人教版高中化学选择性必修1专题突破（九）新型化学电源课件

专题突破（九）新型化学电源

第四章第一节原电池一、正、负极的判断1.根据装置图判断(1)电子流向或电流流向；(2)电解质溶液中离子流向；(3)加入或生成物质的化合价变化。2.根据总方程式判断：根据化合价变化，化合价升高的为负极，化合价降低的为正极。针对练1.新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的装置如图所示，相关叙述正确的是A.b极为正极，发生氧化反应B.电池应选用阴离子交换膜C.电子移动方向：电极a→离子交换膜→电极bD.a极的电极反应式为

＋8OH－－8e－===＋6H2O√根据题图可知，在b极上，H2O2转化为OH－，O元素化合价降低，发生还原反应，故b极为正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，又由题给信息和示意图可知，原料为NaBH4和H2O2，Na＋在a极通入，而在b极生成NaOH，故Na＋从负极区向正极区迁移，电池应选用阳离子交换膜，B错误；电子只能在导体、导线和电极中移动，不能在电解质溶液和离子交换膜中移动，则电子移动方向：电极a→负载→电极b，C错误；根据元素化合价变化可知，负极上

失电子发生氧化反应，故a极的电极反应式为

＋8OH－－8e－===＋6H2O，D正确。√针对练2.研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A.离子交换膜X为质子交换膜，质子从石墨电极移向Pt电极B.C2H5OH在Pt电极发生还原反应C.正极区反应为

＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3D.若Pt电极生成2.24LCO2，电路中转移电子数为0.6NA根据原电池原理，Pt电极为负极，发生氧化反应，电极反应为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为

＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，据此分析来解题。根据分析，负极区生成的H＋将迁移到正极区参与反应，所以离子交换膜X为质子交换膜，质子从Pt电极移向石墨电极，故A项错误；Pt电极为负极，C2H5OH发生氧化反应，故B项错误；根据分析石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为4NO＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O，4NO＋3O2＋H2O===4HNO3，故C项正确；没有告知在标准状态下，无法通过气体体积来计算转移的电子数，故D项错误；答案选C。返回二、电极反应式的书写1.放电时电极反应式的书写首先确定物质得失电子情形，然后结合电解质溶液来确定反应的生成物，最后结合守恒定律书写电极反应式。2.充电时的电极反应式，利用放电时电极反应的逆方向书写。√针对练3.CO2电化学传感器是将环境中CO2转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是A.

迁移方向为界面X→电极bB.电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1C.电极b为负极，发生的电极反应为

－4e－===O2↑＋2CO2↑D.电池总反应为Li2CO3===Li2O＋CO2↑根据题图可知：电极a上O2得到电子变为O2－，所以电极a为正极，在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极。

会向正电荷较多的负极区移动，故

迁移方向为界面X→电极b，A正确；在电极a上发生反应：O2＋4e－===2O2－，在电极b上发生反应：

－4e－===O2↑＋2CO2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，B错误；电极b为负极，失去电子发生氧化反应，则负极的电极反应为

－4e－===O2↑＋2CO2↑，C正确；负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)===2Li＋＋

，

－4e－===O2↑＋2CO2↑，正极上发生反应：O2＋4e－===2O2－，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电极式叠加，可得总反应方程式为Li2CO3===Li2O＋CO2↑，D正确。√针对练4.利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是A.电流方向：B电极→用电器→A电极B.B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC.A电极反应式为

－4e－―→

＋4H＋D.若有机物为葡萄糖C6H12O6，处理0.25mol时，会有6molH＋透过质子交换膜迁移由题图分析可知：A电极为负极，B电极为正极，故电流由B电极→用电器→A电极，A项正确；由题图知，B极反应物为氧气，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；由A选项分析知，A是负极，结合题图，电极反应式为

－2e－===

＋2H＋，C项错误；由反应C6H12O6＋6O2―→6CO2↑＋6H2O可知1mol葡萄糖反应，转移24mol电子，电极反应也要转移24mol电子，处理0.25molC6H12O6时，电解质溶液中转移6molH＋，D项正确；答案选C。返回三、判断电子移向和离子移向分析时需要把握电池的充放电过程，利用相应的原理加以判断。以放电过程为例，电子移动方向为：负极→外电路→正极；离子移动方向为：阳离子→正极，阴离子→负极。对于涉及离子交换膜的装置，阳离子将透过阳离子交换膜，阴离子将透过阴离子交换膜。√针对练5.据科学网报道，中国科学家开发出的新型电解质能使LiFePO4-Li电池在90℃稳定工作，模拟装置如图所示。已知该电池的总反应为Li＋FePO4===LiFePO4，当该电池放电时，下列说法错误的是A.a极发生还原反应B.Li＋向b极附近迁移C.b极的电极反应式为Li－e－===Li＋D.a极的质量净增14g时转移2mol电子该电池放电时，锂失去电子，作负极，发生氧化反应，则a极为正极，发生还原反应，A正确；该电池放电时，锂离子向正极迁移，即向a极迁移，B错误；负极上锂失去电子生成锂离子，b极的电极反应式为Li－e－===Li＋，C正确；a极的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，净增质量为锂离子质量，1molLi＋为7g，a极净增14g时转移2mol电子，D正确。√针对练6.世界首款石墨烯锂离子电池产品已发布，可在－30℃～80℃环境下工作，电池循环寿命高达3500次左右，充电效率是普通充电产品的24倍。它是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性制作的一种新型二次电池。其工作原理如图所示，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。下列关于该电池的说法不正确的是A.充电时，Li＋移向石墨烯B.充电时，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加3.5gC.放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋D.对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li＋从石墨烯中脱出有利于回收根据LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2得到放电时石墨烯为负极，则充电时，石墨烯为阴极，Li＋移向阴极(石墨烯)，故A正确；充电时，Li＋移向阴极(石墨烯)，电极反应式为C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加0.5mol×7g·mol－1＝3.5g，故B正确；放电时，正极(LiCoO2极)发生的电极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，故C错误；对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li＋从石墨烯中脱出有利于回收，故D正确；综上所述，答案为C。返回四、解析电池工作时的物质变化要深入分析电极质量变化和溶液的pH变化。电池在充放电过程中，电极上会发生氧化还原反应，可能存在物质聚集或缺失，分析时需要结合相应的守恒定理来加以计算。对于电解质溶液的pH变化，则需要关注电极反应时溶液中OH－和H＋的浓度变化。√针对练7.K-O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是A.隔膜允许K＋通过，不允许O2通过B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C.产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水由题图可知，b极上O2转化为KO2，则b极为电池正极，a极为电池负极，K＋通过隔膜由a极向b极迁移，为避免O2氧化K电极，O2不能通过隔膜，A说法正确；放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b极经导线流向a极，充电时，b极接外接电源的正极，b电极为阳极，B说法正确；产生1Ah电量时，生成KO2与消耗O2的物质的量之比为1∶1，故二者质量比为71∶32≈2.22，C说法正确；消耗3.9g钾时，转移0.1mole－，铅酸蓄电池消耗0.1molH2O，其质量为1.8g，D说法错误。针对练8.我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是A.放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B.放电时，溶液中离子的数目增大C.充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化D.充电时，a电极接外电源负极√放电时，a电极为正极，碘得电子变成