2016《创新设计》高考化学大一轮复习(江苏专用)配套课件6-4新型化学电源

题型一题型二题型三综合课时4新型化学电源题型一题型二题型三【题型说明】高考命题中常见的新型化学电池有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“钮扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量或单位体积所能释放的能量)高等特点。取材于新型化学电源的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫，实际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力。题型一题型二题型三A．a为CH4，b为CO2B．CO2－3向正极移动C．此电池在常温时也能工作D．正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3[题型示例]【示例1】(2015·苏锡常镇调研)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是()。新型燃料电池的分析与判断题型一题型二题型三思路点拨由从电子在电路中的流向可以确定左边电极是负极，所以a处通入的就是燃料甲烷，则右边电极是正极，充入的是氧化剂，从出去的氮气可以看出，该氧化剂就是空气，A不正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以CO2－3向负极移动，B错误；此电池是用熔融碳酸盐作电解质，只能是在高温下进行工作，C不正确；正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，D正确。答案D题型一题型二题型三【方法指导】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤1．先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。题型一题型二题型三2．再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极都是O2得到电子发生还原反应，由于电解质溶液的酸碱性不同电池正极的电极反应也不相同。当电解质为碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。题型一题型二题型三3．最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。题型一题型二题型三[题组精练]1．美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，用质子(H＋)溶剂，在200°C左右时供电。电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如下，下列说法正确的是()。A．a极为电池的正极B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极C.电池正极的电极反应为：4H＋＋O2＋4e－===2H2OD．电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移答案C题型一题型二题型三2．(2014·镇江一调)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图，有关说法正确的是()。A．电池工作时，Na＋向负极移动B．电子由电极2经外电路流向电极1C．电池总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2OD．电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O题型一题型二题型三解析电极1的变化是NH3→N2，电极反应是2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，电极2的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应式是4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，Na＋向电极2移动，电子由电极1经外电路流向电极2。答案C题型一题型二题型三3．氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：题型一题型二题型三(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是_______________________。(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是________________，正极的电极反应式是______________________。题型一题型二题型三解析氨气为碱性气体，会与CO2反应，由此可回答(1)(2)问。由信息和所含元素可知无毒气体是氮气，在燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，根据碱性环境可知，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。答案(1)碱性(2)CO2(3)4NH3＋3O2===2N2＋6H2O3O2＋12e－＋6H2O===12OH－(或O2＋4e－＋2H2O===4OH－)题型一题型二题型三【题型模板】题型一题型二题型三[题型示例]【示例2】(2014·天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S有关上述两种电池说法正确的是()。A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C．理论上两种电池的比能量相同D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电可充电电池的分析判断题型一题型二题型三思路点拨A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B项正确；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。答案B题型一题型二题型三【归纳总结】可充电电池电极反应式的书写技巧书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。题型一题型二题型三充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液pH的变化。题型一题型二题型三[题组精练]1．(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO－2下列说法正确的是()。A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移题型一题型二题型三C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液解析充电时，电池正极发生氧化反应，A项正确；充电时OH－离子从阴极向阳极移动，B项错误；充电时阴极的电极反应式为：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，则水中的H被电极上的e－还原，C项错误；由题中提示反应可知，氨水能与电极材料NiOOH反应，干扰电池总反应，故不能作电池的电解质溶液，D项错误。答案A题型一题型二题型三2．高铁电池是电动汽车首选的电池之一，该电池的工作原理为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列关于该电池的说法中正确的是()。A．放电时，高铁酸钾在负极上发生氧化反应B．放电时，正极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2C．充电时，电解质溶液的pH减小D．充电时，每生成1mol高铁酸钾转移3mol电子答案CD题型一题型二题型三3．镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(M为储氢合金，电解质为KOH)，下列说法不正确．．．的是()。A．充电过程中，阴极发生的反应为H2O＋M＋e－===MH＋OH－B．储氢合金位于电池的负极C．放电时，OH－向电池的负极移动D．充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中题型一题型二题型三解析D项，充电是电能转化为化学能的过程。答案D题型一题型二题型三【思维建模】题型一题型二题型三[题型示例]【示例3】(2010·江苏，11)如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()。A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化其他新型、高效环保电池题型一题型二题型三思路点拨太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达，实现了电能与机械能的转化。在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了电能与化学能的转化。在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A项错误；氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B项错误；装置X可电解水生成H2和O2，C项正确；无论是原电池还是电解池都不可能实现化学能与电能的完全转化，D项错误。答案C题型一题型二题型三【归纳点拨】电子的流向和溶液中离子的流向判断方法：外电路电子流向与电流相反，从负极流向正极；电源内电路即电解质溶液，阳离子流向与电流方向相同，流向正极，阴离子流向与电流方向相反，流向负极。题型一题型二题型三[题组精练]1．(2015·南京调研)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()。题型一题型二题型三A．充电时电极a连接电源的负极B．放电时负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应题型一题型二题型三解析由题意可知，自发进行的氧化还原反应Zn＋Br2===ZnBr2为原电池反应，则其逆向反应即为电解(即充电)过程的反应，所以充电时电极a是将溴离子转化为溴单质，即发生了氧化反应，应为电解池的阳极，所以a接电源的负极，A不正确，负极发生氧化反应锌失去电子，B正确；放电时会生成溴离子，Zn2＋通过阳离子交换膜进入负极区，所以储罐中溶液离子浓度增大，C正确；阳离子交换膜只能让阳离子通过，不可能让分子或阴离子通过，所以可达到阻止溴与锌直接发生反应的目的，D正确。答案A题型一题型二题型三2.某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()。A．电池工作时Na＋从b极区移向a极区B．每消耗3molH2O2，转移3mole－C．b极上的电极反应式为：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2OD．a极上的电极反应式为：BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O题型一题型二题型三解析该电池工作时，a极电极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O；b极电极反应式为4H2O2＋8e－===8OH－；随着不断放电，a极负电荷减少，b极负电荷增多，故Na＋从a极区移向b极区；每消耗3molH2O2转移6mole－，故A、B、C错误，D正确。答案D题型一题型二题型三3．Li­SOCl2电池可用于心脏起博器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为__________，发生的电极反应