山東專用2021高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第一篇熱點(diǎn)微專題7利用電池工作原理攻克新型電池課件

復(fù)習(xí)課件山東專用2021高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第一篇熱點(diǎn)微專題7利用電池工作原理攻克新型電池課件1熱點(diǎn)微專題7利用電池工作原理攻克新型電池

【典題示例】【典例】(2020·天津等級(jí)考·11)熔融鈉-硫電池性能優(yōu)良,是具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能電池。如圖中的電池反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx(x=5～3,難溶于熔融硫)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

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A.Na2S4的電子式為B.放電時(shí)正極反應(yīng)為xS+2Na++2e-====Na2SxC.Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D.該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池【解析】選C。Na2S4為離子化合物,構(gòu)成離子為Na+、,電子式為

,A項(xiàng)正確;根據(jù)電池總反應(yīng),放電時(shí)正極上S發(fā)生還原反應(yīng),且Na+向正極移動(dòng)參與反應(yīng),電極反應(yīng)為xS+2Na++2e-====Na2Sx,B項(xiàng)正確;Na為電池的負(fù)極,S為電池的正極,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)電池總反應(yīng)及示意圖,可知該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池,D項(xiàng)正確?！竞诵臍w納】1.一張圖讀懂原電池工作原理

(1)電子流向:從負(fù)極流出沿導(dǎo)線進(jìn)入正極。(2)電流方向:從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極。(3)離子遷移方向:電解質(zhì)溶液中,陰離子向負(fù)極遷移,陽(yáng)離子向正極遷移。2.新型化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)【模擬演練】1.(2020·濰坊模擬)我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功研究出高比能量、低成本的鈉離子二次電池,其工作原理示意圖如圖。已知電池反應(yīng):Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列說(shuō)法正確的是 (

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A.電池放電過(guò)程中,NaMnO2/Al上的電勢(shì)低于石墨烯/Al上的電勢(shì)B.電池放電時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng)Na1-xMnO2+xNa++xe-====NaMnO2C.電池充電時(shí),外接電源的負(fù)極連接NaMnO2/Al電極D.電池充電時(shí),Na+由石墨烯/Al電極移向NaMnO2/Al電極【解析】選B。放電時(shí),NaMnO2/Al為正極,石墨烯/Al為負(fù)極,所以NaMnO2/Al上的電勢(shì)高于石墨烯/Al上的電勢(shì),故A錯(cuò)誤;電池放電時(shí),NaMnO2/Al為正極,正極上Na1-xMnO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaMnO2,電極反應(yīng)為Na1-xMnO2+xNa++xe-====NaMnO2,故B正確;充電時(shí),陰極與外加電源負(fù)極相接,所以外接電源的負(fù)極連接石墨烯/Al電極,故C錯(cuò)誤;充電時(shí),陽(yáng)極與外加電源正極相接,陰極與外加電源負(fù)極相接,陽(yáng)離子移向陰極,所以Na+由NaMnO2/Al電極移向石墨烯/Al電極,故D錯(cuò)誤。2.用特殊電極材料制作的新型二次電池,放電時(shí)發(fā)生如圖所示的電極反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是 (

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A.A為原電池的負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)B.B上發(fā)生的電極反應(yīng)為CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-====CH2OHCOCH2OH+2H+C.若通過(guò)交換膜的離子是,則B上發(fā)生的電極反應(yīng)為CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-+2====CH2OHCOCH2OH+2H2O+2CO2D.若A處產(chǎn)生的CO和H2的物質(zhì)的量之比為1∶3,則B處消耗丙三醇的物質(zhì)的量為4mol【解析】選C。該新型原電池中,A電極為正極,B電極為負(fù)極,正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),故A錯(cuò)誤;B電極為負(fù)極,堿性條件下CH2OH(CHOH)CH2OH發(fā)生氧化反應(yīng),反應(yīng)式為CH2OH(CHOH)CH2OH+2OH--2e-====CH2OHCOCH2OH+2H2O,故B錯(cuò)誤;B電極為負(fù)極,丙三醇失去電子生成CH2OHCOCH2OH,若通過(guò)交換膜的離子是,B上發(fā)生的電極反應(yīng)為CH2OH(CHOH)CH2OH-2e-+2====CH2OHCOCH2OH+2H2O+2CO2,故C正確;A處產(chǎn)生的CO和H2的物質(zhì)的量分別為kmol、3kmol,由CO2+7H2O+8e-====CO+3H2+8OH-可知轉(zhuǎn)移電子8mol,CH2OH(CHOH)CH2OH+2OH--2e-====CH2OHCOCH2OH+2H2O,所以B處消耗丙三醇的物質(zhì)的量為4kmol,可能為4mol,故D錯(cuò)誤。3.(2020·珠海模擬)一種新型鋰離子二次電池——磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池。作為正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時(shí)的局部放大示意圖如圖,寫(xiě)出該電池充電時(shí)的陽(yáng)極電極反應(yīng)式:____________。

【解析】由圖可知,充電時(shí)LiFePO4失去電子,生成Li+,故充電時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO4-xe-====Li(1-x)FePO4+xLi+。答案:LiFePO4-xe-====Li(1-x)FePO4+xLi+【加固訓(xùn)練】

1.(2020·長(zhǎng)沙模擬)由于共生工程的應(yīng)用,利用發(fā)電廠產(chǎn)生的SO2制成自發(fā)電池,其電池反應(yīng)方程式為2SO2+O2+2H2O====2H2SO4,該電池電動(dòng)勢(shì)為1.06V。實(shí)際過(guò)程中,將SO2通入電池的___極(填“正”或“負(fù)”),寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式_________________________________________________________________。

【解析】利用發(fā)電廠產(chǎn)生的SO2制成自發(fā)電池,其電池反應(yīng)方程式為2SO2+O2+2H2O====2H2SO4,原電池反應(yīng)是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),依據(jù)元素化合價(jià)變化可知,二氧化硫中硫元素化合價(jià)升高,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),過(guò)程中,將SO2通入電池的負(fù)極,電極反應(yīng)為SO2+2H2O-2e-====+4H+。答案:負(fù)SO2+2H2O-2e-====+4H+2.(2020·武漢模擬)三甲胺是魚(yú)腥臭的主要來(lái)源,是判斷海水魚(yú)類鮮度的化學(xué)指標(biāo)之一。通過(guò)傳感器產(chǎn)生的電流強(qiáng)度可以監(jiān)測(cè)水產(chǎn)品中三甲胺的含量,一種燃料電池型三甲胺氣體傳感器的原理如圖所示。外電路的電流方向?yàn)開(kāi)_______(填“a→b”或“b→a”),負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________。

【解析】該電池為燃料電池,a電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),b電極上三甲胺失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則a為正極,b為負(fù)極,原電池中電子從負(fù)極流向正極即從b流向a,電流的方向與電子的移動(dòng)方向相反,則外電路電流的方向?yàn)閍→b;電解質(zhì)溶液為酸性,結(jié)合圖示,負(fù)極的電極反應(yīng)式為2N(CH3)3-42e-+12H2O====N2↑+6CO2↑+42H+。答案:a→b

2N(CH3)3-42e-+12H2O====N2↑+6CO2↑+42H+休息時(shí)間到啦同學(xué)們，下課休息十分鐘?，F(xiàn)在是休息時(shí)間，你們休息一下眼睛，看看遠(yuǎn)處，要保護(hù)好眼睛哦~站起來(lái)動(dòng)一動(dòng)，久坐對(duì)身體不好哦~熱點(diǎn)微專題7利用電池工作原理攻克新型電池1.中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出鋅碘單液流電池的概念,實(shí)現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 (

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A.放電時(shí)A電極反應(yīng)式為Zn+2e-====Zn2+B.放電時(shí)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中離子總濃度減小C.M為陰離子交換膜,N為陽(yáng)離子交換膜D.充電時(shí)A極增重65g,C區(qū)增加離子數(shù)為2NA【解析】選C。放電時(shí),B電極為正極,I2得到電子生成I-,電極反應(yīng)式為I2+2e-====2I-,A電極是負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-====Zn2+,故A錯(cuò)誤;放電時(shí),左側(cè)即負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-====Zn2+,右側(cè)是正極,電極反應(yīng)式為I2+2e-====2I-,所以儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大,故B錯(cuò)誤;離子交換膜是防止正負(fù)極I2、Zn接觸發(fā)生自放電,負(fù)極區(qū)生成Zn2+,正電荷增加,正極區(qū)生成I-,負(fù)電荷增加,則Cl-通過(guò)M膜進(jìn)入負(fù)極,K+通過(guò)N膜進(jìn)入正極,所以M為陰離子交換膜,N為陽(yáng)離子交換膜,故C正確;充電時(shí),A極反應(yīng)式Zn2++2e-====Zn,A極增重65g轉(zhuǎn)移2mol電子,所以C區(qū)增加2molK+、2molCl-,離子總數(shù)為4NA,故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1.垃圾假單胞菌株能夠在分解有機(jī)物的同時(shí)分泌物質(zhì)產(chǎn)生電能,其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 (

)A.電流由左側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向右側(cè)電極B.放電過(guò)程中,正極附近pH變小C.若1molO2參與電極反應(yīng),有4molH+穿過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室D.負(fù)極電極反應(yīng)為H2PCA+2e-====PCA+2H+【解析】選C。A項(xiàng),右側(cè)電極上O2被還原生成H2O,為正極,故電流由右側(cè)正極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)負(fù)極,錯(cuò)誤;B項(xiàng),放電過(guò)程中,正極O2得電子與質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)生水,c(H+)減小,pH變大,錯(cuò)誤;C項(xiàng),若1molO2參與電極反應(yīng),有4molH+穿過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室,生成2mol水,正確;D項(xiàng),原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子,錯(cuò)誤。2.H2是一種綠色能源,如圖裝置電解水(添加少量燒堿)制備H2和O2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.關(guān)閉K1時(shí),電極1收集H2且電極1附近NaOH溶液濃度減小B.關(guān)閉K2時(shí),陰極反應(yīng)為NiOOH+H2O+e-====Ni(OH)2+OH-C.NaOH增強(qiáng)導(dǎo)電性,可以用稀硫酸(或鹽酸)替代燒堿D.若電極2收集到11200mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則轉(zhuǎn)移2mol電子【解析】選C。關(guān)閉K1時(shí),電極1為陰極、電極3為陽(yáng)極,陽(yáng)極反應(yīng)式為Ni(OH)2-e-+OH-====NiOOH+H2O,水量增多,電極1附近NaOH溶液濃度減小,故A正確;關(guān)閉K2時(shí),電極2為陽(yáng)極、電極3為陰極,陰極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-====Ni(OH)2+OH-,故B正確;若用稀硫酸(或鹽酸)替代燒堿,則NiOOH、Ni(OH)2均能與酸反應(yīng),且可能在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),故C錯(cuò)誤;電極2收集O2,電極反應(yīng)式為4OH--4e-====O2↑+2H2O,收集O211200mL即收集0.5molO2時(shí),轉(zhuǎn)移電子2mol,故D正確。2.(2020·廣州模擬)我國(guó)科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展,利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng):H2S+O2====H2O2+S,已知甲池中發(fā)生反應(yīng):下列說(shuō)法正確的是 (

)A.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為AQ+2H+-2e-====H2AQB.乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S+====3I-+S↓+2H+C.該裝置中電能轉(zhuǎn)化為光能D.H+從甲池移向乙池【解析】選B。甲池中碳棒是正極,該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),即AQ+2H++2e-====H2AQ,A錯(cuò)誤;在乙池中,硫化氫失電子生成硫單質(zhì),得電子生成I-,發(fā)生的反應(yīng)為H2S+====3I-+S↓+2H+,B正確;根據(jù)圖中信息知道是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,C錯(cuò)誤;該裝置是原電池裝置,原電池中陽(yáng)離子移向正極,甲池中碳棒是正極,所以氫離子從乙池移向甲池,D錯(cuò)誤。3.(2020·攀枝花模擬)水系鈉離子電池安全性能好、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好,有著巨大的市場(chǎng)前景。某鈉離子電池工作原理如圖,電池總反應(yīng)為2NaFePO4F+Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+NaTi2(PO4)3。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.充電時(shí),a接電源正極B.放電時(shí),溶液中的Na+在NaFePO4F電極上得電子被還原C.充電時(shí),陰極上的電極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-====Na3Ti2(PO4)3D.理論上,該電池在充電或放電過(guò)程中溶液中的c(Na+)不變【解析】選B。2NaFePO4F+Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+NaTi2(PO4)3,分析方程式得出NaFePO4F變?yōu)镹a2FePO4F,Fe化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),該物質(zhì)作原電池的正極,Na3Ti2(PO4)3變?yōu)镹aTi2(PO4)3,Ti化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),該物質(zhì)作原電池的負(fù)極。放電時(shí)a為正極,因此充電時(shí),a接電源正極,故A正確;放電時(shí),溶液中的Na+不放電,而是NaFePO4F中Fe得電子被還原,故B錯(cuò)誤;陰極主要是NaTi2(PO4)3得到電子,因此陰極上的電極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-====Na3Ti2(PO4)3,故C正確;根據(jù)溶液中電荷守恒關(guān)系,理論上,該電池在充電或放電過(guò)程中溶液中的c(Na+)不變,故D正確。4.據(jù)X-MOL報(bào)道:RobertPipes等設(shè)計(jì)的添加PDS()的Li-CO2電池,正極物質(zhì)轉(zhuǎn)化原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.PDS起增強(qiáng)導(dǎo)電性作用B.負(fù)極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-====Li+C.電池總反應(yīng)為4Li+3CO2====2Li2CO3+CD.正極上發(fā)生的反應(yīng)之一為【解析】選A。PDS是非電解質(zhì),不能導(dǎo)電,起收集二氧化碳的作用,故A錯(cuò)誤;原電池中Li作負(fù)極,Li失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋰離子,電極反應(yīng)式為2Li-2e-====2Li+,故B正確;負(fù)極電極反應(yīng)式為2Li-2e-====2Li+,正極電極反應(yīng)式為3CO2+4e-====C+2,總方程式:4Li+3CO2====2Li2CO3+C,故C正確;由圖象知道第一步反應(yīng):+2CO2+2e-====2,故D正確。5.(2020·鄭州模擬)如圖是通過(guò)Li-CO2電化學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)和CO2固定策略的示意圖。儲(chǔ)能系統(tǒng)使用的電池組成為釕電極/CO2飽和-LiClO4-(CH3)2SO(二甲基亞砜)電解液/鋰片,下列說(shuō)法不正確的是 (

)A.Li-CO2電池電解液為非水溶液B.CO2的固定中,轉(zhuǎn)移4mole-生成1mol氣體C.釕電極上的電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-====4Li++3CO2↑D.通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和CO2固定策略可將CO2轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物C【