【新】高考化学三轮冲刺最后30天之考前争分系列热点突破六新型化学电源的原理分析学案.doc

小中高 精品 教案 试卷新型化学电源的原理分析突破方法(1)正、负极的判断新型电池中(2)“放电”时正极、负极电极反应式的书写首先分析物质得失电子的情况。然后再考虑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。对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式较简单一极的电极反应式较复杂一极的电极反应式”的方法解决。(3)“充电”时阴极、阳极的判断首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先应分清电池是放电还是充电。再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。例2018河南、河北两省联考世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是()Aa极发生氧化反应B正极的电极反应式为FeOx2xe=FexO2C若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol 电子转移D铁表面发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2答案D解析a极通入空气，O2在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2在正极发生反应，电极反应式为O24e=2O2，B错误；由B项分析可知，电路中有4 mol 电子转移时正极上消耗1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L5112 L，C错误；由图可知，铁表面H2O(g)参与反应生成H2，则发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D正确。1电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是()A溶液中OH向电极a移动B电极b上发生还原反应C负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2OD理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为34答案D解析NH3在电极a处失电子被氧化，则a为负极，b为正极，溶液中OH向电极a(负极)移动，A正确；O2在b极上发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，B正确；NH3在负极上被氧化为常见无毒物质，即生成N2，电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，C正确；反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH，根据得失电子守恒可知，n(NH3)n(O2)43，D错误。22017郑州二测中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()AB区的OH通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B图中右管中的OH通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应Cc是正极，电极上的电极反应为2H2e=H2D当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L答案B解析B区为阴极区，水电离出的H放电，OH向a电极移动，A区水电离出的OH放电，pH减小，A错误；气体Y为氢气，在c极反应：H22e2OH=2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，所以OH向c极移动，B正确，C错误；D项，没给出标准状况，错误。3新一代全固体锂离子电池使用硫化物固体电解质，利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导能力，从而实现了无需机械加压的充、放电。电池的工作原理为LiMO2nCLi1xMO2LixCn(M可以是Co、Ni、Fe等)，内部结构如图所示。下列有关说法正确的是()A电池放电时，负极发生的反应为nCxLixe=LixCnB充电时，a端接电源的负极，b端接电源的正极C电池充电时Li自左向右移动D电池工作时，固体电解质因熔融而导电答案B解析电池放电时，负极发生的反应为失电子的氧化反应，故A错误；可充电电池充电时，原来的负极连接电源的负极，正极连接电源的正极，故B正确；电池充电时相当于电解池，Li向阴极移动，即自右向左移动，故C错误；锂离子电池利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导性，使得硫化物固体不需要在熔融状态下即可导电，故D错误。新型化学电源的原理分析专题训练1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiClKCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为PbSO42Li2e=Li2SO4Pb。下列说法不正确的是()A放电过程中，Li向正极移动B常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb答案C解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO42Li2e=Li2SO4Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca2e=Ca2，故该电池总反应为PbSO4 2LiClCa=CaCl2 Li2SO4Pb，D正确。2将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断正确的是()A反应开始时，乙中电极反应式为2I2e=I2B反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应C电流表指针为零时，两池溶液颜色不再改变D平衡时甲中溶入FeCl2固体后，乙中的石墨电极为负极答案C解析由电池总反应式可知，反应开始时，乙中I发生氧化反应生成I2，则电极反应式为2I2e=I2，A错误；反应开始时，甲中Fe3在石墨电极上发生还原反应生成Fe2，B错误；电流表指针为零时，反应达到平衡，乙中含有I2，溶液呈黄色；甲中含有Fe3，溶液呈黄色，它们的浓度不再改变，C正确；甲中溶入FeCl2固体后，题述平衡逆向移动，则Fe2失电子生成Fe3，此时甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D错误。3(双选)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()AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向负极迁移答案AD解析依据化合价升降判断，Zn只能失电子，为电池的负极材料，K2FeO4为正极材料，A正确；电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)3 10OH，B错误；由题意可知放电时总反应方程式为2K2FeO43Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24KOH，电解质溶液浓度增大，C错误；原电池工作时OH向负极迁移，D正确。42017天津和平区期末锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是()A正极区产生的LiOH可回收利用B电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替C该电池放电时，正极的反应式为O24H4e=2H2OD该电池充电时，阴极发生氧化反应：Lie=Li答案A解析金属Li在负极发生氧化反应生成Li，Li向正极移动，与正极区生成的OH结合形成LiOH，从分离出的LiOH中可以回收Li而循环使用，故正极区产生的LiOH可回收利用，A正确；Li能与盐酸反应生成H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B错误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成OH，电极反应式为O22H2O4e=4OH，C错误；该电池充电时，阴极上Li得电子发生还原反应，电极反应式为Lie=Li，D错误。5装置()为铁镍(FeNi)可充电电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是()A闭合K时，X极的电极反应式为2H2e=H2B闭合K时，A极的电极反应式为NiO22e2H=Ni(OH)2C给装置()充电时，B极参与反应的物质被氧化D给装置()充电时，OH通过阴离子交换膜移向电极A答案D解析闭合K时，装置()为电解池，电极Y附近溶液先变红，说明电极Y附近有OH生成，则Y为阴极，X为阳极，故A是正极，B是负极。闭合K时，X是阳极，阳极上Cl失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为2Cl2e=Cl2，A错误；闭合K时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为OH，所以A极的电极反应式为NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B错误；电池充电时，原来的负极B与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C错误；电池充电时，原来的正极A与外加电源的正极相连作阳极，故OH通过阴离子交换膜向电极A(即阳极)移动，D正确。62017河北衡水中学摸底为解决淀粉厂废水中BOD严重超标的问题，有人设计了电化学降解法。如图是利用一种微生物将废水中有机物主要成分是(C6H10O5)n的化学能转化为电能的装置，下列说法中正确的是()AN极是负极B该装置工作时，H从右侧经阳离子交换膜移向左侧C负极的电极反应为(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nHD物质X是OH答案C解析由图可知，O2在N极发生还原反应生成X，则N极是正极，A错误；放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故H从左侧经阳离子交换膜移向右侧，B错误；由图可知，M电极上有机物主要成分是(C6H10O5)n在微生物作用下生成H，则电极反应式为(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nH，C正确；O2在正极得电子被还原，与迁移来的H结合生成H2O，电极反应式为O24H4e=2H2O，故物质X是H2O，D错误。7硼化钒(VB2)空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如下，该电池工作时总反应为4VB211O2=4B2O32V2O5，下列说法正确的是()A电极a为电池负极，发生还原反应B每消耗1 mol VB2转移6 mol电子C电池工作时，OH向电极a移动DVB2极发生的电极反应式为2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O答案D解析由题图可知，空气通入电极a，显然电极a为正极，发生还原反应，A错误；4 mol VB2发生反应时消耗11 mol O2，同时转移44 mol电子，故消耗1 mol VB2时转移11 mol电子，B错误；电池工作时，阴离子(OH)向负极(VB2极)移动，C错误；正极反应式为O22H2O4e=4OH，用总反应式减去正极反应式的11倍即得负极反应式，故VB2在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O，D正确。82018安徽省“江南十校”联考高铁电池是一种可充电电池，负极材料是Zn，氧化产物是Zn(OH)2，正极材料是K2FeO4(易溶盐)，还原产物是Fe(OH)3，电解质溶液是KOH水溶液。下列有关说法正确的是()A高铁电池放电时，正极反应式为Zn2OH2e=Zn(OH)2B高铁电池充电时，阴极反应式为Fe(OH)35OH3e=FeO4H2OC高铁电池放电时的总反应为2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OHD高能碱性电池的工作电压比高铁电池更稳定答案C解析放电时，正极发生还原反应，应是FeO得电子，故A错误；充电时，阴极发生还原反应，应是Zn(OH)2得电子，故B错误；高铁电池放电时的总反应为2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH，故C正确；根据题图可知，高铁电池的工作电压比高能碱性电池更稳定，故D错误。9用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是()A电池总反应式为H22NiO(OH)2Ni(OH)2B放电时，甲电极为负极，OH移向乙电极C放电时，乙电极反应为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OHD充电时，甲电极与直流电源的正极相连答案C解析放电时，H2在甲电极放电，负极的电极反应式为H22OH2e=2H2O，正极的电极反应式为2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，则两式相加得总反应式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2，故A错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH向负极甲电极移动，故B错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，故C正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴极，应与电源的负极相连，故D错误。10如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为2K2S2KI3=K2S43KI，图中的离子交换膜只允许K通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时C、D两电极产生的气体体积相同，E电极质量减少1.28 g。(1)装置甲的A电极为电池的_极，电解质的K从离子交换膜的_(填“左侧”或“右侧”，下同)向离子交换膜的_迁移；B电极的电极