2021届高考化学一轮复习第9章电化学基础高考热点课7高考中的新型化学电源教学案新人教版 11页

高考中的新型化学电源 命题分析：以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理是高考的热点；涉及的新型化学电源种类繁多，如储氢电池、高铁电池、海洋电池、锂离子电池等。解答此类题，不要被新材料、新情境所吓倒，只要学会迁移运用常见化学电源工作原理，正确判断正负极，写出电极反应式就能破题。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．正、负极的判断 新型电池中 ‎2．放电时正极、负极电极反应式的书写 ‎(1)首先分析物质得失电子的情况。‎ ‎(2)然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。‎ ‎(3)对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式－较简单一极的电极反应式＝较复杂一极的电极反应式”的方法解决。‎ ‎3．充电时阴极、阳极的判断 ‎(1)首先应搞明白原电池放电时的正、负极。‎ ‎(2)再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。‎ ‎(3)电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。‎ ‎4．可充电电池的分析 ‎(1)“正正负负”——原电池的正极充电时要与外接电源的正极相连，原电池的负极充电时要与外接电源的负极相连。‎ ‎(2)“颠颠倒倒”——原电池的正极反应倒过来，就是充电时电解池的阳极反应式。原电池的负极反应倒过来，就是充电时电解池的阴极反应式。‎ - 11 -‎ ‎[解析]　该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件，A正确；该生物燃料电池中，左端电极反应式为MV＋－e－===MV2＋，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋，B错误；右端电极反应式为MV2＋＋e－===MV＋，是正极，在正极区N2得到电子生成NH3，发生还原反应，C正确；原电池中，内电路中H＋通过交换膜由负极区向正极区移动，D正确。‎ ‎[答案]　B ‎　(2019·广东汕头高三期末)我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如图装置可实现：H2S＋O2―→H2O2＋S。‎ 已知甲池中有如下的转化：‎ - 11 -‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．该装置可将光能转化为电能和化学能 B．该装置工作时，溶液中的H＋从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池 C．甲池碳棒上发生电极反应：AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ D．乙池①处发生反应：H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋‎ 答案　B 解析　该装置是原电池装置，根据图中信息知是将光能转化为电能和化学能的装置，A正确；原电池中阳离子移向正极，由图可知电子由乙池流出经外电路流向甲池，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，B错误；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，C正确；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I得电子生成I－，发生的反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋，D正确。‎ ‎　(2019·天津高考)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)‎ - 11 -‎ ‎[解析]　根据题图，左侧a极电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，右侧b极电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，可以得出总反应为I2Br－＋Zn===Zn2＋＋Br－＋2I－，故b为原电池负极，a为原电池正极。放电时，a极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A正确；放电时，由总反应可知离子数目增大，B正确；充电时，b极每增重0.65 g，被还原的Zn的物质的量为0.01 mol，则消耗0.02 mol I－，C正确；充电时，a极发生氧化反应，作阳极，接电源正极，D错误。‎ ‎[答案]　D ‎　(2019·湖南名校高三大联考)某新型可充电电池构造如图所示，工作时(需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl－KCl共晶盐熔化)某电极(记为X)的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，正极上的电极反应式为Li－e－===Li＋‎ B．放电时，总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8‎ C．充电时，X电极与电源负极相连 D．充电时，X电极的质量增加 答案　B 解析　由题干所给电极反应式可知X电极发生得电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li－Si合金是负极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，结合X电极的电极反应式可知放电时总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，A错误，B正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C错误；充电时，X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D错误。‎ - 11 -‎ ‎　　建议用时：40分钟　　　满分：100分　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题 ‎1．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如下图)，实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。关于该装置的下列说法正确的是(　　)‎ A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极 B．图中离子交换膜为阳离子交换膜 C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－‎ 答案　D 解析　在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极，A错误；由图示可知，图中的离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；由总反应方程式可知，在整个反应过程中没有OH－、H＋生成与损耗，故电解质溶液的碱性不变，C错误；X为电解池的阴极，电极反应式为CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，D正确。‎ ‎2．如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋‎ B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋‎ C．放电时，Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4‎ 答案　C 解析　根据放电后Na2S2转化为Na2S4，S元素化合价升高，知Na2S2‎ - 11 -‎ 被氧化，故负极反应为：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时阳极上发生氧化反应，NaBr转化为NaBr3，电极反应为：3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；没有说明H2所处的状态，D错误。‎ ‎3．(2019·广州高三调研测试)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的工作原理示意图如下，电池工作时发生的反应为：‎ RuⅡRuⅡ*(激发态)‎ RuⅡ*―→RuⅢ＋e－‎ I＋2e－―→3I－‎ ‎2RuⅢ＋3I－―→2RuⅡ＋I 下列关于该电池的叙述错误的是(　　)‎ A．电池中镀Pt导电玻璃为正极 B．电池工作时，I－在镀Pt导电玻璃上放电 C．电池工作时，电解质中I－和I浓度不会减少 D．电池工作时，是将太阳能转化为电能 答案　B 解析　根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀Pt导电玻璃，则透明导电玻璃为负极，镀Pt导电玻璃为正极，A正确；电池工作时，镀Pt导电玻璃为正极，电极反应为I＋2e－===3I－，正极上为I放电，B错误；根据电池工作时发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后I－又被RuⅢ氧化为I，I和I－相互转化，电解质中I－和I浓度不会减少，C正确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D正确。‎ ‎4．(2019·辽宁五校协作体高三联考)中科院深圳先进技术研究院成功研发了一种高效、低成本储能电池——“铝－石墨”双离子电池，电池总反应为Al＋xC＋Li＋＋PFAlLi＋CxPF6。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．放电时，PF向正极移动 B．放电时，负极反应为Al－3e－===Al3＋‎ C．充电时，两个电极增加的质量相等 D．充电时，阳极反应为xC＋PF－e－===CxPF6‎ - 11 -‎ 答案　D 解析　结合总反应可知，放电时负极AlLi失去电子发生氧化反应，电极反应为AlLi－e－===Al＋Li＋，B项错误；充电时阳极反应为xC＋PF－e－===CxPF6，D项正确；充电时阴极反应为Al＋Li＋＋e－===AlLi，两极转移电子的物质的量虽然相等，但增加的质量不相等，阳极增加的是PF的质量，阴极增加的是Li＋的质量，C项错误。‎ ‎5．优质的锂碘电池可用于心脏起搏器来延续患者的生命，它的正极材料是聚2乙烯吡啶(简写为P2VP)和I2的复合物，电解质是固态薄膜状的碘化锂，电池的总反应为2Li＋P2VP·nI2===P2VP·(n－1)I2＋2LiI，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该电池所产生的电压低，使用寿命比较短 B．电池工作时，碘离子移向P2VP一极 C．聚2乙烯吡啶的复合物与有机物性质相似，因此聚2乙烯吡啶的复合物不会导电 D．放电时，正极的反应为P2VP·nI2＋2Li＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2LiI 答案　D 解析　该电池的电势低，放电缓慢，使用寿命比较长，A错误；原电池中阴离子向负极移动，所以电池工作时，碘离子移向Li电极，B错误；聚2乙烯吡啶的复合物作正极，所以聚2乙烯吡啶的复合物能导电，C错误；正极上I2得电子发生还原反应，其电极反应式为：P2VP·nI2＋2Li＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋2LiI，D正确。‎ ‎6．一种突破传统电池设计理念的MgSb液态金属储能电池，其工作原理如下图所示。该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Mg(液)层的质量减小 B．放电时，正极反应式为：Mg2＋＋2e－===Mg C．充电时，MgSb(液)层发生还原反应 D．充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动 答案　C 解析　由电流方向可知，Mg(液)层为负极，放电时的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，质量会减少，A正确；阳离子放电顺序K＋