2020高考化学大一轮复习 第六章 化学反应与能量 第2节 考点2 化学电源的种类及其工作原理课件

化学反应与能量第六章第二节原电池化学电源考点2化学电源的种类及其工作原理栏目导航01夯实考点03真题体验·直击高考02考点突破04配套训练夯实考点11．一次电池【知识梳理】碱性锌锰电池负极材料：______，电极反应：____________________正极材料：______，电极反应：______________________________________总反应：_____________________________________ZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2碳棒2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2锌银电池负极材料：______，电极反应：________________________正极材料：______，电极反应：______________________________总反应：__________________________________________ZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Ag2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)【答案】Pb(s)－2e－＋SO2－4(aq)===PbSO4(s)PbO2(s)＋2e－＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)===PbSO4(s)＋2H2O(l)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋＋SO2－4(aq)3．燃料电池(1)总反应式的书写：燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，燃烧反应方程式即为燃料电池的总反应方程式，但不同电解质中反应产物不同。(2)正极反应式的书写：正极反应的本质都是O2放电得电子生成O2－离子，电解质溶液酸碱性不同，电极反应式不同。①酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。②碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－。④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。(3)负极反应式的书写：在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。1．判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料()(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长()(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()(6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×【思维深化】2．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。(1)酸性条件总反应式：_____________________________________________________；正极反应式：___________________________________________________；负极反应式：___________________________________________________。(2)碱性条件总反应式：_____________________________________________________；正极反应式：___________________________________________________；负极反应式：___________________________________________________。(3)固体电解质(高温下能传导O2－)总反应式：_____________________________________________________；正极反应式：___________________________________________________；负极反应式：___________________________________________________。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下总反应式：_____________________________________________________；正极反应式：___________________________________________________；负极反应式：___________________________________________________。【答案】(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2＋8H＋＋8e－===4H2OCH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O2O2＋4H2O＋8e－===8OH－CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O(3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O(4)CH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2＋4CO2＋8e－===4CO2－3CH4＋4CO2－3－8e－===5CO2＋2H2O考点突破21．(2018·甘肃兰州一中考前冲刺三模)如图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是()A．正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O燃料电池★★★★B．微生物所在电极区放电时发生还原反应C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．若用该电池给铅蓄电池充电，MnO2电极质量减少8.7g，则铅蓄电池负极增重9.6g【答案】A2．(2018·江苏南京测试)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A．反应CH4＋H2O=====催化剂△3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2OC．电池工作时，CO2－3向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3【答案】D【解析】A项，CH4→CO，则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2－2e－＋CO2－3===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，正确。可充电电池★★★★3．(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClO－4向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO2－3＋CD．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na【答案】D【解析】A项，放电时是原电池，阴离子ClO－4向负极移动，正确；B项，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，正确；C项，放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C，正确；D项，充电时是电解池，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO2－3＋C－4e－===3CO2，错误。4．(2017·安徽江淮十校联考)LiFePO4电池广泛用于电动车。电池反应：FePO4＋Li放电充电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列说法正确的是()选项放电过程充电过程ALi＋向电池的正极迁移化学能转化成电能B可以加入磷酸以提高电解质的导电率阳极的电极反应式为LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋C若正极增加7g，则有NA个电子经电解质由负极流向正极阳极材料的质量不断减少D若有nmolLi＋迁移，则理论负极失去nmol电子阴极的电极反应式为Li＋＋e－===Li【答案】D【解析】充电过程是电能转化成化学能的过程，故A错误；Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，故B错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不能通过电解质，故C错误；负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移nmolLi＋，说明通过电子物质的量为nmol，即Li失去电子nmol，充电时电池的阴极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，故D正确。关于可充电电池三点说明(1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。(2)电极的连接方法，如图所示。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。(3)书写电极方程式时必须首先判断是“充电”还是“放电”。新型化学电源★★★★5．[2018·天津卷，10(3)]O2辅助的Al－CO2电池工作原理如下图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：__________________。电池的正极反应式：6O2＋6e－===6O－26CO2＋6O－2===3C2O2－4＋6O2反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：_________________________。【答案】Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)催化剂2Al＋6CO2===Al2(C2O4)36．(2017·福建厦门一中考前模拟)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是()A．电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为1∶2B．石墨1极发生的电极反应为2CH3OH＋CO－e－===(CH3O)2CO＋H＋C．石墨2极与直流电源正极相连D．H＋由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动【答案】A【解析】通氧气的一极，氧气得到电子生成水，发生还原反应，为阴极，则阳极上是甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应。石墨1极为阳极，阳极上的电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，通入氧气的为阴极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，根据电极反应式，电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为1∶2，故A正确，B错误；石墨2极为阴极，与直流电源负极相连，故C错误；阳离子向阴极移动，故氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，故D错误。