專題提升系列(九)　新型化學(xué)電源 教學(xué)課件

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能新型化學(xué)電源專題提升系列(九)一、正、負(fù)極的判斷三、常見新型化學(xué)電源類型二、電極反應(yīng)式的書寫內(nèi)容索引索引一、正、負(fù)極的判斷(1)根據(jù)裝置圖判斷：①電子流向或電流流向，②電解質(zhì)溶液中離子流向，③加入或生成物質(zhì)的化合價變化。(2)根據(jù)總方程式判斷：根據(jù)化合價變化，化合價升高的為負(fù)極，化合價降低的為正極。(2022·福建龍巖高二期末)如圖是某科研團隊設(shè)計的光電催化反應(yīng)器，可由CO2制得異丙醇。其中A、B均是惰性電極，下列說法正確的是A．B為正極B．若A極產(chǎn)生2gH2，則B極產(chǎn)生16gO2C．電子從B極通過合成蛋白質(zhì)纖維膜到A極D．A極上CO2參與的反應(yīng)為：3CO2＋18H＋＋18e－===CH3CH(OH)CH3＋5H2O√典例1由圖中電子的移動方向可知，B極為光電池的負(fù)極，水在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A極為正極，酸性條件下二氧化碳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成異丙醇和水，同時還有氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣。A.由分析可知，B極為光電池的負(fù)極，故A錯誤；B.由分析可知，氫離子和二氧化碳都在正極放電，由得失電子數(shù)目守恒可知，若A極產(chǎn)生2g氫氣，B極產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量大于16g，故B錯誤；C.電解質(zhì)溶液不傳遞電子，則電子不可能通過合成蛋白質(zhì)纖維膜，故C錯誤；D.由分析可知，氫離子和二氧化碳都在正極放電，二氧化碳參與的電極反應(yīng)式為3CO2＋18H＋＋18e－===CH3CH(OH)CH3＋5H2O，故D正確；故選D。

研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．離子交換膜X為質(zhì)子交換膜，質(zhì)子從石墨電極移向Pt電極B．C2H5OH在Pt電極發(fā)生還原反應(yīng)C．正極區(qū)反應(yīng)為4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3D．若Pt電極生成2.24LCO2，電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.6NA√典例2根據(jù)原電池原理，Pt電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，石墨電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，據(jù)此分析來解題。A.根據(jù)分析，負(fù)極區(qū)生成的H＋將遷移到正極區(qū)參與反應(yīng)，所以離子交換膜X為質(zhì)子交換膜，質(zhì)子從Pt電極移向石墨電極，故A項錯誤；B.Pt電極為負(fù)極，C2H5OH發(fā)生氧化反應(yīng)，故B項錯誤；C.根據(jù)分析石墨電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故C項正確；D.沒有告知在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，無法通過氣體體積來計算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，故D項錯誤；答案選C。索引索引二、電極反應(yīng)式的書寫(1)放電時電極反應(yīng)式的書寫根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價變化的物質(zhì)，找出反應(yīng)物和生成物，然后利用氧化還原反應(yīng)的配平方法，寫出電極反應(yīng)式。(2)充電時的電極反應(yīng)式，利用放電時電極反應(yīng)的逆方向書寫。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳維教授團隊結(jié)合其前期工作基礎(chǔ)，開發(fā)了一種高性能的水系錳基鋅電池。其工作原理如圖所示，已知該裝置工作一段時間后，K2SO4溶液的濃度增大，下列說法正確的是

A．負(fù)極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2OB．裝置工作一段時間后，正極區(qū)溶液的pH降低C．a(chǎn)膜為陰離子交換膜，b膜為陽離子交換膜D．電子流向：Zn電極→b膜→a膜→MnO2電極→負(fù)載→Zn電極√典例1由圖中Zn生成Zn(OH)為失電子的氧化反應(yīng)，故為負(fù)極；MnO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，為正極。A.Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A項錯誤；B.MnO2電極為正極，電極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，反應(yīng)消耗H＋，故一段時間后，正極區(qū)溶液的pH升高，B項錯誤；C.由裝置工作一段時間后K2SO4溶液的濃度增大可知，a膜為能使SO通過的陰離子交換膜，b膜為能使K＋通過的陽離子交換膜，C項正確；D.電子只能在電極和導(dǎo)線上傳導(dǎo)，不能在溶液中傳導(dǎo)，正確的電子流向為Zn電極→負(fù)載→MnO2電極，D項錯誤；故選C。(2022?山東淄博二模)利用垃圾假單胞菌株分解有機物的電化學(xué)原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A.電流方向：B電極→用電器→A電極B．B電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．A電極反應(yīng)式為：

－4e－===＋4H＋D．若有機物為葡萄糖C6H12O6，處理0.25molC6H12O6時，會有6molH＋透過質(zhì)子交換膜遷移√典例2A.由圖分析可知：A電極為負(fù)極，B電極為正極，故電流由B電極→用電器→A電極，A項正確；B.由圖示知，B極反應(yīng)物為氧氣，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B項正確；C.由A選項分析知，A是負(fù)極，結(jié)合圖示，電極反應(yīng)式為

－2e－―→

＋2H＋，C項錯誤；D.由反應(yīng)C6H12O6＋6O2→6CO2↑＋6H2O可知1mol葡萄糖反應(yīng)，轉(zhuǎn)移24mol電子，電極反應(yīng)也要轉(zhuǎn)移24mol電子，處理0.25molC6H12O6時，電解質(zhì)溶液中轉(zhuǎn)移6molH＋，D項正確；答案選C。索引索引三、常見新型化學(xué)電源類型(1)新型燃料電池，如肼、Li-Cu空氣電池、有機物等。(2)新型熔融鹽電池。(3)新型元素形成的電池，如B、V。(4)濃差電池。

鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電反應(yīng)式為：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關(guān)該電池的說法正確的是A．充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OB．放電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程C．放電時負(fù)極附近溶液的堿性增強D．放電時電子由鎳電極經(jīng)導(dǎo)線流向鎘電極√典例1該充放電電池放電時為原電池，Cd失電子、化合價升高，Cd為負(fù)極，反應(yīng)式為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，正極上NiOOH的電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，工作時陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極；充電時為電解池，與電源正極相接的為陽極，與電源負(fù)極相接的為陰極，陰陽極反應(yīng)與原電池負(fù)正極反應(yīng)相反，據(jù)此分析解答。A.充電時為電解池，陽極反應(yīng)與原電池正極反應(yīng)相反，即陽極電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，故A正確；B.充電時為電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B錯誤；C.放電時為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，堿性減弱，故C錯誤；D.放電時為原電池，電子由負(fù)極流向正極，即電子由鎘電極經(jīng)導(dǎo)線流向鎳電極，故D錯誤；故選A。

世界首款石墨烯鋰離子電池產(chǎn)品已發(fā)布，可在－30℃～－80℃環(huán)境下工作，電池循環(huán)壽命高達(dá)3500次左右，充電效率是普通充電產(chǎn)品的24倍。它是利用鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性制作的一種新型二次電池。其工作原理如圖所示，電池反應(yīng)式為LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是A．充電時，Li＋移向石墨烯B．充電時，轉(zhuǎn)移0.5mol電子理論上陰極材料質(zhì)量增加3.5gC．放電時，LiCoO2極發(fā)生的電極反應(yīng)為LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋D．對廢舊的該電池進(jìn)行“放電處理”，讓Li＋從石墨烯中脫出有利于回收√典例2A.根據(jù)LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2得到放電時石墨烯為負(fù)極，則充電時，石墨烯為陰極，Li＋移向陰極(石墨烯)，故A正確；B.充電時，Li＋移向陰極(石墨烯)，電極反應(yīng)式為C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，轉(zhuǎn)移0.5mol電子理論上陰