江蘇省江陰市成化高級(jí)中學(xué)高考化學(xué)復(fù)習(xí) 新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略學(xué)案.doc

學(xué)案34新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅錳堿性電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、co燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(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)。取材于這些知識(shí)點(diǎn)的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對(duì)這類試題感到難，而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。具體有以下幾種考查角度：題型一新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極的判斷知識(shí)基礎(chǔ)在zncu原電池中，較活潑的金屬材料作負(fù)極，較不活潑的金屬材料或非金屬材料作正極。負(fù)極：zn2e=zn2；正極：2h2e=h2。解題指導(dǎo)新型電池中典例導(dǎo)悟1被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為zn2mno2h2o=zno2mno(oh)。下列說法正確的是()a該電池的正極為鋅b該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用c當(dāng)0.1 mol zn完全溶解時(shí)，流經(jīng)電解液的電子個(gè)數(shù)為12041023d電池正極反應(yīng)式為2mno22e2h2o=2mno(oh)2oh聽課記錄：題型二新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極上電極反應(yīng)式的書寫知識(shí)基礎(chǔ)鉛蓄電池pbpbo2(h2so4溶液)電極反應(yīng)的書寫：負(fù)極：pb2e=pb2；pb2so=pbso4。把二者合起來，即負(fù)極反應(yīng)式：pb2eso=pbso4。正極：pbo2得電子變?yōu)閜b2：pbo22e4h=pb22h2o；pb2跟so結(jié)合生成pbso4：pb2so=pbso4。把二者合起來，即正極反應(yīng)式：pbo22e4hso=pbso42h2o?？偡磻?yīng)式正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式，即：pbo2pb4h2so=2pbso42h2o。解題指導(dǎo)首先分析物質(zhì)得失電子的情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于較為復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)較簡(jiǎn)單一極電極反應(yīng)式較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式的方法解決。典例導(dǎo)悟2(2009廣東，14)可用于電動(dòng)汽車的鋁空氣燃料電池，通常以nacl溶液或naoh溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()a以nacl溶液或naoh溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為：o22h2o4e=4ohb以naoh溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為al3oh3e=al(oh)3c以naoh溶液為電解液時(shí)，電池在工作過程中電解液的ph保持不變d電池工作時(shí)，電子通過外電路從正極流向負(fù)極聽課記錄：題型三新型電池“充電”時(shí)陰極、陽極的判斷知識(shí)基礎(chǔ)充電的實(shí)質(zhì)就是把放電時(shí)發(fā)生的變化再復(fù)原的過程。如鉛蓄電池：解題指導(dǎo)首先應(yīng)搞明白原電池放電時(shí)的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時(shí)，陽極接正極，陰極接負(fù)極的原理，進(jìn)行分析。典例導(dǎo)悟3(2009浙江理綜，12)市場(chǎng)上經(jīng)常見到的標(biāo)記為liion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)li的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為：li2li0.35nio22li0.85nio2下列說法不正確的是()a放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：lie=lib充電時(shí)，li0.85nio2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)c該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)d放電過程中l(wèi)i向負(fù)極移動(dòng)聽課記錄：題型四新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷知識(shí)基礎(chǔ)原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，如zncu(稀h2so4)電池中：h移向cu極；so移向zn極。電解池中，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，符合帶電微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。解題指導(dǎo)首先應(yīng)分清電池是放電還是充電；再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極，進(jìn)而即可確定離子的移動(dòng)方向。典例導(dǎo)悟4(2010安徽理綜，11)某固體酸燃料電池以cahso4固體為電解質(zhì)傳遞h，其基本結(jié)構(gòu)見下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2h2o2=2h2o，下列有關(guān)說法正確的是()a電子通過外電路從b極流向a極bb極上的電極反應(yīng)式為o22h2o4e=4ohc每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 l的h2dh由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極聽課記錄：1(2011課標(biāo)全國卷，11)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為feni2o33h2o=fe(oh)22ni(oh)2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()a電池的電解液為堿性溶液，正極為ni2o3、負(fù)極為feb電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為fe2oh2e=fe(oh)2c電池充電過程中，陰極附近溶液的ph降低d電池充電時(shí)，陽極反應(yīng)為2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o2(2011蘇州調(diào)研)下圖、分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)aso2i2h=asoi2h2o設(shè)計(jì)成的原電池裝置，其中c1、c2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖b燒杯中逐滴加入適量40%naoh溶液。下列敘述正確的是()a甲組操作時(shí)，微安表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)b甲組操作時(shí)，溶液顏色不變c乙組操作時(shí)，c2作正極d乙組操作時(shí)，c1上發(fā)生的電極反應(yīng)式為i22e=2i3科學(xué)家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)o2。下列對(duì)該燃料電池的說法不正確的是()a在熔融電解質(zhì)中，o2由負(fù)極移向正極b該電池的總反應(yīng)是：c3h85o2=3co24h2oc電路中每通過5 mol電子，約有5.6 l標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化d通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：c3h820e10o2=3co24h2o4(2010江蘇，11)下圖是一種航天器能量儲(chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()a該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化b裝置y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：o22h2o4e=4ohc裝置x能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生d裝置x、y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化5.(2009四川理綜，29)新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池。磷酸亞鐵鋰(lifepo4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下：方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵(ch3coo)2fe、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥，在800左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。在鋰離子的電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正、負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用m表示)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：請(qǐng)回答下列問題：(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是_。(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有_、_、_(填化學(xué)式)生成。(3)在方法二中，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為_。(4)寫出m與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)已知該鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_。專題學(xué)案34新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略典例導(dǎo)悟1d由總反應(yīng)式可知，二氧化錳為氧化劑而不是催化劑，鋅為還原劑，應(yīng)為原電池的負(fù)極，a、b錯(cuò)；電子只能經(jīng)外電路流動(dòng)，而不能在電解液中流動(dòng)，電解液內(nèi)電流的形成是由于陰、陽離子的定向移動(dòng)，c錯(cuò)；電池負(fù)極反應(yīng)式為zn2eh2o=zno2h，用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為2mno22e2h2o=2mno(oh)2oh。2a電池工作時(shí)，正極上o2得到電子被還原，電極反應(yīng)為：o22h2o4e=4oh，a正確；電解液為naoh溶液時(shí)，在負(fù)極上產(chǎn)生的是naalo2而不是al(oh)3，b錯(cuò)誤；電池的總反應(yīng)為：4al3o24naoh=4naalo22h2o，消耗naoh，ph減小；電池工作時(shí)，電子通過外電路由負(fù)極流向正極。3da項(xiàng)，li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；b項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，故化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；c項(xiàng)，由于li可以與水反應(yīng)，故應(yīng)為非水材料，正確；d項(xiàng)，原電池中陽離子應(yīng)遷移至正極，故錯(cuò)。4d還原劑在負(fù)極失電子，氧化劑在正極得電子，因此a為負(fù)極，b為正極。電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。因?yàn)檫@是酸性電解質(zhì)，不可能生成oh，正極反應(yīng)：o24h4e=2h2o?！緦ｎ}集訓(xùn)區(qū)】1c由鐵鎳蓄電池放電時(shí)的產(chǎn)物全部是堿可知，電解液為堿性溶液，放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故fe為負(fù)極，ni2o3為正極，a正確；放電時(shí)，fe失電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)為fe2oh2e=fe(oh)2，b正確；充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為fe(oh)22e=fe2oh，ph增大，c錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o，d正確。2ad甲組操作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為aso2i2h=asoi2h2o，有碘單質(zhì)生成，因此溶液的顏色變深，但裝置構(gòu)成的原電池中兩極直接接觸(一極是aso/aso，另一極是i2/i)，呈短路狀態(tài)，因此微安表中無電流通過，a正確，b錯(cuò)；乙組操作時(shí)，由于向圖b燒杯中逐滴加入燒堿，此時(shí)原電池發(fā)生的反應(yīng)為asoi2h2o=aso2i2h，此時(shí)c2棒上發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，c1棒上發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，電極反應(yīng)式為i22e=2i。3a該燃料電池的化學(xué)原理是：c3h85o2=3co24h2o，b正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：c3h820e10o2=3co24h2o，d正確；通入o2的電極為正極：o24e=2o2，產(chǎn)生的o2將向負(fù)極移動(dòng)，a項(xiàng)錯(cuò)。4c題意中涉及的能量轉(zhuǎn)化有：太陽能電能，電能機(jī)械能，電能化學(xué)能，化學(xué)能電能，共4種能量轉(zhuǎn)化；裝置y發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為2h2o2=2h2o，該原 電池的負(fù)極反應(yīng)式為h22e=2h；從轉(zhuǎn)化圖上分析裝置y還供給工作馬達(dá)能量，所以裝置x、y不能實(shí)現(xiàn)能量的完全轉(zhuǎn)化。5(1)為防止亞鐵化合物被氧化(2)co2h2onh3(3)feh2poli2e=lifepo42hhoch2ch2ohna2co3ch3oh(5)fepo4lie=lifepo4解析(1)lifepo4中有fe2，fe2容易被氧化，所以制備lifepo4時(shí)要在無氧條件下操作。(2)根據(jù)信