高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)提升20新型高效化學(xué)電源學(xué)案新人教版.docx

新型高效化學(xué)電源素養(yǎng)說(shuō)明：高考中的新型化學(xué)電源，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量（單位質(zhì)量釋放的能量）高等特點(diǎn)。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺(jué)難度大。但應(yīng)用的解題原理仍然還是原電池的基礎(chǔ)知識(shí)，只要細(xì)心分析，實(shí)際上得分相對(duì)比較容易。1.新型燃料電池（Fuel Cell）燃料電池是利用氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、天然氣等為燃料與氧氣或空氣進(jìn)行反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。其特點(diǎn)是：（1）有兩個(gè)相同的多孔電極，同時(shí)電極不參與反應(yīng)（摻雜適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。?）不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)。（3）能量轉(zhuǎn)換率較高，超過(guò)80%（普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%多）?！窘忸}模板】2.可充電電池對(duì)于一般的電池而言，充電電池具有一定的可逆性，在放電時(shí)，它是原電池裝置；在充電時(shí)，它是電解過(guò)程，是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、電量足、適合大功率、長(zhǎng)時(shí)間使用的電器?！灸Ｐ褪纠挎V及其化合物一般無(wú)毒（或低毒）、無(wú)污染，鎂電池放電時(shí)電壓高且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關(guān)注的重點(diǎn)。有一種鎂二次電池的反應(yīng)為xMgMo3S4MgxMo3S4。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.放電時(shí)Mg2向正極移動(dòng)B.放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為Mo3S42xe=Mo3SC.放電時(shí)Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)為xMg22xe=xMg【解題模板】答案C題型專練1.（2016課標(biāo)全國(guó)，11）鋅空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2ZnO24OH2H2O=2Zn（OH）。下列說(shuō)法正確的是（）A.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K向陽(yáng)極移動(dòng)B.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c（OH）逐漸減小C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn4OH2e=Zn（OH）D.放電時(shí)，電路中通過(guò)2 mol電子，消耗氧氣22.4 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）解析A項(xiàng)，充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，總反應(yīng)方程式為2Zn（OH）2ZnO24OH2H2O，所以電解質(zhì)溶液中c（OH）逐漸增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在堿性環(huán)境中負(fù)極Zn失電子生成的Zn2將與OH結(jié)合生成Zn（OH），正確；D項(xiàng)，O24e，故電路中通過(guò)2 mol電子，消耗氧氣0.5 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)體積為11.2 L，錯(cuò)誤。答案C2.（2015江蘇化學(xué)，10）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是（）A.反應(yīng)CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H22OH2e=2H2OC.電池工作時(shí)，CO向電極B移動(dòng)D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22CO24e=2CO解析A項(xiàng)，則該反應(yīng)中每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子，錯(cuò)誤；該電池的傳導(dǎo)介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負(fù)極上H2參與的電極反應(yīng)為H22eCO=CO2H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極，而B極是正極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，B電極即正極上O2參與的電極反應(yīng)為O24e2CO2=2CO，正確。答案D3.（2018課標(biāo)全國(guó)，11）一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x（x0或1）。下列說(shuō)法正確的是（）A.放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2x=2LiO2解析根據(jù)電池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此獲得電子，所以多孔碳材料電極為電池的正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)電子從負(fù)極（鋰電極）流出，通過(guò)外電路流向正極（多孔碳材料電極），B項(xiàng)錯(cuò)誤；Li帶正電荷，充電時(shí)，應(yīng)該向電解池的陰極（鋰電極）遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2x=2LiO2，D項(xiàng)正確。答案D4.（2018課標(biāo)全國(guó)，11）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16LixS8=8Li2Sx（2x8）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S62Li2e=3Li2S4B.電池工作時(shí)，外電路中流過(guò)0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2S2的量越多解析A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽(yáng)離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li移動(dòng)方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極電極方程式為：Lie=Li，當(dāng)外電路中流過(guò)0.02 mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8Li2Sx16LixS8（2x8），故Li2S2的量會(huì)越來(lái)越少，錯(cuò)誤。答案D5.（2016課標(biāo)全國(guó)，11）MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2B.正極反應(yīng)式為Age=AgC.電池放電時(shí)Cl由正極向負(fù)極遷移D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg2H2O=Mg（OH）2H2解析首先從題干信息“MgAgCl電池”所提供的電極材料判斷電池類型，屬于CuZn型原電池，應(yīng)用模型思想推斷出電池電化學(xué)原理：活潑金屬M(fèi)g做負(fù)極，含金屬陽(yáng)離子的AgCl做正極，電池反應(yīng)式為：Mg2AgCl=MgCl22Ag；其次，判斷各選項(xiàng)正誤： B錯(cuò)誤，因?yàn)锳gCl難溶于水，正極發(fā)生還原反應(yīng)的Ag存在形式為AgCl，因而正極反應(yīng)式：AgCle=AgCl。答案B6.（2016浙江卷）金屬（M）空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4MnO22nH2O=4M（OH）n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說(shuō)法不正確的是（）A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬空氣電池，Al空氣電池的理論比能量最高C.M空氣電池放電過(guò)程的正極反應(yīng)式：4MnnO22nH2O4ne=4M（OH）nD.在Mg空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（OH）2，宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜解析A項(xiàng)，采用多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，且有利于氧氣擴(kuò)散至電極的表面，正確；B項(xiàng)，單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為 mol、 mol、 mol，顯然鋁的比能