高考化学中的新型电池与六个难点的突破（二）学法指导

高考高考化学化学中的新型电池与六个难点的突破（二）中的新型电池与六个难点的突破（二） 难点 III：新型电池“充电”时阴极、阳极的判断 仍以铅蓄电池为例说明。放电、充电时图示如下： 突破方法 3：明确原电池放电时正、负电极；弄清电池充电（即电解）时，阳极与电 源的正极相连；阴极与电源（或另一原电池）的负极相连。 例 3. （07 年天津理综）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池 正极材料是含锂的二氧化钴（） ，充电时，中被氧化，迁移并以原 2 LiCoO 2 LiCoOLi Li 子形式嵌入电池负极材料碳（）中，以表示。电池反应为 6 C 6 LiC ，下列说法正确的是（ ） 6262 LiCCoOCLiCoO A. 充电时，电池的负极反应为 66 CLieLiC B. 放电时，电池的正极反应为 22 LiCoOeLiCoO C. 羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D. 锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低 解析：选项 A 表示的是放电时电池的负极反应；选项 B 正确；金属较活泼，易跟羧Li 酸、醇等含活泼氢的有机物反应产生，并放出大量的热，故不能用它们作锂离子电池 2 H 的电解质。锂的摩尔质量小，锂离子电池的比能量高。 答案：B 变式题 1. （06 年江苏）锂离子电池已经成为新一代实用代的蓄电池，该电池具有能 量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：负极反应： xeLiC6 （表示锂原子嵌入石墨形成复合材料） ，正极反应： xLiLiC x16 LiC6 2x1 MOLi （表示含锂的过渡金属氧化物） 。下列有关说法正确的是（ 2 LiMOxexLi 2 LiMO ） A. 锂离子电池充电时电池反应为： x1622x16 LiCLiMOMOLiLiC B. 电池反应中，锂、锌、银、铅各失去电子，金属锂所消耗的质量最小mol1 C. 锂离子电池放电时电池内部向负极移动 Li D. 锂离子电池充电时阴极反应为： LiCxexLiLiC 6x16 解析：A 表示的是电池放电时的反应；放电时电池内部向正极移，在正极得到电 Li 子；选项 B、D 正确。 答案：BD 变式 2. （06 年广东）某可充电的锂离子电池以为正极，嵌入锂的碳材料为 42O LiMn 负极，含导电固体为电解质。放电时的电池反应为：。下 Li 42422 OLiMnOMnLiLi 列说法正确的是（ ） A. 放电时，发生氧化反应 42O LiMn B. 放电时，正极反应为 42242 OMnLieOLiMnLi C. 充电时，发生氧化反应 42O LiMn D. 充电时，阳极反应为：LieLi 解析：放电时，可充电的锂离子电池的负极反应是：，将“电池反应” LieLi 减去“负极反应”得到正极反应：。充电时，阴极反应 42242 OMnLieOLiMnLi 为：；阳极反应为：。所以，选项 B 是正LieLi 42422 OLiMnLieOMnLi 确的。 答案：B 难点 IV：新型电池“充电”时阴极、阳极上电极反应的书写 例 4. （05 年江苏）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 长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：OH8FeOK2Zn3 242 ，下列叙述不正确的是（ ） 2OHZn3KOH4OHFe2 3 A. 放电时负极反应为： 2OHZnOH2e2Zn B. 充电时阳极反应为： OH4FeOOH5e3OHFe 2 2 43 C. 放电时每转移电子，正极有被氧化 mol3mol1 42FeO K D. 放电时正极附近溶液的碱性增强 解析：由高铁电池的总反应分析，放电时，化合价升高，失去电子变成，Zn Zn 2 Zn 是负极；中价元素的化合价降低，得到电子变成，是正极。 42FeO K 6Fe 3 Fe 42FeO K 电解质溶液是 KOH 溶液，生成的、分别与离子反应生成、 2 Zn 3 Fe OH 2OHZn 。所以，负极的电极反应是“合反应”：；将电池 3OHFe2OHZnOH2e2Zn “总反应”减去“负极反应”得正极反应：。 3 OH5OHFee3OH4FeO 32 2 4 显然，放电时每转移电子，正极有被还原，正极附近溶液的增 mol3mol1 42FeO K OHc 大，碱性增强，选项 A、D 正确，C 错误。充电时，阳极上失去电子，阳极反应为： 3OHFe e3OHFe 3 ；阴极上得到电子，阴极反应为： OH4FeOOH5 2 2 4 2OHZn 。 OH2Zne2OHZn 2 答案：C 突破方法 4：明确原电池放电时正、负电极的电极反应，元素化合价的变化；弄清电 池充电（即电解）时，阳极与电源的正极相连，阳极材料失去电子，化合价升高，被氧化； 阴极与原电池及电源的负极相连，阴极材料得到电子，化合价降低，被还原。 难点 V：新型电池在放电或充电时，两极附近溶液酸碱性的变化 电池在放电或充电时，发生电极反应后，若生成或消耗，则减小，电极 H OH pH 附近溶液的酸性增强；若生成或消耗，则 pH 增大，电极附近溶液的碱性增强。但 OH H 整个电解质溶液的酸碱性变化要根据电池总反应来判断。 例 5. （99 年全国）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染 的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是。根据此反应式判 OHNiOH 2 1 2 2OHNi 断，下列叙述中正确的是（ ） A. 电池放电时，电池负极周围溶液的 pH 不断增大 B. 电池放电时，镍元素被氧化 C. 电池充电时，氢元素被还原 D. 电池放电时，是负极 2 H 解析：根据氢镍电池总反应式中元素的化合价分析，OHiONH 2 1 3 2 0 2 12 HOiN 。电池放电时，电池负极上失去电子成为，周围溶液的不断增大，pH 不断减 2 H H Hc 小，镍元素的化合价降低，被还原。选项 A、B 错误，C、D 正确。 答案：CD 突破方法 5：写出新型电池放电或充电时的电极反应，看电极反应发生后是否有或 H （或）生成，若有，则电极附近溶液中的酸性（或碱性）会增强，pH 会减小（或增 OH 大） 。 难点 VI：新型电池在放电或充电时，电解质溶液中离子移动方向的判断 原电池在放电时，负极或负极上的物质失去电子，通过导线转移到正极上，正极上的 物质或离子得到电子。这时，溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。原电池充电时， 溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 例 6. （05 年广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质 是掺杂氧化钇（）的氧化锆（）晶体，在熔融状态下能传导。下列对该燃 32O Y 2 ZrO 2 O 料说法正确的是（ ） A. 在熔融电解质中，由负极移向正极 2 O B. 电池的总反应是：OH10CO8O13HC2 222104 C. 通入空气的一极是正极，电极反应为： 2 2 O2e4O D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：。OH5CO4O13e26HC 22 2 104 解析：根据电池的总反应分析：C 元素的化合价升OH10CO8O13HC2 222104 高 O 元素的化合价降低，故通入空气的一极是正极，电极反应为：，根据 2 2 O2e4O 电荷守恒，在溶液中由正极移向负极。通入丁烷的一极是负极，电极反应为： 2 O 。选项 A、D 错误。OH5CO4O13e26HC 22 2 104 答案：BC 突破方法 6：先分清电池是放电还是充电；再判断出正负极或阴阳极；确定哪个电极 得电子、哪个电极失电子；在溶液中阴离子移向失电子的电极（负极或阳极） ，阳离子移向 得电子的电极（正极或阴极） 。 原电池知识的测试，已成为近年来高考化学中反复考查的热点。总的看，测试从三个 方面进行，又以第二方面为主： 一是立足于课本，创设必要情境，考查原电池原理的理解； 二是取材于新型电池，提供相关信息，考查原电池原理的运用和信息获取及加工迁移； 三是