2018高考化學(xué)三輪沖刺 最后30天之考前爭分系列 熱點(diǎn)突破六 新型化學(xué)電源的原理分析學(xué)案

1、新型化學(xué)電源的原理分析突破方法(1)正、負(fù)極的判斷新型電池中(2)“放電”時(shí)正極、負(fù)極電極反應(yīng)式的書寫首先分析物質(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)。對于較為復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用“總反應(yīng)式較簡單一極的電極反應(yīng)式較復(fù)雜一極的電極反應(yīng)式”的方法解決。(3)“充電”時(shí)陰極、陽極的判斷首先應(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。電極反應(yīng)式：放電時(shí)的負(fù)極與充電時(shí)的陰極、放電時(shí)的正極與充電時(shí)的陽極分別互逆。(4)新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。再判斷出正、負(fù)極或陰、陽

2、極。放電：陽離子正極，陰離子負(fù)極；充電：陽離子陰極，陰離子陽極；總之：陽離子發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。例2018河南、河北兩省聯(lián)考世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法正確的是()Aa極發(fā)生氧化反應(yīng)B正極的電極反應(yīng)式為FeOx2xe=FexO2C若有22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4 mol 電子轉(zhuǎn)移D鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)Fe=FeOxxH2答案D解析a極通入空氣，O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；O2在正極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O24e=2O2，B錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知，電路中有

3、4 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)正極上消耗1 mol O2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 L，則通入空氣的體積約為22.4 L5112 L，C錯(cuò)誤；由圖可知，鐵表面H2O(g)參與反應(yīng)生成H2，則發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D正確。1電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理如圖所示，其中NH3被氧化為常見無毒物質(zhì)。下列說法錯(cuò)誤的是()A溶液中OH向電極a移動B電極b上發(fā)生還原反應(yīng)C負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH36e6OH=N26H2OD理論上反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為34答案D解析NH3在電極a處失電子被氧化，則a為負(fù)極，b為正極，溶液中OH向電極a(負(fù)極)移

4、動，A正確；O2在b極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，B正確；NH3在負(fù)極上被氧化為常見無毒物質(zhì)，即生成N2，電極反應(yīng)式為2NH36e6OH=N26H2O，C正確；反應(yīng)中NH3被氧化生成N2，而O2被還原生成OH，根據(jù)得失電子守恒可知，n(NH3)n(O2)43，D錯(cuò)誤。22017鄭州二測中國首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池(RFC)，它是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，a、b、c、d均為Pt電極。下列說法正確的是()AB區(qū)的OH通過隔膜向a電極移動，A區(qū)pH增大B圖中右管中的OH通過隔膜向c電極移

5、動，d電極上發(fā)生還原反應(yīng)Cc是正極，電極上的電極反應(yīng)為2H2e=H2D當(dāng)有1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，b電極產(chǎn)生氣體Y的體積為11.2 L答案B解析B區(qū)為陰極區(qū)，水電離出的H放電，OH向a電極移動，A區(qū)水電離出的OH放電，pH減小，A錯(cuò)誤；氣體Y為氫氣，在c極反應(yīng)：H22e2OH=2H2O，氣體X是氧氣，在d極發(fā)生還原反應(yīng)：O24e2H2O=4OH，所以O(shè)H向c極移動，B正確，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，沒給出標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯(cuò)誤。3新一代全固體鋰離子電池使用硫化物固體電解質(zhì)，利用薄層成膜技術(shù)和加壓成型技術(shù)，提高了材料顆粒間的離子傳導(dǎo)能力，從而實(shí)現(xiàn)了無需機(jī)械加壓的充、放電。電池的工作原理為LiMO2nCLi1xMO2L

6、ixCn(M可以是Co、Ni、Fe等)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為nCxLixe=LixCnB充電時(shí)，a端接電源的負(fù)極，b端接電源的正極C電池充電時(shí)Li自左向右移動D電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)因熔融而導(dǎo)電答案B解析電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為失電子的氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；可充電電池充電時(shí)，原來的負(fù)極連接電源的負(fù)極，正極連接電源的正極，故B正確；電池充電時(shí)相當(dāng)于電解池，Li向陰極移動，即自右向左移動，故C錯(cuò)誤；鋰離子電池利用薄層成膜技術(shù)和加壓成型技術(shù)，提高了材料顆粒間的離子傳導(dǎo)性，使得硫化物固體不需要在熔融狀態(tài)下即可導(dǎo)電，故D錯(cuò)誤。新型化學(xué)電源的原理分析專

7、題訓(xùn)練1.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。該電池以Ca為負(fù)極，熔融無水LiClKCl混合物作電解質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖所示。正極反應(yīng)式為PbSO42Li2e=Li2SO4Pb。下列說法不正確的是()A放電過程中，Li向正極移動B常溫下電解質(zhì)是不導(dǎo)電的固體，電池不工作C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g PbD該電池總反應(yīng)為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb答案C解析原電池放電過程中，陽離子向正極移動，A正確；根據(jù)信息可知，此電池為熱激活電池，常溫下電解質(zhì)是不導(dǎo)電的固體，電池不工作，B正確；根據(jù)正極反應(yīng)式PbSO42Li2e=Li2SO4Pb可知，每轉(zhuǎn)移0.1 mol

8、電子，理論上生成10.35 g Pb，C錯(cuò)誤；該電池以Ca為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Ca2e=Ca2，故該電池總反應(yīng)為PbSO4 2LiClCa=CaCl2 Li2SO4Pb，D正確。2將反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷正確的是()A反應(yīng)開始時(shí)，乙中電極反應(yīng)式為2I2e=I2B反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C電流表指針為零時(shí)，兩池溶液顏色不再改變D平衡時(shí)甲中溶入FeCl2固體后，乙中的石墨電極為負(fù)極答案C解析由電池總反應(yīng)式可知，反應(yīng)開始時(shí)，乙中I發(fā)生氧化反應(yīng)生成I2，則電極反應(yīng)式為2I2e=I2，A錯(cuò)誤；反應(yīng)開始時(shí)，甲中Fe3在石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe2，B

9、錯(cuò)誤；電流表指針為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，乙中含有I2，溶液呈黃色；甲中含有Fe3，溶液呈黃色，它們的濃度不再改變，C正確；甲中溶入FeCl2固體后，題述平衡逆向移動，則Fe2失電子生成Fe3，此時(shí)甲中石墨電極為負(fù)極，乙中石墨電極為正極，D錯(cuò)誤。3(雙選)某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()AZn為電池的負(fù)極B正極反應(yīng)式為2FeO10H6e=Fe2O35H2OC該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變D電池工作時(shí)OH向負(fù)極遷移答案AD解析依據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn只能失電子，為電池的負(fù)極材料，K2FeO4為正極材料，A正確；電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則正極反應(yīng)式

10、為2FeO6e8H2O=2Fe(OH)3 10OH，B錯(cuò)誤；由題意可知放電時(shí)總反應(yīng)方程式為2K2FeO43Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24KOH，電解質(zhì)溶液濃度增大，C錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)OH向負(fù)極遷移，D正確。42017天津和平區(qū)期末鋰空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時(shí)的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A正極區(qū)產(chǎn)生的LiOH可回收利用B電池中的有機(jī)電解液可以用稀鹽酸代替C該電池放電時(shí)，正極的反應(yīng)式為O24H4e=2H2OD該電池充電時(shí)，陰極發(fā)生氧化反應(yīng)：Lie=Li答案A解析金屬Li在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li，Li向正極移動，與正極區(qū)生成的OH結(jié)合形成LiOH，從分離

11、出的LiOH中可以回收Li而循環(huán)使用，故正極區(qū)產(chǎn)生的LiOH可回收利用，A正確；Li能與鹽酸反應(yīng)生成H2，故電池中的有機(jī)電解液不能用稀鹽酸代替，B錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，O2在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，C錯(cuò)誤；該電池充電時(shí)，陰極上Li得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Lie=Li，D錯(cuò)誤。5裝置()為鐵鎳(FeNi)可充電電池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；裝置()為電解示意圖。當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，Y附近溶液先變紅。下列說法正確的是()A閉合K時(shí)，X極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2B閉合K時(shí)，A極的電極反應(yīng)式為NiO22e2H=Ni(OH)2

12、C給裝置()充電時(shí)，B極參與反應(yīng)的物質(zhì)被氧化D給裝置()充電時(shí)，OH通過陰離子交換膜移向電極A答案D解析閉合K時(shí)，裝置()為電解池，電極Y附近溶液先變紅，說明電極Y附近有OH生成，則Y為陰極，X為陽極，故A是正極，B是負(fù)極。閉合K時(shí)，X是陽極，陽極上Cl失去電子被氧化為Cl2，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，A錯(cuò)誤；閉合K時(shí)，A是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因交換膜為陰離子交換膜，故通過交換膜的離子為OH，所以A極的電極反應(yīng)式為NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B錯(cuò)誤；電池充電時(shí)，原來的負(fù)極B與外加電源的負(fù)極相連作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；電池充電時(shí)，原來的正極A與外加電源的正極相連作陽極

13、，故OH通過陰離子交換膜向電極A(即陽極)移動，D正確。62017河北衡水中學(xué)摸底為解決淀粉廠廢水中BOD嚴(yán)重超標(biāo)的問題，有人設(shè)計(jì)了電化學(xué)降解法。如圖是利用一種微生物將廢水中有機(jī)物主要成分是(C6H10O5)n的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，下列說法中正確的是()AN極是負(fù)極B該裝置工作時(shí)，H從右側(cè)經(jīng)陽離子交換膜移向左側(cè)C負(fù)極的電極反應(yīng)為(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nHD物質(zhì)X是OH答案C解析由圖可知，O2在N極發(fā)生還原反應(yīng)生成X，則N極是正極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，故H從左側(cè)經(jīng)陽離子交換膜移向右側(cè)，B錯(cuò)誤；由圖可知，M電極上有機(jī)物

14、主要成分是(C6H10O5)n在微生物作用下生成H，則電極反應(yīng)式為(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nH，C正確；O2在正極得電子被還原，與遷移來的H結(jié)合生成H2O，電極反應(yīng)式為O24H4e=2H2O，故物質(zhì)X是H2O，D錯(cuò)誤。7硼化釩(VB2)空氣電池是目前儲電能力最強(qiáng)的電池，電池結(jié)構(gòu)示意圖如下，該電池工作時(shí)總反應(yīng)為4VB211O2=4B2O32V2O5，下列說法正確的是()A電極a為電池負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B每消耗1 mol VB2轉(zhuǎn)移6 mol電子C電池工作時(shí)，OH向電極a移動DVB2極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O答案D解析由題

15、圖可知，空氣通入電極a，顯然電極a為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；4 mol VB2發(fā)生反應(yīng)時(shí)消耗11 mol O2，同時(shí)轉(zhuǎn)移44 mol電子，故消耗1 mol VB2時(shí)轉(zhuǎn)移11 mol電子，B錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，陰離子(OH)向負(fù)極(VB2極)移動，C錯(cuò)誤；正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式的11倍即得負(fù)極反應(yīng)式，故VB2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O，D正確。82018安徽省“江南十?！甭?lián)考高鐵電池是一種可充電電池，負(fù)極材料是Zn，氧化產(chǎn)物是Zn(OH)2，正極材料是K2FeO4(易溶鹽)，還原產(chǎn)物是Fe(OH

16、)3，電解質(zhì)溶液是KOH水溶液。下列有關(guān)說法正確的是()A高鐵電池放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Zn2OH2e=Zn(OH)2B高鐵電池充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為Fe(OH)35OH3e=FeO4H2OC高鐵電池放電時(shí)的總反應(yīng)為2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OHD高能堿性電池的工作電壓比高鐵電池更穩(wěn)定答案C解析放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)是FeO得電子，故A錯(cuò)誤；充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)是Zn(OH)2得電子，故B錯(cuò)誤；高鐵電池放電時(shí)的總反應(yīng)為2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH，故C正確；根據(jù)題圖可知，高鐵電池的工作電壓比高能堿性電池更穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤

17、。9用吸附了H2的碳納米管等材料制作的二次電池的原理如圖所示。下列說法正確的是()A電池總反應(yīng)式為H22NiO(OH)2Ni(OH)2B放電時(shí)，甲電極為負(fù)極，OH移向乙電極C放電時(shí)，乙電極反應(yīng)為NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OHD充電時(shí)，甲電極與直流電源的正極相連答案C解析放電時(shí)，H2在甲電極放電，負(fù)極的電極反應(yīng)式為H22OH2e=2H2O，正極的電極反應(yīng)式為2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，則兩式相加得總反應(yīng)式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，該電池為原電池，甲電極為負(fù)極，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動，所以O(shè)H向負(fù)極甲電極移動，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)，乙電極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，故C正確；放電時(shí)，氫氣在甲電極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲電極作負(fù)極，充電時(shí)，甲電極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連，故D錯(cuò)誤。10如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學(xué)方程式為2K2S2KI3=K2S43KI，圖中的離子交換膜只允許K通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量減少1.28 g。(1)裝置甲的A電極為電池的_極，電解質(zhì)的K從離子交換膜的_(填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同