高考化学复习：(11)新型化学电源

1、新型化学电源以新型化学电源为载体，考查原电池原理以及电极反应式的书写，是全国卷的必考热点之一，命题设 计主要是选择题，偶有非选择题出现。该类试题常与工业生产，污水处理，能源开发相联系，题材广，信 息新，陌生度大，主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识的迁移 应用能力。1电极反应式书写的一般步骤：(1) 先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。(2) 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。1 若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。2 若正极上的反应物质是 o ，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写

2、入正极反应式中，且 o 生成2 2oh。若电解质溶液为酸性，则 h必须写入正极反应式中，o 生成水。2(3)正、负极反应式相加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 的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较 难写出的另一极的电极反应式。2已知总方程式，书写电极反应式(1)书写步骤。1 步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne)。2 步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。3 步骤三：写电极反应式。负极反应：还原剂ne=氧化产物正极反应：氧化剂ne=还原产物(2)书写技巧。若某电极

3、反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得 出较难写的电极反应式。如：ch och (二甲醚)酸性燃料电池中：3 3总反应式：ch och 3o =2co 3h o3 3 2 2 2正极：3o 12h12e=6h o2 2负极：ch och 3h o12e=2co 12h注意：简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转 3 3 2 2移的电子数相同。3氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结2负极2222正极22222223h 2e=2h 酸作介质h 2e2oh=2h o 碱作介质2 2h 2eo2=h o 熔融金属氧化物作介质h 2eco2 =h

4、oco 熔融碳酸盐作介质2 3 2 2o 4e4h=2h o 酸作介质o 4e2h o=4oh 碱作介质2 2o 4e=2o 熔融金属氧化物作介质o 4e2co =2co 熔融碳酸盐作介质2 2 34明确燃料电池电极反应式的书写方法(1)燃料电池中，通入 o 的一极为正极，书写方法是：2首先书写正极反应式：酸性介质：4ho 4e=2h o；2 2碱性介质：2h oo 4e=4oh。2 2然后用总反应式减去正极反应式得到负极电极反应式，相减时要求两极得失电子总数相等 (即将总 反应式中的 o 按比例消去)2(2)实例(以甲醇、o 的燃料电池为例)。2酸性介质，如 h so 。2 4ch oh 在

5、负极上失去电子生成 co 气体，o 在正极上得到电子，在 h 3 2 2作用下生成 h o。电极反应式为2负极：ch oh6eh o=co 6h；3 2 23正极： o 6e6h=3h o。2碱性介质，如 koh 溶液。ch oh 在负极上失去电子，在碱性条件下生成 co2，1 mol ch oh 失去 6 mol e，o 在正极上得到电子 3 3 3 2生成 oh，电极反应式为：负极：ch oh6e8oh=co26h o；3 3 23正极： o 6e3h o=6oh。2熔融盐介质，如 k co 。2 3在电池工作时，co2移向负极。ch oh 在负极上失去电子，在 co23 3 3得到电子，

6、在 co 的作用下生成 co2，其电极反应式为：2 3的作用下生成 co 气体，o 在正极上2 2负极：ch oh6e3co2 3 3=4co 2h o； 2 23正极： o 6e3co =3co2。21(2016海南卷)某电池以 k feo 和 zn 为电极材料，koh 溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是2 4( )a zn 为电池的负极b 正极反应式为 2feo210h6e=fe o 5h o4 2 3 2c该电池放电过程中电解质溶液浓度不变d电池工作时 oh向正极迁移解析：根据化合价升降判断，zn 化合价只能上升，故为负极材料，k feo 为正极材料，a 正确；koh2 4溶液为电解质

7、溶液，则正极电极方程式为 2feo26e8h o=2fe(oh) 10oh，b 错误；该电池放电过4 2 3程中电解质溶液浓度减小，c 错误；电池工作时阴离子 oh向负极迁移，d 错误。答案：a2(2017全国卷)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 16lixs =8li s (2x8)。下列说法错误的是( )8 8 2 xa电池工作时，正极可发生反应：2li s 2li2e=3li s2 6 2 4b 电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gc 石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电

8、性d 电池充电时间越长，电池中 li s 的量越多2 2解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：li s li s li s li s ，其中可能2 8 2 6 2 4 2 2有 2li s 2li2e=3li s ，a 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02 mol li(质 2 6 2 4量为 0.14 g)被氧化为 li，则负极质量减少 0.14 g，b 项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可 提高电极 a 的导电性，c 项正确；充电过程中，li s 的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状2 2态，电池中 li s 的量趋于不变

9、，故不是电池充电时间越长，电池中 li s 的量越多，d 项错误。2 2 2 2答案：d方法指导 理解充、放电，准确剖析电化学原理1 对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反 应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2 对于可充电电池，充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“” 极与外接直流电源的正极相连，电池的“”极与外接直流电源的负极相连。1电化学气敏传感器可用于监测环境中 nh 的含量，其工作原理示意图如图，下列说法不正确的是3( )ao 在电极 b 上发生还原反应 2b溶液中 oh

10、向电极 a 移动c反应消耗的 nh 与 o 的物质的量之比为 453 2d负极的电极反应式为 2nh 6e6oh=n 6h o3 2 2解析：氧气在 b 极发生还原反应，则 b 极为正极，a 极为负极，故 a 正确；因为 a 极为负极，则溶液 中的阴离子向负极移动，故 b 正确；反应中 n 元素化合价升高 3 价，o 元素化合价降低 4 价，根据得失电 子守恒，消耗 nh 与 o 的物质的量之比为 43，故 c 错误；负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且 oh向3 2a 极移动参与反应，故电极反应式为 2nh 6e6oh=n 6h o，故 d 正确。3 2 2答案：c2最近，科学家研制出一种纸质

11、电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附 着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为 zn2mno h o=zno2mno(oh)。下列说法不正确的是2 2( )a该电池 zn 为负极，mno 为正极2b该电池的正极反应为 mno eh o=mno(oh)oh2 2c导电时外电路电子由 zn 流向 mno ，内电路电子由 mno 流向 zn2 2d电池工作时水分子和 oh都能通过薄层纸片解析：根据电池总反应，zn 发生氧化反应为负极，mno 发生还原反应为正极，故 a 正确；正极发生还2原反应，该电池的正极反应为 mno eh o=mno(oh)oh，故 b 正确；内电路是离子

12、移动导电，故 c2 2错误；电池工作时内电路是离子移动导电，水分子和 oh都能通过薄层纸片，故 d 正确。答案：c3一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是( )aa 电极发生还原反应bh由右室通过质子交换膜进入左室cb 电极反应式为 2no10e12h=n 6h o3 2 2d电池工作时，电流由 a 电极沿导线流向 b 电极解析：b 极上 n 元素的化合价降低，所以 b 是正极发生还原反应，故 a 错误；原电池中阳离子从负极移向正极，即 h由左室通过质子交换膜进入右室，故 b 错误；b 极上 n 元素的化合价降低，b 是正极，发生还原反应，电极反应式为 2no10e12h=n

13、 6h o，故 c 正确；原电池中电流从正极流向负极，3 2 2电流由 b 电极沿导线流向 a 电极，故 d 错误。答案：c4一种处理污水的燃料电池模型如图所示。该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污 水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙。下列叙述不正确的是( )ab 电极为正极 b气体乙可能为 co2co 在 a 电极得电子2d电池工作时，b 电极附近的 ph 逐渐减小解析：根据题意，该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过 程中释放出电子、质子和乙，则 b 电极为负极，a 项错误；有机物是含碳元素的化合物，有机物失电子生 成乙，则气体乙

14、可能为 co ，b 项正确；根据上述分析，电极 a 为正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子，2即 o 在 a 电解得电子，c 项正确；根据题意，细菌将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子 2和乙，质子浓度增大，则 b 电极附近的 ph 逐渐减小，d 项正确。答案：a5我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他电池，电池总反应为 v o xli2 5放电充电li v o 。下列说法合理的是( ) x 2 5a 电池在放电时，li向负极移动b 锂在放电时作正极，充电时作阳极c 该电池充电时阳极的反应为 li v o xe=

15、v o xlix 2 5 2 5dv o 只是锂发生反应的载体，不参与电池反应2 5解析：电池在放电时，li向负电荷较多的正极移动，a 错误；锂在放电时做负极，充电时为阴极，b 错误；该电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为 li v o xe=v o xli，c 正确；在反应中 v ox 2 5 2 5 2 5中的 v 元素的化合价也发生了变化，所以不只是锂发生反应的载体，d 错误。答案：c6某充电宝锂离子电池的总反应为 xlili1xmn o2 4放电limn o ，某手机镍氢电池总反应为：niooh 2 4充电mh放电充电mni(oh) (m 为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法

16、不正确的是( )2a 锂离子电池放电时 li向正极迁移b 镍氢电池放电时，正极的电极反应式：nioohh oe=ni(oh) oh2 2c 图中表示用锂离子电池给镍氢电池充电d 锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：limn o xe=li mn o xli2 4 1x 2 4解析：锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以 li向正极迁移，故 a 正确；放电时，正极发生还原 反应，方程式为 niooheh o=ni(oh) oh，故 b 正确；题图表示锂离子电池为放电过程，而镍氢电2 2池为充电过程，所以锂离子电池给镍氢电池充电，故 c 正确；锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：lie=li，故 d

17、 错误。答案：d7一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )催化剂a反应 ch h o =3h co，每消耗 1 mol ch 转移 12 mol 电子4 2 2 4b电极 a 上 h 参与的电极反应为 h 2oh2e=2h o2 2 2c电池工作时，co2向电极 b 移动3d电极 b 上发生的电极反应为 o 2co 4e=2co 2 2 3解析：甲烷中的 c 为4 价，一氧化碳中的 c 为2 价，每个碳原子失去 6 个电子，因此每消耗 1 mol 甲烷失去 6 mol 电子，a 错误；熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应 式应为 h co2co24e=3co h o，b 错误；碳酸根离子应向负极移动，即向电极 a 移动，c 错误；2 3 2 2电极 b 上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，d 正确。答案：d8(2016四川卷 )某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为 li coo 1 x 2li c =licoo c (x1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )x 6 2 6a放电