新高考化学二轮复习 新型化学电源 学案

新型化学电源

in扣—核心知识।

1.十五种新型电池的电极反应式(在空格内填写电极反应式)

放电

总反应：Ag2O+Zn+HO2Ag+Zn(OH)2

2允电

锌银电池

正极ElAg2。+H2O+2e-=2Ag+20H-

负极H]Zn+20H一一2b=Zn(OH)2

总丿反应：2Zn+O2+4OH+2H2O=2Zn(OHX

锌空气电池正极国O2+4广+2H2O=4OH―

负极©Zn+dOH-2e=Zn(OH)A

放电

总反应：NiO+Fe+2H2O+宀Fe(OH)+Ni(OH)2

2充电2

镇铁电池

正极SNi02+2e-+2H2O=Ni(OH)2+20IT

负极⑹地一22—+201=Fe(0H)2

放电

总反应：3Zn+2FeOF+8HO..3Zn(OH)+2Fe(OH)+

2充电23

高铁电池4OH-

正极ElFeOA+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH

负极図Zn-2e+20H=Zn(0H)2

放电

总反应：Cd+2NiO(OH)+2HO\宀Cd(OH)+2Ni(OH)2

2充电2

镇镉电池

正极回NiO(OH)+H2O+e=Ni(0H)2+0H

负极回Cd—2e-+2OEr=Cd(OH)2

总反应：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O

Mg-H202

正极回H2Ch+2H++2e=2圧0

电池

负极园Mg—2e—=Mg"

总反应：Mg+2AgCl=2Ag+Mg2++2C1-

Mg-AgCl

正极回2Agel+2e=2Ag+2cl

电池

负极回Mg—2e―=Mg2/

放电

总反应：xMg+Mo3s4.MgxMo3s4

充电

镁铝电池

正极同Mo3s4+2xe=M03s2

负极国xMg-2xe=xMg=’

总反应：2Na+xS=Na2Sx

钠硫电池正极同xS+2e1=S>

负极Eg2Na-2e~=2Na+

放电

总反应：2Na2s2+NaBr3亠亠Na2s4+3NaBr

充电

钠硫蓄电池

正极画NaBi3+2e—+2Na,=3NaBr

负极国2Na2s2—2e~~^=Na2s4+2Na-

放电

总反应：Na1-/HCOOZ+NamCn..NaCoCh+C”

充电

钠离子电池

正极叵iNai-mCoCh+ee+/nNa-=NaCoC)2

负极园NamC“—=e-=j%Na'+C〃

放由

+2+3+2+

总反应：VO2+2H+V,宀V+VO+H2O

全钢液流电充电

池正极园VO$+2H++6=VC)2T+H2O

负极図v~2+-二一=丫3+

总反应：xLi+LiV3O8=Lii+xV3O8

锂钢氧化物

正极国xLL+口丫3。8+双一=Lil+xV3C)8

电池

负极国xLi-%已一=尤!^+

+-

总反应：2Li+Cu2O+H2O=2CU+2Li+2OH

锂铜电池正极画Cu2O+H2O+2e=2Cu+20H

负极國Li一«一=口+

放电

总反应：Li—CoCh+LiCLiCoO+C6U<l)

7L电2

锂离子电池

正极囹LiiKoCh+xe+xIj+=LiCoO2

负极画LkC6—xe-=%Li++C6

2.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式

(1)酸性介质，如H2so4溶液

负极：回50『6片+及0-82t+6H+。

3

正极：国赳2+6e~+6H=3H2O。

(2)碱性介质，如K0H溶液

负极：国CH30H—6e+80H=CO笋+6H2。。

3

正极：回屮2+6e+3H2O==6OH。

(3)熔融盐介质，如K2c03

负极：国(2比01^—6b+3(20--4(202>+2法0。

正极：回^O2+6e+3CO2=3CQ?~O

(4)掺杂Y2O3的ZrO.3固体为电解质，在高温下能传导02

负极：囹CH3OH—6e-+3O2--CO2t+2H2O。

3,

正极：网的2+6e=3C)2-o

I归站——思维升华|

1.燃料电池在不同介质中的正极反应式

(1)。2+4屋+4庁=2H2O(酸作介质)

(2)02+4b+2H2O=4OET(碱作介质)

(3)Ch+4e==202(熔融金属氧化物作介质)

(4)02+4广+2co2=2COT(熔融碳酸盐作介质)

2.电极反应式的书写方法

⑴拆分法：①写出原电池的总反应，如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。②把总

反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守

恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应，正极：2Fe3++2b==2Fe2+,负

极：Cu—2e=Cu2'o

(2)加减法：①写出总反应，如Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。②写出其中容易

写出的一个半反应(正极或负极)，如Li-e==Li+(负极)。③利用总反应与上述

的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4+Li'+e

=Li2Mn2O4(正极)。

3.充电电池的解题技巧

(放电、

以xMg+Mo3s4.,MgxMo3s4为例

\充电丿

互逆

I

阴极:还原反应、负极：氧化反应

PnxMg-2xe==xMg2*

阳阴加/+2«6-=4唾总阴

离

反學子

应

阳极:氧化反应池式正极：还原反应

_

MO3SJ--2xa~=MO3S4,Mo3S4+2xe~：=MO3SJ*

——II

技巧:阳极反应式二充电总互逆正极反应式=放电总

反应式-阴极反应式反应式-负极反应式

命題角度二电解原理及应用

I回扣---核心知识I

1.按要求书写电极反应式

(1)用惰性电极电解NaCl溶液

阳极：B2Cr-2e-=Cl2to

阴极：E2H++2e-=H2to

(2)用惰性电极电解CuSCU溶液

阳极：国4OH—4e=2七0+。2T(或2H20-4屋=02t+4H)。

阴极：BCu2++2e-=Cu<,

(3)以铁为阳极，石墨为阴极，电解NaOH溶液

阳极：［UFe—2b+20H=Fe(0H)2。

阴极：-2H2。+2屋=氏t+20HH

(4)用惰性电极电解熔融MgCh

阳极：B2Cr-2e-=C12to

阴极：EMg2++2e-=Mgo

2.按要求书写电极反应式

(1)以铝材为阳极，在H2so4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式

为国2A1—6广+3H2O=AbO3+6H+。

(2)以Al单质为阳极，石墨为阴极，NaHCCh溶液作电解液进行电解，生成

难溶物R,R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：如A1+

3HCOL3e-=Al(OH)3I+3CO2t。

(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2cB和A1CU

组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他

离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为：阳极：回Al—3e—+7AlCl卒

=4A12c万。

3.如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4cl溶液，乙

试管中为Na。溶液，数天后导管中观察到的现象是附导管中液面左低右高,甲

中正极反应为回2H*+2e=H2t，乙中正极反应为同2H2O+Ch+4e=40H。

试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲同必1，乙国减小(填“增

大”“减小”或“不变”)。

可

-玉

三

：

》

甲

乙

|1月纲——思维升华|

1.构建电解池模型，类比分析电解基本原理

2.电解池电极反应式的书写

|确定电极名称|一|据电源或研

(1)分析电极

分析电极类别|―»|惰性电极或活性电极

确定微粒种类先分析溶质，后分析溶剂

(2)分析溶液

确定微粒的而

阴离子:歹>r>&->cr>OH->sof>F-

若电极为活性电极，则电极材料放电

(3)确定电极

22+2+

上的放电离子阳离子:Ag+>Hg+>Fe计>Cu>H^>Pb

>寸+>Fe2+>Zn2+>Al计>Mg2+>Na+>

揖+

(4)写出电极反应式

随堂演练做块突破

1.（2021•福建漳州模拟）锂亚硫酰氯（Li/SOCL）电池是实际应用电池系列中比

能量最高的一种电池，剖视图如图所示，一种非水的LiAlCL的SOCL溶液为电

解液。亚硫酰氯既是电解质，又是正极活性物质，其中碳电极区的电极反应式为

2SOCl2+4e=4C1+S+SO2t，该电池工作时，下列说法错误的是（）

KEBU-MESSC1碳电极

IIIIII卜I

習S甥壁野豐一锂电极

A.锂电极区发生的电极反应：Li—e=Li

B.放电时发生的总反应：4Li+2SOCh=4LiCl+S02t+S

C.锂电极上的电势比碳电极上的低

D.若采用水溶液代替SOCb溶液，电池总反应和效率均不变

解析：选D负极发生氧化反应，电极反应式为Li——=口+,故A正确；

电池的总反应可表示为4Li+2soe12=4LiCl+S+SO2f，故B正确；锂为负极，

碳为正极，所以锂电极上的电势比碳电极上的低，故C正确；因为构成电池的材

料Li能和水反应，导致电极被消耗，所以必须在无水无氧条件下进行，故D错

、口

7天。

2.（2021•河南郑州模拟）如图为一种利用原电池原理设计测定02含量的气体

传感器示意图，RbAg4l5是只能传导Ag+的固体电解质。02可以通过聚四氟乙烯

膜与A1I3反应生成A12O3和L,通过电池电位计的变化可以测得02的含量。下

列说法正确的是（）

分析气体聚四氟乙烯膜

-All,

,多孔石景电极

A.正极反应为3Ch+12L+4Al3+=2A12C>3

B.传感器总反应为3O2+4AH3+12Ag=2AhO3+12AgI

C.外电路转移0.01mol电子，消耗02的体积为0.56L

D.给传感器充电时，Ag‘向多孔石墨电极移动

解析：选B原电池正极电极反应为b+2Ag'+2e-=2AgI,故A错误；

传感器中发生①4AH3+3O2=2AI2O3+6I2,原电池反应②2Ag+b=2AgI,①+

3②传感器总反应为302+4A1B+12Ag=2AhO3+12AgI,故B正确：状况未知，

不能计算气体体积，故C错误；给传感器充电时，Ag+向阴极移动，即向Ag电

极移动，故D错误。

3.（2021•河北石家庄模拟）新型镁一锂双离子二次电池如图，下列关于该电

池的说法不正确的是（）

r-oXYo-）

MgLijFePCMLiFePO,

阳U雪膜H

踽&諱者

L££（£J

含Mg2,和Li*的溶液LizSO,水溶液

A.放电时，Li卡由左向右移动

B.放电时，正极的电极反应式为LiiFePO4+xLi++xe=LiFeP04

C.充电时，外加电源的正极与Y相连

D.充电时，导线上每通过1mole,左室溶液质量减轻12g

解析：选D放电为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以Li卡由左向右

移动，故A正确；放电时，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Lii-FePCU

+zLi++xe-=LiFeP04,故B正确；充电时，外加电源的正极与阳极相连，所

以外加电源的正极与Y相连，故C正确；充电时，导线上每通过1mole,左室

得电子发生还原反应，反应式为Mg2"+2e-==Mg,但右侧将有ImolLi*移向左

室,所以溶液质量减轻12—7=5g,故D错误。

4.（2021•山东青岛模拟）水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如

图。该电池以粉末多孔锌电极（锌粉、活性炭及粘结剂等）为负极，V2O5为正极,

三氟甲磺酸锌［Zn（CF3so3）2］为电解液。下列叙述错误的是（）

负载或电源

A.放电时，Zi?+向V2O5电极移动

B.充电时，阳极区电解液的浓度变大

C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应

D.放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5+xZn2++2xe=ZmV2O5

解析：选B放电时，阳离子向正极移动，所以Zi?+向V2O5电极移动，故

A正确；充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所

以阳极区电解液的浓度变小，故B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生

还原反应，故C正确；放电时，V2O5电极上的电极反应式为VzCh+xZn"+2xe

=Zn.rV2O5,故D正确。

5.（2021•湖北十堰模拟）空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收，生成

HNO2、NOL再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生

成Ce4+,其原理如图所示。下列说法正确的是（）

质子交换膜

A.H+由右室进入左室

B.Ce4+从电解槽的c口流出，且可循环使用

C.阴极的电极反应式：2HNO2+6H++6e-=N21+4a0

D.若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上

可转化2molHNO2

解析：选C根据电解原理，H+由左室向右室移动，故A项错误；空气污

染物一氧化氮通常用含有Ce4+的溶液吸收，生成HNO2、NO',N的化合价升高，

Ce4+的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4+,根据电解原理，应在

阳极上产生，即Ce4+从a口出，可循环使用，故B项错误；根据电解原理，阴

极上得电子，化合价降低，HN6转化为无毒物质，即转化为氮气，阴极电极反

应式为2HNO2+6H++6e-=N2t+4H2O,故C项正确；33.6L甲烷参与反应

Q

转移电子的物质的量为X及1mol=12mol,理论上可转化HNO2的物质的量为

2

12X-mol=4mol,故D项错误。

6.（2021•湖北武汉模拟）某镇冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2

'和cr,图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的的示意图，图乙描述的是

实验中阴极液pH值与银回收率之间的关系。下列说法不正确的是（）

―|1-

0.5mol-L-1

盐酸

浓

缩

室

交换股，一交换膜h

0.1mol-L-10.1mol-L-,废水

图乙

A.交换膜a为阳离子交换膜

B.阳极反应式为2H2。-4屋=O2+4H'

C.阴极液pH=l时，锲的回收率低主要是有较多