负极的电极反应
A、Mg Mg2++2e—
B、2Al+8OH—2AlO2—+4H2O+6e—
C、4OH—2H2O+O2↑+4e—
D、2H2O+2e—2OH—+H2↑
【练习】下列各个装置中铁棒被腐蚀由易到难的顺序是正确的是
①②③④
A、③①②④
B、④①③②
C、①③②④
D、②④①③
【练习】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述
正确的是
A、两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B、甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C、两烧杯中溶液的pH均增大
D、产生气泡的速度甲比乙慢
【练习】某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是
A、铁
B、铜
C、铝
D、镁
考点三电子电流离子移动方向
【例题】用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e—=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A、①②
B、②③
C、②④
D、③④
【练习】在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是
A、正极附近的SO42—离子浓度逐渐增大
B、电子通过导线由铜片流向锌片
C、正极有O2逸出
D、铜片上有H2逸出
考点四原电池电极反应式的判断
【例题】原.电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确
A、由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e—＝Al3+
B、由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e—＋4OH—＝AlO2—＋2H2O
C、由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e—＝Cu2+
D、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e—＝Cu2
【练习】可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说确的是
A、以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e—＝4OH－
B、以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e—＝Al(OH)3↓
C、以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的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
考点五化学电源
【例题】有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说确的是
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole—
②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH—－8e—=CO32—+7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—
④电池放电后，溶液PH不断升高
A、①②
B、①③
C、①④
D、③④
【例题】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＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2下列说法中，错误的是
A、电池工作时，锌失去电子
B、电池正极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e—===Mn(OH)2＋2OH－
C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D、外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g
【例题】据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn + O2=2ZnO，其原料为锌、电解液和空气，则下列叙述正确的是
A、锌为正极，空气进入负极反应
B、负极反应为Zn - 2e—=== Zn2+
C、正极发生氧化反应
D、电解液肯定不是强酸
【例题】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，
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH +2H2O 放电
充电
有关该电池的说确的是
A、充电时阳极反应：Ni(OH)2－e—+ OH—== NiOOH + 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
【例题】银锌纽扣电池放电时的反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag，下列有关说法中不正确的是
A、该反应属于置换反应
B、Zn做负极
C、Ag2O在正极上发生还原反应
D、可用稀硝酸做电解质溶液
【练习】可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说确的是
A、以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B、以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e—＝Al(OH)3↓
C、以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的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
【练习】一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为
O。下列有关说确的是
A、检测时，电解质溶液中的向负极移动
B、若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C、电池反应的化学方程式为O
D、正极上发生的反应为O
【练习】银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电时它的正、负两极的电极反应式如下：Zn+2OH——2e—=Zn（OH）2 Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—
下列判断正确的是
A、锌为负极，氧化银为正极；
B、锌为正极，氧化银为负极；
C、原电池工作时，负极区溶液pH增大；
D、原电池反应的化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag
考点六原电池的应用
【例题】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的胆矾晶体，下列图表示产生H2的体积V（升）与时间t（分）的关系，其中正确的是
【例题】X、Y、Z、M、N代表五种金属。有如下化学反应，(1)水溶液中：X+Y2+=X2++Y
(2)Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2 (3)M、N为电极，与N的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M—
2e—=M2+(4)Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则金属性强弱顺序正确的是
A、M B、N C、N D、X 【练习】把a、b、c、d四块金属浸入稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时 a 溶解；c 、d 相连时c 为负极；a 、c 相连时，c 极上产生大量气泡； b 、d 相连时，b 为正极，则四种金属活动性顺序由强到弱为 A 、a ＞b ＞c ＞d B 、a ＞c ＞d ＞b C 、c ＞a ＞b ＞d D 、b ＞d ＞c ＞a 考点七 金属的腐蚀和防护问题 【例题】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是 A 、装置a 的左侧液面一定会下降 B 、左侧液面装置a 比装置b 的低 C 、装置b 中的铁钉腐蚀最严重 D 、装置C 中的铁钉几乎没被腐蚀 【例题】 下列事实不能用电化学理论解释的是 A 、轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块 B 、镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C 、铝片不需要用特殊方法保存 D 、锌跟稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后，反应速率加快 【例题】右图装置中，U 型管为红墨水，a 、b 试管分别盛 有食盐水和氯化铵溶液， 各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 A 、生铁块中的碳是原电池的正极 B 、红墨水柱两边的液面变为左低右高 C 、两试管中相同的电极反应式是：2+ Fe 2e Fe -→ D 、a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀 【练习】家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中发生的化学反应的是 A 、4Fe(OH)2 + 2H 2O + O 2 = 4Fe(OH)3 B 、2 Fe 2+ + 2H 2O + O 2 +4 e －= 2Fe(OH)2 C 、2H 2O + O 2 +4e －= 4OH － D 、Fe －3 e － = Fe 3+ 【练习】利用如下图所示的装置进行实验，开始时，a 、b 两管液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 A 、a 管发生吸氧腐蚀，b 管发生析氢腐蚀 B 、一段时间后，a 管液面高于b 管液面 C 、b 管溶液的pH 减小 D 、a 、b 两管具有相同的负极反应式：═ 【练习】将NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆 盖的圆圈中心（a ）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b ），如下图所示。导致该现象的主要 A 、液滴中的由a 区向b 区迁移 B 、液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：═ C 、液滴下的Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的由a 区向b 区迁移，与 b 区的形成 ，进一步氧化、脱水形成铁锈 D 、若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl 溶液，则负极发生 考点八 原电池计算 【例题】对铜—锌—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol 电子通过时，理论上的两极变化是 ①锌片溶解了32.5克 ②锌片增重了32.5克 ③铜片上析出1克氢气 ④铜片上析出1mol 氢气 A 、①③ B 、①④ C 、②③ D 、②④ 【例题】下列关于铜、锌原电池的叙述正确的是 A、构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B、由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极 C、电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气 D、铜锌原电池工作时，若有13 g锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过 【练习】以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线过2mol电子时，下列说确的是 A、锌片溶解了1mol时，铜片上析出1mol氢气 B、两极上溶解和析出的物质质量相等 C、锌片溶解了1g，铜片上析出1g氢气 D、锌片溶解了1mol，硫酸消耗了1mol 【练习】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。 锌片上发生的电极反应：_____________________________________； 银片上发生的电极反应：______________________________________。 (2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算： ①产生氢气的体积(标准状况)； ②通过导线的电量。(已知N A = 6.02×1023 /mol，电子电荷为1.60×10－19 C) 考点九电极反应式的书写 1、先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物，并标出相同数目电子的得失。 负极：失电子→ 发生氧化反应（一般通式：M —ne—== M n+ ） 正极：得电子→ 发生还原反应（一般通式：N +ne—== N n—） 【例1】Mg、Al和稀硫酸构成原电池，活泼Mg金属做负极 负极：Mg—2e— ==Mg2+正极：2H++2e—== H2↑总反应式：Mg+2H+=Mg2+H2↑ 2、若负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子反应，则该反应应写入负极反应式中。 【例2】Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，由于在NaOH溶液中Al比Mg活泼故铝作负极，因Al 失去电子生成的Al3+能与溶液中OH－反应：Al3++4OH－=AlO2—+2H2O，故铝片上发生的反应为：2Al－6e－+8OH－== 2AlO2—+4H2O，而不是仅仅写为：Al－3e－=Al3+；正极上发生的反应为：6H2O+6e－==6 OH－+3H2↑总反应式：2Al+2OH－+2H2O == 2AlO2—+3H2↑ 3、若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH—，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH－，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水。 【例3】有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。 解析：锌和铂相比，锌是活泼金属，所以锌作负极，Zn失电子成为Zn2+，而不是ZnO或Zn(OH)2，因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧，在H+作用下肯定不是O2—、OH—等形式，而只能是产物水。故发生以下电极反应： 负极：2Zn－4e—= 2Zn2+，正极：O2 + 4H+ + 4e—= 2H2O 。 【例4】用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成甲烷—氧气燃料电池，该电池总反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH—=CO32—+3H2O，试写出该电池的两极反应式。 解析：从总反应式看，O2得电子参与正极反应，在强碱性溶液中，O2得电子与H2O结合生成OH—，故正极反应式为：2O2+4H2O+8e—=8OH—。负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式（电子守恒）得CH4+10OH—－8e—= CO32—+7H2O。 4、正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。如【例4】。 考点十原电池综合知识 【例1】[例3] 有人将铂丝插入KOH溶液中做电极，又在两极片上分别通入甲烷和氧气，设计一种燃料电池，则通入甲烷的铂丝为极，发生的电极反应为．该电池放电反应的化学方程式为．电池工作时，溶液的pH（填“变小”“不变”“变大”）．【例2】铅蓄电池（原电池）的电极分别为PbO2和Pb，电解质溶液为稀硫酸溶液，工作时原电池的总反 应是PbO 2+Pb+2H 2SO 4=2PbSO 4+2H 2O 根据上述变化，判断： （l ）原电池的负极是 （填电极材料）； （2）工作时蓄电池正极反应为 ； （3）工作时蓄电池里电解质溶液pH 为 （选填增大，不变，变小）． 【练习】微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag 2O 和Zn ，电解质溶 液为KOH 溶液，电极反应为：Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O ，Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH － 根据上述反应式，做下列题目。 (1)判断下列叙述中正确的是 。 A 、在使用过程中，电解质KOH 被不断消耗 B 、使用过程中，电子由Ag 2O 极经外电路流向Zn 极 C 、Zn 是负极，Ag 2O 是正极 D 、Zn 电极发生还原反应，Ag 2O 电极发生氧化反应 (2)写出电池的总反应式： 。 (3)使用时，负极区的pH (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH ，电解质溶液的pH 。 【练习】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高 铁电池的总反应为：3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O=====放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 。请回答下列问题：(1)高铁 电池的负极材料是____________。 (2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn －2e －＋2OH －===Zn(OH)2，则 正极反应为__________________________________________________。 (3)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。 1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀 负极：Fe－2e-==Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O==4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：CO 2+H2O H2CO3H++HCO3- 负极：Fe －2e-==Fe2+ 正极：2H+ + 2e-==H2↑ 总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑ Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。 常见原电池 (1)一次电池 ①碱性锌锰电池 构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH 工作原理:负极Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－ 总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。 ②钮扣式电池(银锌电池) 锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。 ③锂电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。 锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl— 总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S 特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。 (2)二次电池 ①铅蓄电池: 选择题 （2017全国III）11．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作 原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为： 16Li+x S8=8Li2S x（2≤x≤8）。下列说法错误的是 A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 （2016海南）10．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是 A．Zn为电池的负极 B．正极反应式为2FeO42?+ 10H++6e?=Fe2O3+5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH-向负极迁移 （2016上海）8.图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流 入正极的电子的物质的量，y轴表示 A.铜棒的质量 B.c(Zn2+) C.c(H+) D.c(SO42-) （2016四川）5．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为： Li1-x CoO2+Li x C6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是 A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为Li x C6-xe-= xLi++ C6 C．充电时，若转移1mole-，石墨C6电极将增重7xg D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-x CoO2+Li+ （2016天津）3．下列叙述正确的是( ) A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(△H) B．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关 C．原电池中发生的反应达到平衡时，该电池仍有电流产生 D．在同浓度的盐酸中，ZnS可溶而CuS不溶，说明CuS的溶解度比ZnS的小 (2016浙江)11．金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至 电极表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高 C．M–空气电池放电过程的正极反应式： 4M n++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 (2016全国卷II)11．Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+ B．正极反应式为Ag++e-=Ag C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ (2016全国卷III)11．锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42-。下列说法正确的是（） A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–=Zn(OH) 42- D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况） (2015北京)12．在通风橱中进行下列实验： 反激变压器的优点自是不必多说，很多新手都通过反激电源的制作来熟悉电源设计，目前网络上关于反激变压器的学习资料五花八门且比较零散，本文就将对反激变压器的设计进行从头到尾的梳理，将零散的知识进行整合，并配上相应的分析，帮助大家尽快掌握。 今天将进行一个较为完整的分析，KRP作为反激变压器中的灵魂参数，该如何对其进行取舍，值得我们深入探讨。 首先先对文章当中的将要提到的一些名词进行解释。 工作模式：即电感电流工作状态，一般分DCM、CCM、BCM三种(定性分析)。 KRP：描述电感电流工作状态的一个量(定量计算)； KRP定义： KRP的意义：只要原边电感电流处于连续状态，都称之为CCM模式。而深度CCM模式(较小纹波电流)与浅度CCM模式(较大纹波电流)相比较，电感量相差好几倍，而浅度CCM模式与BCM、DCM模式的各种性能、特点可能更为相似。显然需要一个合适的参数来描述所有电感电流的工作状态。通过设置KRP值，可以把变压器的电感电流状态与磁性材料、环路特性等紧密联系起来。我们也可以更加合理的评估产品设计方案，例如：KRP较大时(特别是DCM模式)，磁芯损耗一般较大(NP较小)，气隙较小(无气隙要求，仅满足LP值)，LP较小，漏感会较大，纹波电流较大(电流有效值较高)； KRP较小时(特别是深度CCM模式)，磁芯损耗一般较小(NP较大)，气隙较大(有气隙要求，平衡直流磁通)，LP较大，漏感会较小，纹波电流较小(电流有效值较低)； 注：KRP较小时，气隙也是可以做到较小，但这需要更大的磁芯和技巧； KRP较大时，磁芯损耗也是可以做的较小，但这同样需要更大的磁芯和技巧； 这里说一点题外话，大部分人通常认为，相同磁芯、开关频率，DMAX，DCM模式比CCM模式下的输出功率更大；其实这是不完全对的(至少不符合实际,因为需要限制DMAX，导致空载容易异常)，原因在于DCM模式下磁芯损耗会超出你的想象(电应力也会如此)；DCM模式下，如果想大幅度降低 一、原电池电极反应方程式的书写 1、根据原电池发生的氧化还原反应书写正负极反应式及总反应式： 负极： 氧化反应（失电子）正极： 还原反应（得电子） 总反应式═负极反应式＋正极反应式 （对总反应式、负极反应式和正极反应式，只要知其中任两个，就可以通过加或减求第三个） 2、注意正负极反应生成的离子与电解质溶液能否共存，若不能共存，则参与反应的物质也要 写入电极反应式中。如O2- 不能在溶液中稳定存在，先遇H+ 必然生成H 2O，遇H 2O必然生成OH。 3、注意质量守恒、电荷守恒，电子得失守恒，特别是电子得失守恒，这样可以避免在由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。 二、常见原电池电极反应方程式的书写 1、锌-铜－硫酸原电池 负极： Zn - 2e═ Zn正极：2H＋2e═ H 2↑总反应式： Zn＋2H═ Zn＋H 2↑ 2、利用反应Fe + 2FeCl 3═ 3FeCl 2设计原电池 负极： Fe - 2e- ═ Fe2+ 正极：2Fe3+ +2e-═ 2Fe2+ 3、普通锌锰干电池（酸性电池）负极： Zn - 2e- ═ Zn2+ 正极：2MnO 2+ 2NH 4+ + 2e- ═ 2MnO(OH) + 2NH 3总反应式： Zn + 2MnO 2+ 2NH 4+ ═ Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3知多点： 电池xxMnO 2的作用是将正极xxNH 4还原生成的H氧化成为水，以免产生H 2附在石墨表面而增加电池内阻。由于反应中锌筒不断消耗变薄，且有液态水生成 [2MnO(OH)→Mn 2O 3+H 2O]，故电池用久后会变软。 4、碱性锌锰电池，电解质为KOH溶液 负极： Zn + 2OH- - 2e- ═ Zn(OH) 2正极：2MnO 4-1原电池典例汇编 1.下列有关原电池的叙述中，错误的是（） A 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B 原电池是将化学能转化为电能的装置 C 在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应 D 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 2.下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是（） A Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 B 铝片与盐酸的反应 C 甲烷与氧气的反应 D 石灰石的分解反应 3.有关原电池的工作原理中的下列说法中不正确的是（） A 电池负极发生氧化反应 B 电池正极发生还原反应 C 电子流向是从负极流向正极（外电路）D电流方向是从负极流向正极（外电路） 4.原电池产生电流的本质原因是（） A 原电池中溶液能电离出自由移动的离子 B 有导线将两个活动性不同的电极连接 C 正极发生了氧化反应，负极发生了还原反应 D 电极上进行的氧化还原反应中有电子的转移 5.关于Cu、Zn、稀H2SO4组成的原电池，说法正确的是（） A 铜片质量减少 B 电流从锌片经导线流向铜片 C H+在铜片表面被还原 D SO42-向正极移动 6.下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是（） A 构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B 由铜、锌做电极与硝酸铜溶液组成的原电池中铜是负极 C 电子通过硫酸溶液由锌流向铜被氢离子得到而放出氢气 D 铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过 7.有a、b、c3种金属，将a、b放在稀硫酸中，用导线连接，电流方向由a到b。把a放在c 的硫酸盐溶液中，a表面有c析出。这3种金属的活动性顺序是（） A b>a>c B a>b>c C c>b>a D c>a>b 8.如图所示，a的金属活泼性在氢之前，b为碳棒，电解质溶液为稀硫 酸。关于下列装置的说法中，不正确的是（） A a电极上发生氧化反应，b电极上发生还原反应 B 碳棒上有气体逸出 C 导线上有电流，电流方向从a到b D 反应后a极质量减小 9.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（） 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污染土壤和水源 C 不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品 D 回收其中的 石墨电极 10.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池 如图所示。请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________； 反激变压器计算实例 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020 技术要求：输入电压Vin：90-253Vac 输出电压Vo： 输出电流Io：6A 输出功率Po：166W 效率η： 输入功率Pin：195W 一、输入滤波电容计算过程： 上图为整流后滤波电容上电压波形，在最低输入电压下，如果我们想在滤波电容上得到的电压Vdc为115V，则从上图可以得到: Vpk=90*=127V Vmin=Vdc-(Vpk-Vdc)=103V 将电源模块等效为一个电阻负载的话，相当于在T3时间内电容对恒定功率负载进行放电，电容电压降低（Vpk-Vmin）V。 Idc*T3=C*△V 其中： △V=Vpk-Vmin=127-103=24V 关键部分在T3的计算，T3=t1+t2，t1为半个波头，时间比较好算，对于50Hz 的交流来说，t1=5mS，然后就是计算t2,其实t2也很好计算，我们知道交流输入电压的公式为 Vx=Vpksinθx，根据已知条件，Vx=103V，Vpk=127V，可以得到θx=54度，所以t2=54*10ms/180=3mS， T3=t1+t2=8mS。 C=*8/24==570uF 二、变压器的设计过程 变压器的设计分别按照DCM、CCM、QR两种方式进行计算，其实QR也是DCM的一种，不同的地方在于QR的工作频率是随着输入电压输出功率的变化而变化的。 对于变压器磁芯的选择，比较常用的方法就是AP法，但经过多次具体设计及根据公司常用型号结合，一般可以直接选择磁芯，象这个功率等级的反激，选择PQ3535的磁芯即可。磁芯的参数如下：AE=190mm2,AL=4300nH，Bmax≥ 1）DCM变压器设计过程： 开关频率选择80K，最大占空比选择，全范围DCM，则在最低输入电压Vdc下，占空比最大，电路工作在BCM状态，根据伏秒平衡，可以得到以下公式， Vdc*Dmax=Vor*(1-Dmax)， 从而计算反射电压为Vor=95V 匝比 n=Vor/(Vo+Vf)= Vf为整流二极管压降 计算初级匝数 计算副边匝数 Ns=Np/n=，选择7匝， 几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 江西黎川一中朱印聪 燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况： 1．电解质是KOH溶液（碱性电解质） 负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以： 负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- === 2H2O； 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此， 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-。 2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此 正极的电极反应式为：O2+ 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2-，2O2- + 4H+ === 2H2O) 3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2- 二、甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质： 1．碱性电解质（KOH溶液为例） 总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH- 负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O 2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例） 常见原电池方程式归纳 1．Cu─H2SO4─Zn原电池 负极：Zn—2e—=Zn2+ 正极：2H++2e—=H2↑总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑2. Fe─CuSO4─Cu原电池 负极：Fe—2e—=Fe2+ 正极：Cu2++2e—=Cu总反应式：Fe+ Cu2+= Fe2++Cu 3．Cu─FeCl3─C原电池 负极：Cu—2e—=Cu2+ 正极：2Fe3++2e—=2Fe2+总反应式：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ 4．Fe─FeCl3─Cu原电池 负极：Fe—2e—=Fe2+ 正极：2Fe3++2e—=2Fe2+总反应式：2Fe3++Fe=3Fe2+ 5．氢氧燃料电池（中性介质） 负极：2H2—4e—=4H+ 正极：O2+2H2O+4e—=4OH—总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 6．氢氧燃料电池（H2SO4做电解质） 负极：2H2—4e—=4H+ 正极：O2+4e—+4H+=2H2O总反应式：2H2+O2 = 2H2O 7．氢氧燃料电池（KOH做电解质） 负极：2H2—4 e—+4OH—=4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e—= 4OH— 总反应式：2H2 + O2 == 2H2O 8．铅蓄电池（放电） 负极(Pb) ：Pb—2 e—+ SO42- = PbSO4 正极(PbO2) ：PbO2+2e—+SO42—+4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应式：Pb+PbO2+4H++ 2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O 9．Al─NaOH─Mg原电池 负极：2Al—6e—+ 8OH—= 2AlO2—+ 4H2O 正极：6H2O + 6e—= 3H2↑+ 6OH— 总反应离子方程式：2Al+2OH—+2H2O==2AlO2—+ 3H2↑ 10．Al─浓HNO3─Cu原电池 负极：Cu—2e—= Cu2+ 正极：4H++2e—+2NO3—=2NO2↑+2H2O 总反应式：Cu+4H++2NO3—= Cu2++2NO2↑+2H2O 11．CH4燃料电池(KOH做电解质) 负极：CH4—8e—+10OH—= CO32—+ 7H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e—= 4OH— 总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O 12. CH3OH燃料电池（KOH做电解质） 负极：CH3OH—6e—+ 8OH—= CO32—+ 6H2O 正极：O2 + 4e—+ 2H2O = 4OH— 总反应式：2CH3OH + 3O2 + 4OH—== 2CO32—+ 6H2O 高一化学原电池练习题及答案 班级姓名学号 1．下列关于原电池的叙述中，正确的是 A. 原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极 B. 形成原电池时，在负极上发生氧化反应 C. 原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 D. 电子从负极流向正极 2．下列关于原电池的叙述正确的是 A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 D. Mg片上有气泡产生 6．下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是 A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中 B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中 C、与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子 D、常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化 7．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A →B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B 与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为 A、A﹥B﹥E﹥D B、A﹥B﹥D﹥E C、D﹥E﹥A﹥B D、D﹥A ﹥B﹥E．原电池的正负极的判断： ①由组成原电池的两极材料判断。一般是的金属为负极，活泼性的金属或能的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由流向；电子流动方向是由极流向极。 ③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是极，阴离子移向的极为极。 是 9．______极，发生1011 34．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是 A．稀硝酸 B．硝酸铜 C．稀盐酸 D．氢氧化钠 35．下列物质的组合，不属于铝热剂的是 A.FeO＋Al B.Mg＋Al2O C.Al＋V2O D.Al＋Cr2O3 36．下列金属冶炼的反应原理，错误的是 高一化学《原电池》专项练习 1. 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生氢气 2. 如下图，下列装置属于原电池的是 3. 关于原电池的叙述中正确的是 A．构成原电池的电极是两种不同的金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置 C．原电池负极发生的电极反应是还原反应 D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此 反激变压器设计实例（二） 目录 反激变压器设计实例（二） (1) 导论 (1) 一．自跟踪电压抑制 (2) 2. 反激变换器“缓冲”电路 (4) 3. 选择反击变换器功率元件 (5) 3.1 输入整流器和电容器 (5) 3.2 原边开关晶体管 (5) 3.3 副边整流二极管 (5) 3.4 输出电容 (6) 4. 电路搭接和输出结果 (6) 总结 (7) 导论 前面第一节已经将反激变换器的变压器具体参数计算出来，这里整个反激电路最核心的部件已经确定，我们可以利用saber建立电路拓扑，由saber得出最初的输出参数结果。首先进行开环控制，输出电容随便输出一个值（由于C1作为输出储能单元，其容值估算应考虑到输出的伏秒，也有人用1~2uF/W进行大概估算），这里选取1000uF作为输出电容。初始设计中的输出要求12V/3A，故负载选择4欧姆电阻，对于5V/10A的输出，通过调节负载和占空比可以达到。由实际测量可得，1mm线径的平均电感和电阻值分别为6uH/匝和2.6mΩ/匝，寄生电感通常为5%，由于副边匝数较少，可不考虑寄生电感，所以原边寄生电感为27uH，电阻为11.57mΩ，最终结果如图1所示。 图1.反激电路主拓扑 图2.开关管电压、输出电压、输出电流 首先由输出情况可以看出，变压器的设计还是满足要求的。查看图2中开关管电压曲线可以看出，其开关应力过高，不做处理会导致开关管导通瞬间由于高压而击穿。 在反激变换器中，有两个主要原因会引起高开关应力。这两个原因都与晶体管自带感性负载关断特性有关。最明显的影响是由于变压器漏感的存在，集电极电压在关断边沿会产生过电压。其次，不是很明显的影响是如果没有采用负载线整形技术，开关关断期间会出现很高的二次测击穿应力。 一．自跟踪电压抑制 当警惕管所在电路中带感性或变压器负载，在晶体管关断时，由于有能量存储在电感或变压器漏感的磁场中，在其集电极将会产生高压。 在反激变换器中，储存在变压器中的大部分能量在反激期间将会传递到副边。可是由于漏感的存在，在反激期间开始时，除非采用一定形式的电压抑制，集电极电压会有增加的趋势。在图3中，变压器漏感、输出电容电感和副边电路的回路电感集中为L TL，并折算到变压器原边与原边主电感L p相串联。 考虑在关断后紧接着导通这个动作，在此期间T1原边绕组中已建立电流。当晶体管Q关断 高中常见的原电池电极反应式的书写 书写过程归纳：列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。 选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。 巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒） 一、一次电池（负极氧化反应，正极还原反应） 1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4） 负极：Zn–2e－==Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e－==H2↑（还原反应） 总反应离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极：Fe–2e－==Fe2+（氧化反应）正极：2H++2e－==H2↑（还原反应） 总反应离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——中性或碱性) 负极：2Fe–4e－==2Fe2+（氧化反应）正极：O2+2H2O+4e－==4- OH（还原反应）总反应化学方程式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液) 负极：4Al–12e－==4Al3+（氧化反应）正极：3O2+6H2O+12e－==12- OH（还原反应）总反应化学方程式：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、铝–空气–海水（负极－－铝，正极－－石墨、铂网等能导电的惰性材料，电解液－－海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ （氧化反应）正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－（还原反应） 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面）(海洋灯标电池) 6、普通锌锰干电池：(负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物) 负极：Zn–2e－==Zn2+（氧化反应）正极：2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3 +2NH3+H2O（还原反应）总反应化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 7、碱性锌锰干电池：（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物） 负极：Zn + 2OH– 2e－== Zn(OH)2（氧化反应）正极：2MnO2 + 2H2O + 2e－==2MnO(OH) +2OH－（还原反应） 总反应化学方程式：Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 8、银锌电池：(负极——Zn，正极－－Ag2O，电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH－–2e－== ZnO+H2O（氧化反应）正极：Ag2O + H2O + 2e－== 2Ag + 2OH－（还原反应）总反应化学方程式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 9、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极(Al)：2Al + 8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O（氧化反应）正极(Mg）：6H2O + 6e－＝3H2↑+6OH–总反应化学方程式：2Al + 2OH－+ 2H2O ＝2AlO2－+ 3H2↑ 10、一次性锂电池：（负极－－金属锂，正极－－石墨，电解液：LiAlCl4－SOCl2） 负极：8Li －8e－＝8 Li + 正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－ 总反应化学方程式8Li＋3SOCl2 === Li2SO3 ＋6LiCl ＋2S 二、二次电池（又叫蓄电池或充电电池） 1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液—稀硫酸） 放电时：负极：Pb－2e－＋SO42－==PbSO4正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－==PbSO4＋2H2O 总化学方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+2H2O 2、镍镉电池（负极－－Cd、正极—NiOOH、电解液: KOH溶液） 放电时负极：Cd－2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 Ni(OH)2+Cd(OH)2 正极：2NiOOH + 2e—+ 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– 总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O===Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 原电池基础练习题文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688] 原电池基础练习题 一、选择题 1. 下列关于原电池的叙述正确的是 A．原电池将化学能转化为电能 B．原电池负极发生的反应是还原反应 C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极 D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 答案选A 2．某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是 A．铁 B．铜 C．铝 D．镁 答案选A 3．在盛有稀H 2SO 4 的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的 是（） A．正极附近的SO 4 2-离子浓度逐渐增大 B．电子通过导线由铜片流向锌片 C．正极有O 2逸出 D．铜片上有H 2 逸出 答案选D 4．对铜—锌—稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是（） ①锌片溶解了克②锌片增重了克 ③铜片上析出1克氢气④铜片上析出1mol氢气 A ． ①③ B ．①④ C ． ②③ D ． ②④ 答案选A 5．某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是（ ） A ．Mg B ．Fe C ．Ag D ．Cu 答案选C 6． 对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列有关说法中，不正确的是 A ．Zn 是负极 B ．电子由Zn 经外电路流向Cu C ．溶液中H + 向负极移动 D ．原电池工作时，若有13 g 锌被溶解，电路中就有 mol 电子通过 答案选D 、Y 、Z 、M 、N 代表五种金属。有如下化学反应，(1)水溶液中： X+Y 2+=X 2++Y (2)Z+2H 2O(冷)=Z(OH)2+H 2(3)M 、N 为电极，与N 的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M-2e —=M 2+(4)Y 可以溶于稀H 2SO 4中，M 不被稀H 2SO 4氧化。则金属性强弱顺序正确的是( ) A. M 化学能与电能的转化—原电池专题 1、概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。 2、原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。 3、构成原电池的条件：（1）电极为导体且活泼性不同；（2）两个电极接触（导线连接或直接接触）；（3）两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。 【例题分析】 例1、在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（） A．①④ B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦ 4、电极名称及发生的反应： 负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应， 电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子 负极现象：负极溶解，负极质量减少。 正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应， 电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质 正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。 5、原电池正负极的判断方法： ①依据原电池两极的材料： 较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）； 较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。 ②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路 流向原电池的正极。 ③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。 ④根据原电池中的反应类型： 负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。 正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。 6、原电池电极反应的书写方法： （i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下： ①写出总反应方程式。②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 ③氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱 介质和水等参与反应。 （ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。 反激变压器设计实例(二) 反激变压器设计实例（二） 目录 反激变压器设计实例（二） (2) 导论 (2) 一．自跟踪电压抑制 (4) 2. 反激变换器“缓冲”电路 (8) 3. 选择反击变换器功率元件 (10) 3.1 输入整流器和电容器 (11) 3.2 原边开关晶体管 (11) 3.3 副边整流二极管 (12) 3.4 输出电容 (13) 4. 电路搭接和输出结果 (14) 总结 (15) 导论 前面第一节已经将反激变换器的变压器具体参数计算出来，这里整个反激电路最核心的部件 已经确定，我们可以利用saber建立电路拓扑，由saber得出最初的输出参数结果。首先进行开环控制，输出电容随便输出一个值（由于C1作为输出储能单元，其容值估算应考虑到输出的伏秒，也有人用1~2uF/W进行大概估算），这里选取1000uF作为输出电容。初始设计中的输出要求12V/3A，故负载选择4欧姆电阻，对于5V/10A 的输出，通过调节负载和占空比可以达到。由实际测量可得，1mm线径的平均电感和电阻值分别为6uH/匝和2.6mΩ/匝，寄生电感通常为5%，由于副边匝数较少，可不考虑寄生电感，所以原边寄生电感为27uH，电阻为11.57mΩ，最终结果如图1所示。 图1.反激电路主拓扑 图2.开关管电压、输出电压、输出电流 首先由输出情况可以看出，变压器的设计还是满足要求的。查看图2中开关管电压曲线可以看出，其开关应力过高，不做处理会导致开关管导通瞬间由于高压而击穿。 在反激变换器中，有两个主要原因会引起高开关应力。这两个原因都与晶体管自带感性负载关断特性有关。最明显的影响是由于变压器漏感的存在，集电极电压在关断边沿会产生过电压。其次，不是很明显的影响是如果没有采用负载线整形技术，开关关断期间会出现很高的二次测击穿应力。 一．自跟踪电压抑制 当警惕管所在电路中带感性或变压器负载， 作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 常见的原电池电极反应式的书写 1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4） 负极：Zn–2e－==Zn2+正极：2H++2e－==H2↑ 总反应离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极：Fe–2e－==Fe2+正极：2H++2e－==H2↑ 总反应离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——中性或碱性) 负极：2Fe–4e－==2Fe2+正极：O2+2H2O+4e－==4- OH 总反应化学方程式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液) 负极：4Al–12e－==4Al3+正极：3O2+6H2O+12e－==12- OH 总反应化学方程式：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、铝–空气–海水（负极－－铝，正极－－石墨、铂网等能导电的惰性材料，电解液－－海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ 正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－ 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面）(海洋灯标电池) 6、普通锌锰干电池：(负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物) 负极：Zn–2e－==Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3 +2NH3+H2O 总反应化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 7、碱性锌锰干电池：（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物） 负极：Zn + 2OH– 2e－== Zn(OH)2正极：2MnO2 + 2H2O + 2e－==2MnO(OH) +2OH－总反应化学方程式：Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 8、银锌电池：(负极——Zn，正极－－Ag2O，电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH－–2e－== ZnO+H2O 正极：Ag2O + H2O + 2e－== 2Ag + 2OH－ 总反应化学方程式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 9、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极(Al)：2Al + 8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O 正极(Mg）：6H2O + 6e－＝ 3H2↑+6OH– 大哥您要的原电池！！！ 一次电池 1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4） 负极： Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极： 2H++2e-==H2↑ (还原反应) 离子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性) 负极： Fe–2e-==Fe2+ (氧化反应) 正极：2H++2e-==H2↑ (还原反应) 离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀) 3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性) 负极： 2Fe–4e-==2Fe2+ (氧化反应) 正极：O2+2H2O+4e-==4 OH (还原反应) 化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al、正极—Ni 电解液 NaCl溶液、O2) 负极： 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应) 正极：3O2+6H2O+12e-==12OH-(还原反应) 化学方程式 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物) 负极：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应) 化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑ 6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极： Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反应) 正极：2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH－（还原反应) 化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnOOH 7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反应) 正极：Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH－(还原反应) 化学方程式 Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag 8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ (氧化反应) 正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－（还原反应) 总反应式为： 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面） 9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg 电解液KOH） 负极(Al)： 2Al + 8 OH–- 6e- ＝ 2AlO2–+4H2O (氧化反应) 正极(Mg）： 6H2O + 6e- ＝ 3H2↑+6OH–（还原反应) 化学方程式： 2Al + 2OH– + 2H2O ＝ 2AlO2–+ 3H2 10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2） 单端反激开关电源变压器设计 单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。 1、已知的参数 这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压V in、输出电压V out、每路输出的功率P out、效率η、开关频率f s(或周期T)、线路主开关管的耐压V mos。 2、计算 在反激变换器中，副边反射电压即反激电压V f与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。反激电压由下式确定： V f=V Mos-V inDCMax-150V 反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后，就可以确定原、副边的匝比了。 N p/N s=V f/V out 另外，反激电源的最大占空比出现在最低输入电压、最大输出功率的状态，根据在稳态下，变压器的磁平衡，可以有下式： V inDCMin?D Max=V f?(1-D Max) 设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为I p1，当开关管关断时，原边电流上升到I p2。若I p1为0，则说明变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式。由能量守恒，我们有下式： 1/2?(I p1+I p2)?D Max?V inDCMin=P out/η 一般连续模式设计，我们令I p2=3I p1 这样就可以求出变换器的原边电流，由此可以得到原边电感量： L p= D Max?V inDCMin/f s?ΔI p 对于连续模式，ΔI p=I p2-I p1=2I p1；对于断续模式，ΔI p=I p2 。 可由A w A e法求出所要铁芯： A w A e=(L p?I p22?104/ B w?K0?K j)1.14 在上式中，A w为磁芯窗口面积，单位为cm2 A e为磁芯截面积，单位为cm2 L p为原边电感量，单位为H I p2为原边峰值电流，单位为A B w为磁芯工作磁感应强度，单位为T K0为窗口有效使用系数，根据安规的要求和输出路数决定，一般为0.2~0.4 K j为电流密度系数，一般取395A/cm2 根据求得的A w A e值选择合适的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比比较大的磁芯，这样磁芯 高中常见的原电池、电解池电极反应式的书写练习 一、一次电池 1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4） 负极：正极： 总反应离子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极：正极： 总反应离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ # 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——中性或碱性) 负极：正极： 总反应化学方程式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 ； (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液) 负极：正极： 总反应化学方程式： 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、普通锌锰干电池：(负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物) > 负极：正极： 总反应化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 6、碱性锌锰干电池：（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物） 负极：正极： 总反应化学方程式：Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 7、银锌电池：(负极——Zn，正极－－Ag2O，电解液NaOH ) 负极：正极： 总反应化学方程式： Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag \ 8、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极(Al)：正极(Mg）： 总反应化学方程式： 2Al + 2OH－+ 6H2O ＝ 2【Al（OH）4】－+ 3H2↑ 9、高铁电池（负极－－Zn，正极－－碳，电解液KOH和K2FeO4）常见原电池方程式
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