高考化学三轮冲刺最后30天之考前争分系列热点突破六新型化学电源的原理分析学案.doc

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1、1 / 9【2019【2019 最新最新】精选高考化学三轮冲刺最后精选高考化学三轮冲刺最后 3030 天之考前争分天之考前争分系列热点突破六新型化学电源的原理分析学案系列热点突破六新型化学电源的原理分析学案突破方法 (1)正、负极的判断新型电池中Error!(2)“放电”时正极、负极电极反应式的书写首先分析物质得失电子的情况。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。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、阳极的判断首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原

2、理进行分析。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)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先应分清电池是放电还是充电。再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。例 2018河南、河北两省联考世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )2 / 9Aa 极发生氧化反应B正极的电极反应式为 FeOx2xe=FexO2C若有 22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有 4

3、 mol 电子转移D铁表面发生的反应为 xH2O(g)Fe=FeOxxH2答案 D解析 a 极通入空气，O2 在该电极发生得电子的还原反应，A错误；O2 在正极发生反应，电极反应式为 O24e=2O2，B 错误；由 B 项分析可知，电路中有 4 mol 电子转移时正极上消耗 1 mol O2，在标准状况下的体积为 22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L5112 L，C 错误；由图可知，铁表面 H2O(g)参与反应生成 H2，则发生的反应为 xH2O(g)Fe=FeOxxH2，D 正确。1电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3 的含量，其工作原理如图所示，其中 NH3 被氧化为常见无毒

4、物质。下列说法错误的是( )A溶液中 OH向电极 a 移动B电极 b 上发生还原反应C负极的电极反应式为 2NH36e6OH=N26H2OD理论上反应消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 34答案 D解析 NH3 在电极 a 处失电子被氧化，则 a 为负极，b 为正极，溶液中 OH向电极 a(负极)移动，A 正确；O2 在 b 极上发生还原反应，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，B 正确；NH3 在负极上被氧化为常见无毒物质，即生成 N2，电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，C 正确；反应中 NH3 被氧化生成N2，而 O2 被还原生成 OH，根据得失电子守恒可知，n(N

5、H3)n(O2)43，D 错误。22017郑州二测中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为 RFC 工作原理示意图，3 / 9a、b、c、d 均为 Pt 电极。下列说法正确的是( )AB 区的 OH通过隔膜向 a 电极移动，A 区 pH 增大B图中右管中的 OH通过隔膜向 c 电极移动，d 电极上发生还原反应Cc 是正极，电极上的电极反应为 2H2e=H2D当有 1 mol 电子转移时，b 电极产生气体 Y 的体积为 11.2 L答案 B解析 B 区为阴极区，水电离出的 H放电，OH向 a 电极移动

6、，A 区水电离出的 OH放电，pH 减小，A 错误；气体 Y 为氢气，在 c极反应：H22e2OH=2H2O，气体 X 是氧气，在 d 极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，所以 OH向 c 极移动，B 正确，C 错误；D 项，没给出标准状况，错误。3新一代全固体锂离子电池使用硫化物固体电解质，利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导能力，从而实现了无需机械加压的充、放电。电池的工作原理为LiMO2nCLi1xMO2LixCn(M 可以是 Co、Ni、Fe 等)，内部结构如图所示。下列有关说法正确的是( )A电池放电时，负极发生的反应为 nCxLixe=LixCnB充电时

7、，a 端接电源的负极，b 端接电源的正极C电池充电时 Li自左向右移动D电池工作时，固体电解质因熔融而导电答案 B解析 电池放电时，负极发生的反应为失电子的氧化反应，故A 错误；可充电电池充电时，原来的负极连接电源的负极，正极连接电源的正极，故 B 正确；电池充电时相当于电解池，Li向阴极移动，即自右向左移动，故 C 错误；锂离子电池利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导性，使得硫化物固体不需要在熔融状态下即可导电，故 D 错误。新型化学电源的原理分析4 / 9专题训练1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以 Ca 为负极，熔融无水 LiClKCl 混合物作电解质

8、，结构如图所示。正极反应式为 PbSO42Li2e=Li2SO4Pb。下列说法不正确的是( )A放电过程中，Li向正极移动B常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 20.7 g PbD该电池总反应为 PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb答案 C解析 原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A 正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B 正确；根据正极反应式PbSO42Li2e=Li2SO4Pb 可知，每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 10.35 g Pb，C 错误；该电池以 Ca 为负极，负极

9、反应式为 Ca2e=Ca2，故该电池总反应为 PbSO4 2LiClCa=CaCl2 Li2SO4Pb，D 正确。2将反应 2Fe32I2Fe2I2 设计成如图所示的原电池。下列判断正确的是( )A反应开始时，乙中电极反应式为 2I2e=I2B反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应C电流表指针为零时，两池溶液颜色不再改变D平衡时甲中溶入 FeCl2 固体后，乙中的石墨电极为负极答案 C解析 由电池总反应式可知，反应开始时，乙中 I发生氧化反应生成 I2，则电极反应式为 2I2e=I2，A 错误；反应开始时，甲中 Fe3在石墨电极上发生还原反应生成 Fe2，B 错误；电流表指针为零时，反应达到平

10、衡，乙中含有 I2，溶液呈黄色；甲中含有 Fe3，溶液呈黄色，它们的浓度不再改变，C 正确；甲中溶入 FeCl2 固体后，题述平衡逆向移动，则 Fe2失电子生成 Fe3，5 / 9此时甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D 错误。3(双选)某电池以 K2FeO4 和 Zn 为电极材料，KOH 溶液为电解质溶液。下列说法正确的是( )AZn 为电池的负极B正极反应式为 2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时 OH向负极迁移答案 AD解析 依据化合价升降判断，Zn 只能失电子，为电池的负极材料，K2FeO4 为正极材料，A 正确；电解质溶液为 K

11、OH 溶液，则正极反应式为 2FeO6e8H2O=2Fe(OH)3 10OH，B 错误；由题意可知放电时总反应方程式为 2K2FeO43Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24KOH，电解质溶液浓度增大，C 错误；原电池工作时OH向负极迁移，D 正确。42017天津区期末锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A正极区产生的 LiOH 可回收利用B电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替C该电池放电时，正极的反应式为 O24H4e=2H2OD该电池充电时，阴极发生氧化反应：Lie=Li答案 A解析 金属 Li 在负极发生氧化反应生成 Li，Li向正极

12、移动，与正极区生成的 OH结合形成 LiOH，从分离出的 LiOH 中可以回收 Li 而循环使用，故正极区产生的 LiOH 可回收利用，A 正确；Li 能与盐酸反应生成 H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B 错误；该电池放电时，O2 在正极得电子发生还原反应生成 OH，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，C 错误；该电池充电时，阴极上 Li得电子发生还原反应，电极反应式为Lie=Li，D 错误。6 / 95装置()为铁镍(FeNi)可充电电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关 K 时，Y 附近溶液先变红。下列说法正确的是( )A闭

13、合 K 时，X 极的电极反应式为 2H2e=H2B闭合 K 时，A 极的电极反应式为 NiO22e2H=Ni(OH)2C给装置()充电时，B 极参与反应的物质被氧化D给装置()充电时，OH通过阴离子交换膜移向电极 A答案 D解析 闭合 K 时，装置()为电解池，电极 Y 附近溶液先变红，说明电极 Y 附近有 OH生成，则 Y 为阴极，X 为阳极，故 A 是正极，B 是负极。闭合 K 时，X 是阳极，阳极上 Cl失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为 2Cl2e=Cl2，A 错误；闭合 K 时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为 OH，所以 A 极的电极反应式为N

14、iO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B 错误；电池充电时，原来的负极 B 与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C 错误；电池充电时，原来的正极 A 与外加电源的正极相连作阳极，故 OH通过阴离子交换膜向电极 A(即阳极)移动，D 正确。62017河北衡水中学摸底为解决淀粉厂废水中 BOD 严重超标的问题，有人设计了电化学降解法。如图是利用一种微生物将废水中有机物主要成分是(C6H10O5)n的化学能转化为电能的装置，下列说法中正确的是( )AN 极是负极B该装置工作时，H从右侧经阳离子交换膜移向左侧C负极的电极反应为(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nHD物质

15、X 是 OH答案 C7 / 9解析 由图可知，O2 在 N 极发生还原反应生成 X，则 N 极是正极，A 错误；放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故 H从左侧经阳离子交换膜移向右侧，B 错误；由图可知，M 电极上有机物主要成分是(C6H10O5)n在微生物作用下生成H，则电极反应式为(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nH，C 正确；O2 在正极得电子被还原，与迁移来的 H结合生成 H2O，电极反应式为O24H4e=2H2O，故物质 X 是 H2O，D 错误。7硼化钒(VB2)空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如下，该电池工作时总反应为4V

16、B211O2=4B2O32V2O5，下列说法正确的是( )A电极 a 为电池负极，发生还原反应B每消耗 1 mol VB2 转移 6 mol 电子C电池工作时，OH向电极 a 移动DVB2 极发生的电极反应式为2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O答案 D解析 由题图可知，空气通入电极 a，显然电极 a 为正极，发生还原反应，A 错误；4 mol VB2 发生反应时消耗 11 mol O2，同时转移 44 mol 电子，故消耗 1 mol VB2 时转移 11 mol 电子，B 错误；电池工作时，阴离子(OH)向负极(VB2 极)移动，C 错误；正极反应式为 O22H2O4e=4

17、OH，用总反应式减去正极反应式的 11倍即得负极反应式，故 VB2 在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O，D 正确。82018安徽省“江南十校”联考高铁电池是一种可充电电池，负极材料是 Zn，氧化产物是 Zn(OH)2，正极材料是 K2FeO4(易溶盐)，还原产物是 Fe(OH)3，电解质溶液是 KOH 水溶液。下列有关说法正确的是( )A高铁电池放电时，正极反应式为 Zn2OH2e=Zn(OH)8 / 92B高铁电池充电时，阴极反应式为 Fe(OH)35OH3e=FeO4H2OC高铁电池放电时的总反应为 2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)

18、33Zn(OH)24OHD高能碱性电池的工作电压比高铁电池更稳定答案 C解析 放电时，正极发生还原反应，应是 FeO 得电子，故 A 错误；充电时，阴极发生还原反应，应是 Zn(OH)2 得电子，故 B 错误；高铁电池放电时的总反应为 2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH，故 C 正确；根据题图可知，高铁电池的工作电压比高能碱性电池更稳定，故 D 错误。9用吸附了 H2 的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )A电池总反应式为 H22NiO(OH)2Ni(OH)2B放电时，甲电极为负极，OH移向乙电极C放电时，乙电极反应为 NiO(OH)H

19、2Oe=Ni(OH)2OHD充电时，甲电极与直流电源的正极相连答案 C解析 放电时，H2 在甲电极放电，负极的电极反应式为H22OH2e=2H2O，正极的电极反应式为 2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH，则两式相加得总反应式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2，故 A 错误；放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以 OH向负极甲电极移动，故 B 错误；放电时，乙电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为 NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，故 C 正确；放电时，氢气在甲电极发生氧化反应，甲电极作负极，充电时，甲电极发生还原反应，作阴

20、极，应与电源的负极相连，故 D 错误。9 / 910如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为 2K2S2KI3=K2S43KI，图中的离子交换膜只允许 K通过，C、D、F 均为石墨电极，E 为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时 C、D 两电极产生的气体体积相同，E 电极质量减少 1.28 g。(1)装置甲的 A 电极为电池的_极，电解质的 K从离子交换膜的_(填“左侧”或“右侧” ，下同)向离子交换膜的_迁移；B 电极的电极反应式为_。(2)装置乙中 D 电极析出的气体是_，体积为_ mL(标准状况)。答案 (1)负 左侧 右侧 I2e=3I(2)H2(或氢气) 224解析 (1)由 E 电极(铜)的质量减少可知 E 为阳极，则 F 为阴极，A 为负极，B 为正极，C 为阳极，D 为阴极。原电池中阳离子从负极移向正极，即 K由左侧透过离子交换膜移向右侧。根据电池放电的化学方程式知，I 在正极得电子发生还原反应，生成 I。(2)D 电极上首先发生反应 Cu22e=Cu，当 Cu2消耗尽时，发生反应 2H2e=H2，根据得失电子守恒，该电极析出的 H2 的体积为：22400 mLmol1224 mL。1.28 g64 gmol1 20.1 L 0.1 molL1 22