高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量變化 專題課時4 新型化學電源課件 新人教版

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1、專題課時專題課時4新型化學電源新型化學電源 新型化學電源是高考中每年必考的知識點，隨著全球能源逐新型化學電源是高考中每年必考的知識點，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學中的新型電漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學中的新型電源，成為科學家研究的重點方向之一，也成了高考的高頻考點。源，成為科學家研究的重點方向之一，也成了高考的高頻考點。高考中的新型化學電源，有高考中的新型化學電源，有“氫鎳電池氫鎳電池”、“高鐵電池高鐵電池”、“鋅鋅錳堿性電池錳堿性電池”、“海洋電池海洋電池”、“燃料電池燃料電池”、“鋰離子電池鋰離子電池”、“銀鋅電池銀鋅電池”、“紐扣電池紐扣

2、電池”等，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、等，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量電壓穩(wěn)定、比能量(單位質量釋放的能量單位質量釋放的能量)高等特點。由于該類試高等特點。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。雖然題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。雖然該類試題題材新穎，但應用的解題原理還是原電池的知識，只要該類試題題材新穎，但應用的解題原理還是原電池的知識，只要細心分析，實際上得分相對比較容易。細心分析，實際上得分相對比較容易。題型說明題型說明微題型一新型燃料電池的分析與判斷微題型一新型燃料電池的分析與判斷【示例【示例1】 (2015江蘇化學，江蘇化學

3、，10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()題型示例題型示例答案答案D【方法指導】【方法指導】理順書寫燃料電池電極反應式的三大步驟理順書寫燃料電池電極反應式的三大步驟1.先寫出燃料電池總反應式先寫出燃料電池總反應式雖然可燃性物質與氧氣在不同的燃料電池中電極反應不同，雖然可燃性物質與氧氣在不同的燃料電池中電極反應不同，但其總反應方程式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應方程但其總反應方程式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應方程式。由于涉及電解質溶液，所以燃燒產(chǎn)物還可能要與電解質式。由于涉及電解質溶液，所以燃

4、燒產(chǎn)物還可能要與電解質溶液反應，然后再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質溶液反應的方程式溶液反應，然后再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質溶液反應的方程式相加，從而得到總反應方程式。相加，從而得到總反應方程式。3.最后寫出燃料電池負極的電極反應式最后寫出燃料電池負極的電極反應式由于原電池是將氧化還原反應中的氧化反應和還原反應分開由于原電池是將氧化還原反應中的氧化反應和還原反應分開在兩極在兩極(負、正兩極負、正兩極)上發(fā)生，故燃料電池負極的電極反應式上發(fā)生，故燃料電池負極的電極反應式燃料電池總反應式燃料電池正極的電極反應式。在利用燃料電池總反應式燃料電池正極的電極反應式。在利用此法寫出燃料電池負極的電極反應式時一要注意消去

5、總反應此法寫出燃料電池負極的電極反應式時一要注意消去總反應和正極反應中的和正極反應中的O2，二要注意兩極反應式和總反應式電子轉，二要注意兩極反應式和總反應式電子轉移相同。移相同。1.(2015西安八校聯(lián)考西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認為是甲醇燃料電池被認為是21世紀電動汽車世紀電動汽車的最佳候選動力源，其工作原理如圖所示。下列有關敘述正的最佳候選動力源，其工作原理如圖所示。下列有關敘述正確的是確的是()題型精練題型精練A.通氧氣的一極為負極通氧氣的一極為負極B.H從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū)從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū)C.通甲醇的一極的電極反應式為通甲醇的一極的電極反應式為CH3OHH2O6e

6、=CO26HD.甲醇在正極發(fā)生反應，電子經(jīng)過外電路流向負極甲醇在正極發(fā)生反應，電子經(jīng)過外電路流向負極解析解析通氧氣的一極發(fā)生還原反應，為正極，通氧氣的一極發(fā)生還原反應，為正極，A項錯誤；項錯誤；H從從負極區(qū)通過交換膜移向正極區(qū)，負極區(qū)通過交換膜移向正極區(qū)，B項錯誤；通甲醇的一極為負項錯誤；通甲醇的一極為負極，發(fā)生氧化反應：極，發(fā)生氧化反應：CH3OHH2O6e=CO26H，C項正確；甲醇在負極上發(fā)生反應，電子由負極經(jīng)外電路流向正項正確；甲醇在負極上發(fā)生反應，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，極，D項錯誤。項錯誤。答案答案C解析解析A項沒有注明標準狀況，錯誤；質子應由負極移向正極，項沒有注明標準狀況，

7、錯誤；質子應由負極移向正極，B錯誤；正極的電極反應式為錯誤；正極的電極反應式為2O28H8e=4H2O，D錯錯誤。誤。答案答案C3.氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨水式燃料電池工作原理：水式燃料電池工作原理：(1)氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇_(填填“酸性酸性”、“堿性堿性”或或“中性中性”)溶液。溶液。(2)空氣在進入電池裝置前需要通過過濾器除去的氣體是空氣在進入電池裝置前需要通過過濾器除去的氣體是_。(3)氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體氨氣燃料電池的反應是氨氣與

8、氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池的電極總反應是和水，該電池的電極總反應是_，正極的電極，正極的電極反應式是反應式是_。解析解析氨氣為堿性氣體，會與氨氣為堿性氣體，會與CO2反應，由此可回答反應，由此可回答(1)(2)問。問。由信息和所含元素可知無毒氣體是氮氣，在燃料電池中，燃料由信息和所含元素可知無毒氣體是氮氣，在燃料電池中，燃料為負極，氧氣為正極，根據(jù)堿性環(huán)境可知，正極反應式為為負極，氧氣為正極，根據(jù)堿性環(huán)境可知，正極反應式為O24e 2H2O=4OH。答案答案(1)堿性堿性(2)CO2(3)4NH3 3O2=2N2 6H2O3O212e 6H2O=12OH(或或O2 4e 2H2O=

9、4OH)【題型模板】【題型模板】微題型二可充電電池微題型二可充電電池題型示例題型示例思維提示思維提示A項，在原電池內(nèi)部，陽離子應移向正極；二次電項，在原電池內(nèi)部，陽離子應移向正極；二次電池充電過程為電解的過程，陰極發(fā)生還原反應，池充電過程為電解的過程，陰極發(fā)生還原反應，B項正確；項正確；C項，項，比能量是指這種電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，當比能量是指這種電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，當二者質量相同時，轉移電子的物質的量不相等，即比能量不同；二者質量相同時，轉移電子的物質的量不相等，即比能量不同；D項，左邊裝置已經(jīng)是放完電的電池，應為鋰硫電池給鋰離子項，左邊裝置已經(jīng)是放完電的電

10、池，應為鋰硫電池給鋰離子電池充電。電池充電。答案答案B【方法歸納】【方法歸納】可充電電池電極反應式的書寫技巧可充電電池電極反應式的書寫技巧書寫可充電電池電極反應式時，一般都是先書寫放電的電極反書寫可充電電池電極反應式時，一般都是先書寫放電的電極反應式。書寫放電時的電極反應式時，一般要遵守三個步驟：第應式。書寫放電時的電極反應式時，一般要遵守三個步驟：第一，先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數(shù)目，找出參與一，先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數(shù)目，找出參與負極和正極反應的物質；第二，寫出一個比較簡單的電極反應負極和正極反應的物質；第二，寫出一個比較簡單的電極反應式式(書寫時一定要注意電極產(chǎn)物

11、是否與電解質溶液反應書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質溶液反應)；第三，；第三，在電子守恒的基礎上，總反應式減去寫出的電極反應式即得另在電子守恒的基礎上，總反應式減去寫出的電極反應式即得另一電極反應式。一電極反應式。充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應為放電時的正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放極反應為放電時的正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放電時的負極反應的逆過程。根據(jù)正確書寫的電極反應式，可順電時的負極反應的逆過程。根據(jù)正確書寫的電極反應式，可順利判斷各電極周圍溶液利判斷各電極周圍溶液pH的變化。的變化

12、。1.(2015昆明二模昆明二模)利用碳納米管能夠吸附氫氣，設計一種新型利用碳納米管能夠吸附氫氣，設計一種新型二次電池，其裝置如圖所示。關于該電池的敘述不正確的是二次電池，其裝置如圖所示。關于該電池的敘述不正確的是()題型精練題型精練A.電池放電時電池放電時K移向正極移向正極B.電池放電時負極反應為：電池放電時負極反應為：H22e2OH=2H2OC.電池充電時鎳電極上電池充電時鎳電極上NiOOH轉化為轉化為Ni(OH)2D.電池充電時碳納米管電極與電源的負極相連電池充電時碳納米管電極與電源的負極相連解析解析本題考查二次電池的反應原理，意在考查考生對原電池本題考查二次電池的反應原理，意在考查考生

13、對原電池原理和電解原理的理解和綜合應用能力。原電池放電時，陽離原理和電解原理的理解和綜合應用能力。原電池放電時，陽離子向正極移動，子向正極移動，A項正確；該電池中項正確；該電池中H2在負極上失電子，發(fā)生在負極上失電子，發(fā)生氧化反應，因電解質溶液為堿性溶液，故氧化反應，因電解質溶液為堿性溶液，故OH參與反應，參與反應，B項項正確；放電時，正極正確；放電時，正極(鎳電極鎳電極)上發(fā)生化合價降低的還原反應，上發(fā)生化合價降低的還原反應，即由即由NiOOH轉化為轉化為Ni(OH)2，充電時正好相反，由，充電時正好相反，由Ni(OH)2轉化轉化為為NiOOH，C項錯誤；充電時，該新型二次電池在外加電流的項

14、錯誤；充電時，該新型二次電池在外加電流的作用下，碳納米管電極上發(fā)生還原反應，故碳納米管電極作陰作用下，碳納米管電極上發(fā)生還原反應，故碳納米管電極作陰極，與電源負極相連，極，與電源負極相連，D項正確。項正確。答案答案C解析解析充電時是電解池，是將電能轉化為化學能，放電時是原充電時是電解池，是將電能轉化為化學能，放電時是原電池，是將化學能轉化為電能，電池，是將化學能轉化為電能，A項正確；放電時，負極反應式項正確；放電時，負極反應式為：為：Lie=Li，B項錯誤；充電時，陽離子向陰極移動，項錯誤；充電時，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負陰離子向陽極移動，放電時

15、，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，極移動，C項錯誤；沒有給出氣體所處的狀態(tài)，無法計算出項錯誤；沒有給出氣體所處的狀態(tài)，無法計算出SO2的體積，的體積，D項錯誤。項錯誤。A3.(選做選做)(2015寧波十校聯(lián)考寧波十校聯(lián)考)水系鋰電池具有安全、環(huán)保和價格水系鋰電池具有安全、環(huán)保和價格低廉等優(yōu)點。以釩酸鈉低廉等優(yōu)點。以釩酸鈉(NaV3O8)為正極材料的電極反應式為為正極材料的電極反應式為NaV3O8xLixe=NaLixV3O8，該電池示意圖如圖所示。，該電池示意圖如圖所示。下列說法不正確的是下列說法不正確的是()A.放電時，負極的電極反應式：放電時，負極的電極反應式：Lie=LiB.充電過程

16、中充電過程中Li從陽極向陰極遷移從陽極向陰極遷移C.充電過程中陽極的電極反應式為充電過程中陽極的電極反應式為NaLixV3O8xe=NaV3O8xLi，NaLixV3O8中釩的化合價發(fā)生變化中釩的化合價發(fā)生變化D.該電池可以用硫酸鈉溶液作電解質溶液該電池可以用硫酸鈉溶液作電解質溶液解析解析放電時是原電池，電池的負極發(fā)生氧化反應，放電時是原電池，電池的負極發(fā)生氧化反應，A正確；正確；充電時是電解池，充電過程中陽離子從陽極向陰極遷移，充電時是電解池，充電過程中陽離子從陽極向陰極遷移，B正正確；充電過程中陽極發(fā)生氧化反應，確；充電過程中陽極發(fā)生氧化反應，C正確；鋰能與水反應，正確；鋰能與水反應，該電

17、池不能用硫酸鈉溶液作電解質溶液，該電池不能用硫酸鈉溶液作電解質溶液，D錯誤。錯誤。答案答案D【思維模型】【思維模型】微題型三其他新型、高效環(huán)保電池微題型三其他新型、高效環(huán)保電池【示例【示例3】 (2015課標全國課標全國，11)微生物電池是指在微生物的微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是下列有關微生物電池的說法錯誤的是()題型示例題型示例A.正極反應中有正極反應中有CO2生成生成B.微生物促進了反應中電子的轉移微生物促進了反應中電子的轉移C.質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極

18、區(qū)質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應為電池總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O思維提示思維提示由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應，將化學能轉化為電能，發(fā)生氧化還原反應，將化學能轉化為電能，B正確；正確；氧氣在正極反應，由于質子交換膜只允許氧氣在正極反應，由于質子交換膜只允許H通過，則正極反應通過，則正極反應為：為：O24e4H=2H2O，沒有，沒有CO2生成，生成，A項錯誤；負極項錯誤；負極發(fā)生反應：發(fā)生反應：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在負在負極區(qū)生成，移向正

19、極區(qū)，在正極被消耗，極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項正確；總反應為：項正確；總反應為：C6H12O66O2=6CO26H2O，D項正確。項正確。答案答案A1.熱電池是一種可長期儲備電能的電池，高氯酸鉀廣泛用于熱熱電池是一種可長期儲備電能的電池，高氯酸鉀廣泛用于熱電池。鐵和高氯酸鉀反應提供的能量使鹽熔化導電，從而激電池。鐵和高氯酸鉀反應提供的能量使鹽熔化導電，從而激活電池。鐵和高氯酸鉀的熱電池反應為活電池。鐵和高氯酸鉀的熱電池反應為KClO4(s)4Fe(s)=KCl(s)4FeO(s)H。下列說法正確的是。下列說法正確的是()題型精練題型精練A.H0且參與反應的高氯酸鉀越多，其值越小且

20、參與反應的高氯酸鉀越多，其值越小B.在該熱電池中，鐵為負極，發(fā)生還原反應在該熱電池中，鐵為負極，發(fā)生還原反應C.正極反應式為正極反應式為KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l)D.生成生成1 mol FeO時轉移時轉移8 mol電子電子解析解析該反應為放熱反應，故該反應為放熱反應，故H0，對于一個固定的化學反，對于一個固定的化學反應方程式，其應方程式，其H與反應物的多少無關，與反應物的多少無關，A項錯誤；鐵元素的化項錯誤；鐵元素的化合價升高，在反應中發(fā)生氧化反應，作負極，合價升高，在反應中發(fā)生氧化反應，作負極，B項錯誤；項錯誤；KClO4中氯元素化合價降低，在正極發(fā)生還原反應，故正極反中

21、氯元素化合價降低，在正極發(fā)生還原反應，故正極反應式為應式為KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l)，C項正確；鐵元素項正確；鐵元素的化合價由的化合價由0價升高到價升高到2價，故生成價，故生成1 mol FeO時轉移時轉移2 mol電電子，子，D項錯誤。項錯誤。答案答案C2.(2015太原模擬太原模擬)鋅溴液流電池是一種新型電化學儲能裝置鋅溴液流電池是一種新型電化學儲能裝置(如如圖所示圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質儲罐和電池間，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是不斷循環(huán)。下列說法不正確的是()A.放電時負極的電極反應式為放電時負極的電極反應

22、式為Zn2e=Zn2B.充電時電極充電時電極a連接電源的負極連接電源的負極C.陽離子交換膜可阻止陽離子交換膜可阻止Br2與與Zn直接發(fā)生反應直接發(fā)生反應D.放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大解析解析本題考查了電化學知識，意在考查考生的識圖能力和分析本題考查了電化學知識，意在考查考生的識圖能力和分析判斷能力。由題知電解液為溴化鋅水溶液，結合電解裝置圖分析判斷能力。由題知電解液為溴化鋅水溶液，結合電解裝置圖分析可知充電時左側電極上發(fā)生氧化反應：可知充電時左側電極上發(fā)生氧化反應：2Br2e=Br2，則左，則左側電極為陽極，充電時電極側電極為陽極，充電時電極a

23、連接電源的正極；充電時右側電極上連接電源的正極；充電時右側電極上發(fā)生還原反應：發(fā)生還原反應：Zn22e=Zn，則右側電極為陰極，充電時，則右側電極為陰極，充電時電極電極b連接電源的負極，連接電源的負極，B選項錯誤。該電池放電時負極反應為充選項錯誤。該電池放電時負極反應為充電時陰極反應的逆反應，即電時陰極反應的逆反應，即Zn2e=Zn2，A選項正確。陽離選項正確。陽離子交換膜只允許陽離子通過，可阻止子交換膜只允許陽離子通過，可阻止Br2與與Zn直接發(fā)生反應，直接發(fā)生反應，C選選項正確。項正確。該電池放電時正極反應為充電時陽極反應的逆反應，即為該電池放電時正極反應為充電時陽極反應的逆反應，即為Br

24、22e=2Br，放電時作原電池，原電池陽離子向正極移動，陰，放電時作原電池，原電池陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，且該裝置使用了陽離子交換膜，其只允許陽離子向負極移動，且該裝置使用了陽離子交換膜，其只允許陽離子通過，即左側電極上生成了離子通過，即左側電極上生成了Br，同時，同時Zn2不斷移向左側不斷移向左側電極區(qū)，所以放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大，電極區(qū)，所以放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大，D選項正確。選項正確。答案答案B【思維模型】【思維模型】電極反應式書寫與判斷的三個步驟電極反應式書寫與判斷的三個步驟步驟一：步驟一：負極失去電子發(fā)生氧化反應；正極上，溶液中陽離子負極失去電子發(fā)生氧化反應；正極上，溶液中陽離子(或氧化性強的離子或氧化性強的離子)得到電子，發(fā)生還原反應，充電時則正好得到電子，發(fā)生還原反應，充電時則正好相反；相反；步驟二：步驟二：兩電極轉移電子數(shù)守恒，符合正極反應加負極反應等兩電極轉移電子數(shù)守恒，符合正極反應加負極反應等于電池反應的原則；于電池反應的原則；步驟三：步驟三：注意電極產(chǎn)物是否與電解質溶液反應，若反應，一般注意電極產(chǎn)物是否與電解質溶液反應，若反應，一般要將電極反應和電極產(chǎn)物與電解質溶液發(fā)生的反應合并。要將電極反應和電極產(chǎn)物與電解質溶液發(fā)生的反應合并。