山东专用2021高考化学一轮复习第一篇热点微专题7利用电池工作原理攻克新型电池课件

复习课件山东专用2021高考化学一轮复习第一篇热点微专题7利用电池工作原理攻克新型电池课件1热点微专题7利用电池工作原理攻克新型电池

【典题示例】【典例】(2020·天津等级考·11)熔融钠-硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5～3,难溶于熔融硫)。下列说法错误的是 (

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A.Na2S4的电子式为B.放电时正极反应为xS+2Na++2e-====Na2SxC.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池【解析】选C。Na2S4为离子化合物,构成离子为Na+、,电子式为

,A项正确;根据电池总反应,放电时正极上S发生还原反应,且Na+向正极移动参与反应,电极反应为xS+2Na++2e-====Na2Sx,B项正确;Na为电池的负极,S为电池的正极,C项错误;根据电池总反应及示意图,可知该电池是以Na-β-Al2O3为隔膜的二次电池,D项正确。【核心归纳】1.一张图读懂原电池工作原理

(1)电子流向:从负极流出沿导线进入正极。(2)电流方向:从正极沿导线流向负极。(3)离子迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。2.新型化学电源中电极反应式的书写【模拟演练】1.(2020·潍坊模拟)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池,其工作原理示意图如图。已知电池反应:Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法正确的是 (

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A.电池放电过程中,NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势B.电池放电时,正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa++xe-====NaMnO2C.电池充电时,外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极D.电池充电时,Na+由石墨烯/Al电极移向NaMnO2/Al电极【解析】选B。放电时,NaMnO2/Al为正极,石墨烯/Al为负极,所以NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al上的电势,故A错误;电池放电时,NaMnO2/Al为正极,正极上Na1-xMnO2得电子发生还原反应生成NaMnO2,电极反应为Na1-xMnO2+xNa++xe-====NaMnO2,故B正确;充电时,阴极与外加电源负极相接,所以外接电源的负极连接石墨烯/Al电极,故C错误;充电时,阳极与外加电源正极相接,阴极与外加电源负极相接,阳离子移向阴极,所以Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极,故D错误。2.用特殊电极材料制作的新型二次电池,放电时发生如图所示的电极反应,下列说法正确的是 (

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A.A为原电池的负极,失去电子,发生氧化反应B.B上发生的电极反应为CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-====CH2OHCOCH2OH+2H+C.若通过交换膜的离子是,则B上发生的电极反应为CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-+2====CH2OHCOCH2OH+2H2O+2CO2D.若A处产生的CO和H2的物质的量之比为1∶3,则B处消耗丙三醇的物质的量为4mol【解析】选C。该新型原电池中,A电极为正极,B电极为负极,正极发生得电子的还原反应,负极发生失电子的氧化反应,故A错误;B电极为负极,碱性条件下CH2OH(CHOH)CH2OH发生氧化反应,反应式为CH2OH(CHOH)CH2OH+2OH--2e-====CH2OHCOCH2OH+2H2O,故B错误;B电极为负极,丙三醇失去电子生成CH2OHCOCH2OH,若通过交换膜的离子是,B上发生的电极反应为CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-+2====CH2OHCOCH2OH+2H2O+2CO2,故C正确;A处产生的CO和H2的物质的量分别为kmol、3kmol,由CO2+7H2O+8e-====CO+3H2+8OH-可知转移电子8mol,CH2OH(CHOH)CH2OH+2OH--2e-====CH2OHCOCH2OH+2H2O,所以B处消耗丙三醇的物质的量为4kmol,可能为4mol,故D错误。3.(2020·珠海模拟)一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如图,写出该电池充电时的阳极电极反应式:____________。

【解析】由图可知,充电时LiFePO4失去电子,生成Li+,故充电时阳极电极反应式为LiFePO4-xe-====Li(1-x)FePO4+xLi+。答案:LiFePO4-xe-====Li(1-x)FePO4+xLi+【加固训练】

1.(2020·长沙模拟)由于共生工程的应用,利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为2SO2+O2+2H2O====2H2SO4,该电池电动势为1.06V。实际过程中,将SO2通入电池的___极(填“正”或“负”),写出负极反应式_________________________________________________________________。

【解析】利用发电厂产生的SO2制成自发电池,其电池反应方程式为2SO2+O2+2H2O====2H2SO4,原电池反应是负极发生氧化反应,正极发生还原反应,依据元素化合价变化可知,二氧化硫中硫元素化合价升高,失去电子发生氧化反应,过程中,将SO2通入电池的负极,电极反应为SO2+2H2O-2e-====+4H+。答案:负SO2+2H2O-2e-====+4H+2.(2020·武汉模拟)三甲胺是鱼腥臭的主要来源,是判断海水鱼类鲜度的化学指标之一。通过传感器产生的电流强度可以监测水产品中三甲胺的含量,一种燃料电池型三甲胺气体传感器的原理如图所示。外电路的电流方向为________(填“a→b”或“b→a”),负极的电极反应式为_______________。

【解析】该电池为燃料电池,a电极上氧气得电子发生还原反应,b电极上三甲胺失电子发生氧化反应,则a为正极,b为负极,原电池中电子从负极流向正极即从b流向a,电流的方向与电子的移动方向相反,则外电路电流的方向为a→b;电解质溶液为酸性,结合图示,负极的电极反应式为2N(CH3)3-42e-+12H2O====N2↑+6CO2↑+42H+。答案:a→b

2N(CH3)3-42e-+12H2O====N2↑+6CO2↑+42H+休息时间到啦同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一下眼睛，看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体不好哦~热点微专题7利用电池工作原理攻克新型电池1.中国科学院大连化学物理研究所的研究团队创新性提出锌碘单液流电池的概念,实现锌碘单液流中电解液的利用率近100%,其原理如图所示。下列说法正确的是 (

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A.放电时A电极反应式为Zn+2e-====Zn2+B.放电时电解质储罐中离子总浓度减小C.M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜D.充电时A极增重65g,C区增加离子数为2NA【解析】选C。放电时,B电极为正极,I2得到电子生成I-,电极反应式为I2+2e-====2I-,A电极是负极,电极反应式为Zn-2e-====Zn2+,故A错误;放电时,左侧即负极,电极反应式为Zn-2e-====Zn2+,右侧是正极,电极反应式为I2+2e-====2I-,所以储罐中的离子总浓度增大,故B错误;离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生自放电,负极区生成Zn2+,正电荷增加,正极区生成I-,负电荷增加,则Cl-通过M膜进入负极,K+通过N膜进入正极,所以M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜,故C正确;充电时,A极反应式Zn2++2e-====Zn,A极增重65g转移2mol电子,所以C区增加2molK+、2molCl-,离子总数为4NA,故D错误。【加固训练】1.垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能,其原理如图所示。下列说法正确的是 (

)A.电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极B.放电过程中,正极附近pH变小C.若1molO2参与电极反应,有4molH+穿过质子交换膜进入右室D.负极电极反应为H2PCA+2e-====PCA+2H+【解析】选C。A项,右侧电极上O2被还原生成H2O,为正极,故电流由右侧正极经过负载后流向左侧负极,错误;B项,放电过程中,正极O2得电子与质子结合产生水,c(H+)减小,pH变大,错误;C项,若1molO2参与电极反应,有4molH+穿过质子交换膜进入右室,生成2mol水,正确;D项,原电池负极发生氧化反应失去电子,错误。2.H2是一种绿色能源,如图装置电解水(添加少量烧碱)制备H2和O2。下列说法错误的是 (

)A.关闭K1时,电极1收集H2且电极1附近NaOH溶液浓度减小B.关闭K2时,阴极反应为NiOOH+H2O+e-====Ni(OH)2+OH-C.NaOH增强导电性,可以用稀硫酸(或盐酸)替代烧碱D.若电极2收集到11200mL气体(标准状况),则转移2mol电子【解析】选C。关闭K1时,电极1为阴极、电极3为阳极,阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-====NiOOH+H2O,水量增多,电极1附近NaOH溶液浓度减小,故A正确;关闭K2时,电极2为阳极、电极3为阴极,阴极反应式为NiOOH+H2O+e-====Ni(OH)2+OH-,故B正确;若用稀硫酸(或盐酸)替代烧碱,则NiOOH、Ni(OH)2均能与酸反应,且可能在阳极发生氧化反应,故C错误;电极2收集O2,电极反应式为4OH--4e-====O2↑+2H2O,收集O211200mL即收集0.5molO2时,转移电子2mol,故D正确。2.(2020·广州模拟)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应:H2S+O2====H2O2+S,已知甲池中发生反应:下列说法正确的是 (

)A.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ+2H+-2e-====H2AQB.乙池溶液中发生的反应为H2S+====3I-+S↓+2H+C.该装置中电能转化为光能D.H+从甲池移向乙池【解析】选B。甲池中碳棒是正极,该电极上发生得电子的还原反应,即AQ+2H++2e-====H2AQ,A错误;在乙池中,硫化氢失电子生成硫单质,得电子生成I-,发生的反应为H2S+====3I-+S↓+2H+,B正确;根据图中信息知道是将光能转化为电能的装置,C错误;该装置是原电池装置,原电池中阳离子移向正极,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,D错误。3.(2020·攀枝花模拟)水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好,有着巨大的市场前景。某钠离子电池工作原理如图,电池总反应为2NaFePO4F+Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+NaTi2(PO4)3。下列说法错误的是 (

)A.充电时,a接电源正极B.放电时,溶液中的Na+在NaFePO4F电极上得电子被还原C.充电时,阴极上的电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-====Na3Ti2(PO4)3D.理论上,该电池在充电或放电过程中溶液中的c(Na+)不变【解析】选B。2NaFePO4F+Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+NaTi2(PO4)3,分析方程式得出NaFePO4F变为Na2FePO4F,Fe化合价降低,发生还原反应,该物质作原电池的正极,Na3Ti2(PO4)3变为NaTi2(PO4)3,Ti化合价升高,发生氧化反应,该物质作原电池的负极。放电时a为正极,因此充电时,a接电源正极,故A正确;放电时,溶液中的Na+不放电,而是NaFePO4F中Fe得电子被还原,故B错误;阴极主要是NaTi2(PO4)3得到电子,因此阴极上的电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-====Na3Ti2(PO4)3,故C正确;根据溶液中电荷守恒关系,理论上,该电池在充电或放电过程中溶液中的c(Na+)不变,故D正确。4.据X-MOL报道:RobertPipes等设计的添加PDS()的Li-CO2电池,正极物质转化原理如图所示。下列说法错误的是 (

)A.PDS起增强导电性作用B.负极反应式为Li-e-====Li+C.电池总反应为4Li+3CO2====2Li2CO3+CD.正极上发生的反应之一为【解析】选A。PDS是非电解质,不能导电,起收集二氧化碳的作用,故A错误;原电池中Li作负极,Li失电子发生氧化反应生成锂离子,电极反应式为2Li-2e-====2Li+,故B正确;负极电极反应式为2Li-2e-====2Li+,正极电极反应式为3CO2+4e-====C+2,总方程式:4Li+3CO2====2Li2CO3+C,故C正确;由图象知道第一步反应:+2CO2+2e-====2,故D正确。5.(2020·郑州模拟)如图是通过Li-CO2电化学技术实现储能系统和CO2固定策略的示意图。储能系统使用的电池组成为钌电极/CO2饱和-LiClO4-(CH3)2SO(二甲基亚砜)电解液/锂片,下列说法不正确的是 (

)A.Li-CO2电池电解液为非水溶液B.CO2的固定中,转移4mole-生成1mol气体C.钌电极上的电极反应式为2Li2CO3+C-4e-====4Li++3CO2↑D.通过储能系统和CO2固定策略可将CO2转化为固体产物C【