2020届高三化学考前冲刺突破化学电源方法指导核心导学题组训练

1、2020届高三化学考前冲刺突破： 化学电源 【方法指导】 一、可充电电池电极反应式的书写及应用 1可充电电池有充电和放电两个过程 研究电池反应时看清楚“放电”或“充电”，放电是原电池反应，充电是电解池反应。 2对电极名称及电极材料的判断 (1)电极名称：放电时为原电池，名称为“正极”或“负极”；充电时为电解池，名称为“阳极”或“阴极”。 (2)电极材料：根据总方程式，标出有变化的元素的化合价，根据化合价的升降确定得失电子情况，判断电极反应；若得失电子的物质为固体可直接作为电极材料，若不是固体，可选择惰性电极材料(如Pt、石墨)；放电时，失电子一极为负极，得电子一极为正极；充电时，失电子一极为阳

2、极，得电子一极为阴极。 3可充电电池电极反应式的书写方法 书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应 式。4给充电电池充电的方法 充电电池负极与直流电源的负极相连，充电电池正极与直流电源的正极相连。 二、燃料电池电极反应式的书写 1燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一般是氧气，即正极都是氧化剂氧气得22的存=2O4e，O到电子的还原

3、反应，故正极反应的基础都是O2在形式与燃料电池的电解质的状态及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系。 (1)电解质溶液呈酸性(如稀硫酸等)。 2生成HOH不能单独存在，将结合在酸性环境中，O，故在酸性2=2HO。4e 电解质溶液中，正极反应为O4H22(2)电解质溶液呈中性或碱性(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)。 2，OHHO在中性或碱性环境中，O生成不能单独存在，将结合2。 =4OHO2HO4e故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应为22(3)电解质为熔融的碳酸盐(如LiCO和NaCO的熔融盐混合物)。 322322可结合CO也不能单独存在，在熔融的碳酸盐环境中，OO生222。4e2CO =2CO成

4、CO，则其正极反应为O3232(4)电解质为固体电解质(如固体氧化锆氧化钇)。 2在其间通过，故其正极反应为该固体电解质在高温下可允许O2。 O4e=2O2 负极反应式的书写2负极通入的是燃料，发生氧化反应，负极生成的离子一般与正极产物结合，有以下几种情况： (1)若负极通入的气体是氢气，则： 2e=2H酸性液中：H2=2H2OHH2eO 碱性溶液中：222=H2eO O熔融氧化物中：H22(2)若负极通入的气体为含碳的化合物，如CO、CH、CHOH等，34碳元素均转化为正四价碳的化合物，在酸性溶液中生成CO、在碱性222；CO溶液中生成CO，熔融氧化物中生成CO，熔融碳酸盐中生成323含有的

5、氢元素最终生成水。根据碳元素化合价的改变写出失去的电子数，再根据电荷守恒和原子守恒即可写出电极反应式。如CHOH燃料3，在6HHO=CO6e电池负极反应式在酸性溶液中为CHOH22326HO8OH。=CO 6eCH碱性溶液中为OH233 【核心导学】 一、化学电源 化学电源是将_转变成_的装置 1化学电源的分类 (1)_电池(普通锌锰电池、碱性锌锰电池)。 (2)_电池(铅蓄电池) 。)氢氧燃料电池(电池(3)_2化学电源的优点 (1)化学电源的_较高，供能稳定可靠。 (2)可制成各种形状和大小、不同_的电池及电池组。 (3)使用方便，易于维护。 3判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位

6、质量或单位体积所能_的多少，单位11。L h)或(Wh)(Wkg(2)比功率：即单位质量或单位体积所能_的多少，单位11。 或WWkgL(3)电池的_的长短。 4废旧电池的处理 回收利用废旧电池，不仅可以减少我们对生存环境的破坏，又可节约_。 二、常见化学电源 1一次电池 (1)碱性锌锰电池： 组成： 正极：_；负极：_；电解质：_。 工作原理： 负极反应：_； 正极反应：_； 总反应：Zn2MnO2HO=2MnOOHZn(OH) 。222(2)银锌电池： 组成：负极：_，正极：_，电解质：_。 工作原理： 负极反应：_； 正极反应：_； 电池反应：ZnAgOHO=Zn(OH)2Ag 2222

7、二次电池(以铅蓄电池为例) (1)组成：正极：_；负极：_；电解质：_。 (2)工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。 放电过程的电极反应、总反应： 负极：_； 正极：_。 总反应：PbPbO2HSO=2PbSO2HO。 22424充电过程的电极反应、总反应： 阴极：_(还原反应)； 阳极：_(氧化反应)； 总反应：2PbSO2HO=PbPbO2HSO。 42242铅蓄电池的充、放电过程： 2PbSO2H放电：原电池原理；充电：SOPbOPb2HO(24422电解池原理) 3燃料电池(以氢氧燃料电池为例) (1)组成： 正极室：通_(氧化剂)； 负极室：通_

8、(燃料)； 电极材料：铂电极。 (2)工作原理： 若电解质为HSO稀溶液 42负极反应：_； 正极反应：_； 电池反应：_。 若电解质为NaSO溶液： 42负极反应：_； 正极反应：_。 若电解质为NaOH溶液： 负极反应：_； 正极反应：_。 若电解质为熔融金属氧化物： 负极反应：_； 正极反应：_。 答案 电能 一、化学能1(1)一次 (2)二次 (3)燃料 2(1)能量转化率 (2)容量和电压 3(1)输出电能 (2)输出功率 (3)可储存时间 4资源 二、1.(1)MnO Zn KOH 2=Zn(OH)2e2OH Zn2 2OH2HO=2MnOOH2MnO2e22(2)Zn AgO K

9、OH 2=Zn(OH) 2eZn2OH2 2OHO=2Ag2eHAgO222(1)PbO Pb HSO溶液 4222=PbSO2eSO (2)Pb442=PbSO2HPbO4H2eSOO 22442 =PbSOPbSO2e442 2e=PbO4HSOPbSO2HO44223(1)氧气 氢气 =4H2H4e(2)2=2HO 4e4HO222HO=2HO 222 =4H2H4e2 =4OH4e2HOO22=4H4e2H4OHO 22 4e=4OHO2HO222=2HO 2O4e2H222 O4e=2O2 【题组训练】 1. (2019年唐山统考)碱性锌锰电池的总反应为Zn2MnO22HO=Zn(O

10、H)2MnO(OH)，下列说法不正确的是( ) 22A该电池中Zn为负极，MnO为正极 2B放电时外电路电流由Zn流向MnO 2向锌电极移动 电池工作时OHCD该电池的正极反应为 OHeO=MnO(OH)HMnO22【解析】 根据锌锰电池的总反应知Zn为负极，MnO为正极，2选项A正确；放电时外电路电流由MnO流向Zn，选项B错误；电池2向负极移动，选项COH正确；由总反应方程式可推出其正工作时，选项DOH正确。 极反应MnOeHO=MnO(OH)22【答案】 B 2.(2019年大连二模)如图是NO和O形成的原电池装置。下列说22) ( 法不正确的是 A石墨做正极，O发生还原反应 2从右侧向

11、左侧迁移 B该电池放电时，NO3 4 mol e当消耗1 mol NO时，电解质中转移C2=NOeNO石墨附近发生的反应为NO D5232【解析】 负极上二氧化氮失电子和硝酸根离子反应生成五氧化二氮，在石墨附近发生氧化反应，所以石墨做正极，O发生还原2NO正确；放电时，电解质中阴离子向负极移动，所以反应，故A3向石墨电极迁移，即从右侧向左侧迁移，故B正确；由负极电极反=NO知，当消耗NO1 mol NO时，导线中转移应式为NOe1 23252=NO，所以NO，故C错误；负极电极反应式为NOemol e5223=NO，故DNO正确。e NO石墨附近发生的反应为5232【答案】 C 3.某电动汽车

12、配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反x1)(C。下列关于该电池的说法不CLi应为CoOLi=LiCoOxx62216正确的是( ) 在电解质中由负极向正极迁移 放电时，LiAxxC放电时，负极的电极反应式为BLiCLie= x66x g 7(C充电时，若转移C1 mol e，石墨电极将增重)6xxLiCoOe=LiD充电时，阳极的电极反应式为LiCoOx212 【解析】 A项，放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B项，放电时，负极失去电子，故正确；C项，充电时，石墨(C)6xx=LiC，则石墨(CC)，电极反应式为：电极变成LiCeLixx6666，就增重1 mol 电极增重的

13、质量就是锂离子的质量，所以转移1 mol ex g，故错误；D7 g而不是7项，充电时阳极失去电子，为Li，即原电池正极的逆向反应，故正确。 【答案】 C 4. 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nnHO=4M(OH) 4M2O方程式为：n22 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 空气电池的理论Al三种金属空气电池，Zn、Al、Mg比较B比能量最高 nnnne2空气电池放电

14、过程的正极反应式：4M4HOOMC22=4M(OH) nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)，宜采用中2性电解质及阳离子交换膜 【解析】 A多孔电极可以增加氧气与电极的接触，使氧气充分反应，故正确；B.24克镁失去2摩尔电子，27克铝失去3摩尔电子，65克锌失去2摩尔电子，所以铝空气电池的理论比能量最高，nnHO=4M(OH)24M，氧气O故正确；C.根据题给放电的总反应n22n不能透过交换膜，故正极M在正极得电子，由于有阴离子交换膜，故错误；D.4OH负极是金属，失去电子O反应式为2HO4e22生成金属阳离子，因为镁离子或铝离子或锌离子都可以和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀，说明

15、应采用中性电解质或阳离子交换膜，防止正极产生的氢氧根过来反应，故正确。 【答案】 C 【点悟】 原电池是将化学能变成电能的装置。负极失去电子被氧化 ，正极得到电子被还原。注意原电池中的正负极的反应，氧气肯定在正极得到电子，金属肯定在负极失去电子，结合原电池的电解质的环境分析其电极反应的书写。在电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，电子从负极经过导线流向正极。 5. (2019年合肥市高三质检)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(YO)的氧化锆(ZrO)2322。下列对该燃料电池说法正确的是晶体，在熔融状态下能传导O) ( 2 A在熔融电解质中，O

16、由负极移向正极 =4OH4eB通入空气的一极是正极，电极反应为O2HO22213OC通入丁烷的一极是负极，电极反应为CH26e104O =4CO5H22氧气，理论上能生成标准状况D在电池反应中，每消耗1 mol179.2气体下COL 213【解析】 原电池中阴离子移向负极，A项错误；正极反应为O222=4CO13O=2O26e，B项错误；负极反应为CH4e24105HO，C项错误；根据得失电子数相等，D项正确。 2【答案】 D 6(2018年高考课标全国卷)一种可充电锂空气电池如图x(在多孔碳材料电极处生成LiOO所示。当电池放电时，与Lix2220或1)。下列说法正确的是( ) A放电时，多

17、孔碳材料电极为负极 放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极B向多孔碳材料区迁移 C充电时，电解质溶液中Lix )O(1D充电时，电池总反应为LiO=2Li x2222在此获得电子，O多孔碳材料吸附解析：根据电池工作原理，O22锂放电时电子从负极(所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；Li项错误；多孔碳材料电极)，B(电极)流出，通过外电路流向正极项错误；迁移，C带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)x )O，D项正确。Li充电时，电池总反应为O=2Li(1 x2222D 答案：) ( 7(2018年高考江苏卷)下列说法正确的是 A氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能该反应常

18、温下可自发进行，4Fe(s)3O(g)=2FeO(s)B反应322 为吸热反应，转移电子的数目小于3 mol H与1 mol N混合反应生成NHC32223 106.026 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快D阿伏加德罗常数的应用反应自发性、解析：本题考查燃料电池、化学能除转化及酶的活性与温度的关系。氢氧燃料电池放电过程中，(s)O3O为电能外，还有热能的产生，A错误；4Fe(s)(g)=2Fe322则该反应必为放热反而该反应常温下能自发进行，是一个熵减反应，mol 1 H的反应为可逆反应，故H错误；应，BN与合成NH3 mol 与222323正确；C，NH不能完全转化为N106

19、.026转移电子的数目小于，32酶的活性与温度有关，温度过高，使酶失去生理活性，D错误。 答案：C 8.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S材料，电池反应为16Li8xx8)。下列说法错误的是( S(2 ) S=8Lix28 =3LiS2e2Li A电池工作时，正极可发生反应：2LiS4262B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LiS的量越多 22向正极移动，则a为正极，正A对：原电池工作时，Li解析：=LiS2ea极上发生还原反应，极发生的电极

20、反应有S2Li、882=3LiS、LiSS=4LiS、2Li2Li2Li2LiS3Li2e2e4262228264=2LiS等；B对：电池工作时，外电路中流过2e0.02 mol电22子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g；C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性；D错：电池，随充电时2LiS2eS发生反应：充电时同，电极a2Li= Li4222间的加长，电池中LiS的量减少，当电池充满电时，电池中LiS2222的量趋于不变。 答案：D 9.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2。下列说法O=2Zn(OH)2H为KOH溶液，反应为2Zn

21、O4OH422正确的是( ) 向阳极移动 A充电时，电解质溶液中Kc)逐渐减小(OH B充电时，电解质溶液中2 4OH=Zn(OH)2eZnC放电时，负极反应为：4D放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况) 解析：A.充电时阳离子向阴极移动，故错误；B.充电时总反应为：2 2HO，则充电时生成氢氧化钾， O=2Zn 4OH2Zn(OH)242c)增大，故错误；C.放电时，(OHZn在负极失去电子，故溶液中的正确；D.标准状况下22.4L氧气的物质的量为1 mol，对应转移4 mol电子，故错误。 答案：C 10电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是

22、化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( ) 锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细AB氢氧燃烧电池可将热能直接转变为电能 C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，A错；原电池将化学能直接转变为电能，B错；氢氧燃料电池氢气在负极被氧化，C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错。 答案：C ，其基本HCsHSO固体为电解质传递11某固体酸燃料电池以4结构见下图，电池总反应可表示为：2HO=2HO，下列有关说法222正确的是( ) A电子通过外电路从b极流向a极 4e=4OH极上的电极反应式为：O2HO

23、bB22C每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H 2由a极通过固体酸电解质传递到bDH极 解析：燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，则a是负极，错A，b沿导线流向正极a是正极，电子从负极b通入氧化剂的电极=2HO，B4e错误；温度和4H误；b是正极，电极反应式为O22压强未知，导致气体摩尔体积未知，所以无法计算氢气体积，C错误；放电时，a是负极、b是正极，阳离子氢离子从负极a通过固体酸电解质传递到b极，D正确。 答案：D 12用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时的总反应为：CH2KOH42O=KCO3HO，下列说法错误的是( ) 2322A通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极 B放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高 C放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化 2=CO10OH