2023届新高考化学选考一轮总复习学案-热点9　新型化学电源

热点9新型化学电源题型一新型燃料电池[典例1](2021·金丽衢十二校联考)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:下列说法错误的是()A.加入HNO3降低了正极反应的活化能B.电池工作时正极区溶液的pH减小C.1molCH3CH2OH被完全氧化时有3molO2被还原D.正极附近的溶液中会发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3解析:乙醇燃料电池中,通入乙醇的一极为负极,电极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,通入氧气的一极为正极,由工作原理图可知,正极反应式为HNO3+3e-+3H+NO↑+2H2O,4NO+3O2+2H2O4HNO3,两者加合可得O2+4e-+4H+2H2O,则HNO3在正极起催化作用,据此分析解答。A.由分析知,HNO3在正极起催化作用,则加入HNO3降低了正极反应的活化能,正确;B.电池工作时正极区的总反应为O2+4e-+4H+2H2O,则溶液中氢离子浓度减小,pH增大,错误;C.根据得失电子守恒可知,1molCH3CH2OH被完全氧化时,转移12mol电子,则有3molO2被还原,正确;D.由分析知,正极附近会发生反应HNO3+3e-+3H+NO↑+2H2O,4NO+3O2+2H2O4HNO3,正确。答案:B1.新型燃料电池的分析模板2.解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正、负极,同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。[对点精练1]镁—次氯酸盐燃料电池具有比能量高、安全方便等优点,该电池主要工作原理如图所示,关于该电池的叙述不正确的是(D)A.铂合金为正极,附近溶液的碱性增强B.电池工作时,OH-向镁合金电极移动C.电池工作时,需要不断添加次氯酸盐以保证电解质的氧化能力D.若电解质溶液为H2O2、硫酸和NaCl的混合液,则正极反应为H2O2+2e-2OH-解析:从题图中可以看出,ClO-在铂合金电极转化为Cl-,得电子,则铂合金电极为正极,镁合金电极为负极。A.铂合金为正极,电极反应为ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-,附近溶液的碱性增强,正确;B.电池工作时,镁合金电极反应为Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,所以OH-向镁合金电极移动,正确;C.电池工作时,ClO-不断消耗,浓度不断减小,氧化能力不断减弱,所以需要不断添加次氯酸盐,正确;D.若电解质溶液为H2O2、硫酸和NaCl的混合液,则正极反应为H2O2+2e-+2H+2H2O,不正确。[对点精练2]HCOOH燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(C)A.放电时K+通过隔膜向左迁移B.正极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2C.放电过程中需补充的物质X为硫酸D.每转移0.4mol电子,理论上消耗标准状况下1.12LO2解析:由装置图可以看出,左边电极为该燃料电池的负极,右边电极为正极,放电时K+向正极移动,应该向右迁移,A错误;正极电极反应式为Fe3+得电子变为Fe2+,B错误;右室出来的物质是硫酸钾,可知物质X中含有硫酸根离子,同时Fe3+在酸性条件下存在,需要消耗氧气得电子生成的氢氧根离子,故物质X为硫酸,C正确;每转移0.4mol电子,理论上需要消耗0.1mol氧气,标准状况下体积是2.24L,D错误。题型二新型可充电电池[典例2](2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示:下列说法错误的是()A.放电时,N极为正极B.放电时,左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时,M极的电极反应式为Zn2++2e-ZnD.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过解析:在题给原电池中,活泼金属锌作负极,则N极为正极,A正确;放电时,左侧锌放电产生Zn2+,贮液器中ZnBr2浓度不断增大,B错误;充电时,M极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-Zn,C正确;放电时,Br-通过隔膜进入溶液中与Zn2+结合,充电时Zn2+通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积,D正确。答案:B1.可充电电池的解题模板因此,充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极,正接正后作阳极”。2.可充电电池题目的解答方法(1)可充电电池有放电和充电两个过程,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆过程,放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆过程。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。[对点精练3](2021·浙江1月选考)镍镉电池是二次电池,其工作原理示意图如下(L为小灯泡,K1、K2为开关,a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是(C)A.断开K2、合上K1,镍镉电池能量转化形式:化学能→电能B.断开K1、合上K2,电极A为阴极,发生还原反应C.电极B发生氧化反应过程中,溶液中KOH浓度不变D.镍镉二次电池的总反应式:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2解析:A.断开K2、合上K1,该装置为“原电池”,化学能转化为电能,正确;B.断开K1、合上K2,电极A与电源负极相连,为阴极,发生还原反应,正确;C.由题图可知,电极B发生氧化反应时,溶液中OH-的浓度发生变化,错误;D.由题图可知,镍镉二次电池的总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,正确。[对点精练4]LiFePO4二次电池具有安全性能高、热稳定性好等优点,应用于新能源汽车。电池反应为Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C,石墨层和过渡金属氧化物为电极,离子导体由锂盐掺杂在液态的有机溶剂中形成(原理如图)。下列说法错误的是(A)A.放电时,电流由石墨层经外电路流向过渡金属氧化物B.放电时,正极电极反应式:Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4C.充电时,阴极电极反应式:xLi++6C+xe-LixC6D.充电时,Li+向石墨层电极移动,若电路中通过1mol电子,石墨层电极质量增加7g解析:由原理图和电池反应可知,石墨层为电池放电时的负极,过渡金属氧化物为正极,故放电时,电流由正极流向负极,即由过渡金属氧化物流向石墨层,A错误;放电时,正极Li1-xFePO4得电子生成LiFePO4,