2024版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)課件：熱點(diǎn)專攻9 新型化學(xué)電源及分析

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI熱點(diǎn)專攻9新型化學(xué)電源及分析第六章2024命題前沿液流電池是一種新型的大型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,由電堆單元、電解質(zhì)溶液及電解質(zhì)溶液儲(chǔ)供單元、控制管理單元等部分組成。液流電池系統(tǒng)的核心是由電堆和實(shí)現(xiàn)充、放電過程的單電池按特定要求串聯(lián)而成的,其結(jié)構(gòu)與燃料電池電堆相似。全釩液流電池的裝置如圖所示:新題速遞(2022廣東卷,6)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì),發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(

)A.充電時(shí)電極b是陰極B.放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C.放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D.每生成1molCl2,電極a質(zhì)量理論上增加23g思路導(dǎo)引(1)充電時(shí)電極a反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3電極a是陰極,電極b是陽(yáng)極。(2)結(jié)合充、放電過程的互逆性

放電時(shí),電極a是負(fù)極,電極b是正極。(3)結(jié)合放電和充電時(shí)的電極反應(yīng),逐項(xiàng)進(jìn)行分析、判斷。答案

C解析

由充電時(shí)電極a的反應(yīng)可知,充電時(shí)電極a為陰極,則電極B是陽(yáng)極,A錯(cuò)誤;同一電極上放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反,則由放電時(shí)電極a的反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+可知,NaCl溶液的pH不變,B錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+,正極反應(yīng)為Cl2+2e-===2Cl-,反應(yīng)后Na+和Cl-濃度都增大,則放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大,C正確;充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3,由得失電子守恒可知,每生成1

mol

Cl2,電極a質(zhì)量理論上增加23

g·mol-1×2

mol=46

g,D錯(cuò)誤。熱點(diǎn)探究熱點(diǎn)1新型液流電池及分析例1.某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是(

)A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng):Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+B.放電時(shí)Cl-透過多孔碳電極向CCl4中遷移C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子,理論上CCl4吸收0.5molCl2D.充電過程中,NaCl溶液濃度增大答案

A解析

放電時(shí),負(fù)極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+,A正確;放電時(shí)陰離子移向負(fù)極,故Cl-透過多孔碳電極向NaCl溶液中遷移,B錯(cuò)誤;放電時(shí)正極反應(yīng)為Cl2+2e-===2Cl-,轉(zhuǎn)移1

mol電子,理論上CCl4釋放出0.5

mol

Cl2,C錯(cuò)誤;充電過程中,陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,消耗了Cl-,則NaCl溶液濃度減小,D錯(cuò)誤。方法指導(dǎo)分析新型液流電池的基本思路如下:(1)判斷放電時(shí)電池的正極和負(fù)極:依據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中元素化合價(jià)的變化或離子的移動(dòng)方向(電流的流向)等。(2)結(jié)合原電池原理,確定正極、負(fù)極的反應(yīng)式,判斷電極區(qū)(或整個(gè)電解質(zhì)溶液)的變化等。(3)根據(jù)充電、放電時(shí)電極反應(yīng)的互逆性,推測(cè)充電時(shí)電極反應(yīng)及變化等。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.(2021湖南卷,10)鋅溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池,廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅溴液流電池工作原理如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.放電時(shí),N極為正極B.放電時(shí),左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時(shí),M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-===ZnD.隔膜允許陽(yáng)離子通過,也允許陰離子通過答案

B解析

放電時(shí),N電極為電池的正極,電極反應(yīng)式為Br2+2e-===2Br-,M電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+。充電時(shí),M電極與電源的負(fù)極相連,作電解池的陰極,N電極與電源的正極相連,作陽(yáng)極。放電時(shí),N電極為電池的正極,A正確;放電時(shí),左側(cè)儲(chǔ)液器中溴化鋅的濃度不會(huì)減小,B錯(cuò)誤;充電時(shí),M電極與電源的負(fù)極相連,作電解池的陰極,電極反應(yīng)式為Zn2++2e-===Zn,C正確;放電或充電時(shí),交換膜允許鋅離子和溴離子通過,維持兩側(cè)溴化鋅溶液的電中性,D正確。熱點(diǎn)2新型濃差電池及分析例2.(2022浙江1月選考,21)pH計(jì)是一種采用原電池原理測(cè)量溶液pH的儀器。如圖所示,以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內(nèi)放置已知濃度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測(cè)溶液中組成電池,pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系:pH=(E-常數(shù))/0.059。下列說法正確的是(

)A.如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低,則該電極反應(yīng)式為AgCl(s)+e-===Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化C.分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì),可得出未知溶液的pHD.pH計(jì)工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案

C解析

如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低,則該電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A錯(cuò)誤;pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系:pH=(E-常數(shù))/0.059,則玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化,B錯(cuò)誤;結(jié)合pH=(E-常數(shù))/0.059,則分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì),可得出未知溶液的pH,C正確;pH計(jì)工作時(shí),利用原電池原理,則化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,D錯(cuò)誤。方法指導(dǎo)濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢(shì)的一種裝置,為了限制某些離子的移動(dòng),常使用離子交換膜。分析思路如下:(1)結(jié)合目的及離子的定性移動(dòng)判斷離子交換膜的種類,確定是陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜還是質(zhì)子交換膜等。(2)判斷電池的正、負(fù)極:兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)存在濃度差,離子是由“高濃度”區(qū)移向“低濃度”區(qū),陰離子移向負(fù)極,陽(yáng)離子移向正極。(3)結(jié)合原電池的工作原理,確定正極、負(fù)極的反應(yīng)式,判斷電極區(qū)(或電解質(zhì)溶液)的pH變化等。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2.相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極),可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法錯(cuò)誤的是(

)

答案

D解析

電解池可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH,根據(jù)電解池分析可知,左邊得到NaOH和H2,右邊得到O2和H2SO4,則a為陰極,b為陽(yáng)極,則Cu(2)為負(fù)極,Cu(1)為正極。a為電解池的陰極,A正確;電池放電過程中,Cu(2)為負(fù)極,則負(fù)極上的電極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+,B正確;當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2

mol電子時(shí),動(dòng),C正確;電池放電過程中,Cu(2)的電極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+,Cu(1)的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,反應(yīng)前原電池左邊硫酸銅物質(zhì)的量為5

mol,