2017版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 專題課時(shí)4 新型化學(xué)電源課件 新人教版

1、專題課時(shí)4 新型化學(xué)電源,新型化學(xué)電源是高考中每年必考的知識(shí)點(diǎn)，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學(xué)中的新型電源，成為科學(xué)家研究的重點(diǎn)方向之一，也成了高考的高頻考點(diǎn)。高考中的新型化學(xué)電源，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅錳堿性電池”、“海洋電池”、“燃料電池”、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。雖然該類試題題材新穎，但應(yīng)用的解題原理還是原電池的知識(shí)，只要細(xì)心分析，實(shí)際上得分相對(duì)比較容易。,題型說(shuō)明,微題型一 新型燃料電池

2、的分析與判斷,【示例1】 (2015江蘇化學(xué)，10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是( ),題型示例,答案 D,【方法指導(dǎo)】 理順書寫燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟 1.先寫出燃料電池總反應(yīng)式 雖然可燃性物質(zhì)與氧氣在不同的燃料電池中電極反應(yīng)不同，但其總反應(yīng)方程式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應(yīng)方程式。由于涉及電解質(zhì)溶液，所以燃燒產(chǎn)物還可能要與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，然后再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式相加，從而得到總反應(yīng)方程式。,3.最后寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式 由于原電池是將氧化還原反應(yīng)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在兩極(負(fù)、正兩極)上發(fā)生，故燃料電池負(fù)極的電極

3、反應(yīng)式燃料電池總反應(yīng)式燃料電池正極的電極反應(yīng)式。在利用此法寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式時(shí)一要注意消去總反應(yīng)和正極反應(yīng)中的O2，二要注意兩極反應(yīng)式和總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移相同。,1.(2015西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車的最佳候選動(dòng)力源，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是( ),題型精練,A.通氧氣的一極為負(fù)極 B.H從正極區(qū)通過(guò)交換膜移向負(fù)極區(qū) C.通甲醇的一極的電極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=CO26H D.甲醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過(guò)外電路流向負(fù)極 解析 通氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；H從負(fù)極區(qū)通過(guò)交換膜移向正極區(qū)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通甲醇的一極為負(fù)極，發(fā)生氧

4、化反應(yīng)：CH3OHH2O6e=CO26H，C項(xiàng)正確；甲醇在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C,解析 A項(xiàng)沒(méi)有注明標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯(cuò)誤；質(zhì)子應(yīng)由負(fù)極移向正極，B錯(cuò)誤；正極的電極反應(yīng)式為2O28H8e=4H2O，D錯(cuò)誤。 答案 C,3.氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨水式燃料電池工作原理：,(1)氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇_(填“酸性”、“堿性”或“中性”)溶液。 (2)空氣在進(jìn)入電池裝置前需要通過(guò)過(guò)濾器除去的氣體是 _。,(3)氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見的無(wú)毒氣體和水，該電池的電極總反應(yīng)是_，正極的電極反應(yīng)式是_。 解析 氨氣為堿

5、性氣體，會(huì)與CO2反應(yīng)，由此可回答(1)(2)問(wèn)。由信息和所含元素可知無(wú)毒氣體是氮?dú)?，在燃料電池中，燃料為?fù)極，氧氣為正極，根據(jù)堿性環(huán)境可知，正極反應(yīng)式為O24e 2H2O=4OH。 答案 (1)堿性 (2)CO2 (3)4NH3 3O2=2N2 6H2O 3O212e 6H2O=12OH(或O2 4e 2H2O=4OH),【題型模板】,微題型二 可充電電池,題型示例,思維提示 A項(xiàng)，在原電池內(nèi)部，陽(yáng)離子應(yīng)移向正極；二次電池充電過(guò)程為電解的過(guò)程，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，比能量是指這種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，當(dāng)二者質(zhì)量相同時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不相等，即比能量不同；D項(xiàng)，

6、左邊裝置已經(jīng)是放完電的電池，應(yīng)為鋰硫電池給鋰離子電池充電。 答案 B,【方法歸納】 可充電電池電極反應(yīng)式的書寫技巧 書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，一般都是先書寫放電的電極反應(yīng)式。書寫放電時(shí)的電極反應(yīng)式時(shí)，一般要遵守三個(gè)步驟：第一，先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，找出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)；第二，寫出一個(gè)比較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式(書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng))；第三，在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。 充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)的電極反應(yīng)過(guò)程相反，充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)為放電時(shí)的正極反應(yīng)的逆過(guò)程，充電時(shí)的陰極反應(yīng)為放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的逆過(guò)程。根據(jù)正確

7、書寫的電極反應(yīng)式，可順利判斷各電極周圍溶液pH的變化。,1.(2015昆明二模)利用碳納米管能夠吸附氫氣，設(shè)計(jì)一種新型二次電池，其裝置如圖所示。關(guān)于該電池的敘述不正確的是( ),題型精練,A.電池放電時(shí)K移向正極 B.電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：H22e2OH=2H2O C.電池充電時(shí)鎳電極上NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2 D.電池充電時(shí)碳納米管電極與電源的負(fù)極相連,解析 本題考查二次電池的反應(yīng)原理，意在考查考生對(duì)原電池原理和電解原理的理解和綜合應(yīng)用能力。原電池放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；該電池中H2在負(fù)極上失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，因電解質(zhì)溶液為堿性溶液，故OH參與反應(yīng)，B項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極

8、(鎳電極)上發(fā)生化合價(jià)降低的還原反應(yīng)，即由NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，充電時(shí)正好相反，由Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為NiOOH，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，該新型二次電池在外加電流的作用下，碳納米管電極上發(fā)生還原反應(yīng)，故碳納米管電極作陰極，與電源負(fù)極相連，D項(xiàng)正確。 答案 C,解析 充電時(shí)是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)是原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為：Lie=Li，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；沒(méi)有給出氣體所處的狀態(tài)，無(wú)法計(jì)算出SO2的體積，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,A,3.(選做)(2015寧波十校聯(lián)考)

9、水系鋰電池具有安全、環(huán)保和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。以釩酸鈉(NaV3O8)為正極材料的電極反應(yīng)式為NaV3O8xLixe=NaLixV3O8，該電池示意圖如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( ),A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Lie=Li B.充電過(guò)程中Li從陽(yáng)極向陰極遷移 C.充電過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為NaLixV3O8xe=NaV3O8xLi，NaLixV3O8中釩的化合價(jià)發(fā)生變化 D.該電池可以用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液 解析 放電時(shí)是原電池，電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；充電時(shí)是電解池，充電過(guò)程中陽(yáng)離子從陽(yáng)極向陰極遷移，B正確；充電過(guò)程中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；鋰能與水反應(yīng)，該電池不能用硫酸鈉溶

10、液作電解質(zhì)溶液，D錯(cuò)誤。 答案 D,【思維模型】,微題型三 其他新型、高效環(huán)保電池,【示例3】 (2015課標(biāo)全國(guó)，11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ),題型示例,A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O 思維提示 由題意可知，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H通過(guò)，則正極反應(yīng)為：O24e4H=2H

11、2O，沒(méi)有CO2生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為：C6H12O66O2=6CO26H2O，D項(xiàng)正確。 答案 A,1.熱電池是一種可長(zhǎng)期儲(chǔ)備電能的電池，高氯酸鉀廣泛用于熱電池。鐵和高氯酸鉀反應(yīng)提供的能量使鹽熔化導(dǎo)電，從而激活電池。鐵和高氯酸鉀的熱電池反應(yīng)為KClO4(s)4Fe(s)=KCl(s)4FeO(s) H。下列說(shuō)法正確的是( ),題型精練,A.H0且參與反應(yīng)的高氯酸鉀越多，其值越小 B.在該熱電池中，鐵為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) C.正極反應(yīng)式為KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l

12、) D.生成1 mol FeO時(shí)轉(zhuǎn)移8 mol電子,解析 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故H0，對(duì)于一個(gè)固定的化學(xué)反應(yīng)方程式，其H與反應(yīng)物的多少無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵元素的化合價(jià)升高，在反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；KClO4中氯元素化合價(jià)降低，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，故正極反應(yīng)式為KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l)，C項(xiàng)正確；鐵元素的化合價(jià)由0價(jià)升高到2價(jià)，故生成1 mol FeO時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C,2.(2015太原模擬)鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質(zhì)儲(chǔ)罐和電池間不斷循環(huán)。下列說(shuō)法不正確的是( ),A.放電時(shí)負(fù)極的

13、電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2 B.充電時(shí)電極a連接電源的負(fù)極 C.陽(yáng)離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng) D.放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大,解析 本題考查了電化學(xué)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)圖能力和分析判斷能力。由題知電解液為溴化鋅水溶液，結(jié)合電解裝置圖分析可知充電時(shí)左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Br2e=Br2，則左側(cè)電極為陽(yáng)極，充電時(shí)電極a連接電源的正極；充電時(shí)右側(cè)電極上發(fā)生還原反應(yīng)：Zn22e=Zn，則右側(cè)電極為陰極，充電時(shí)電極b連接電源的負(fù)極，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。該電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為充電時(shí)陰極反應(yīng)的逆反應(yīng)，即Zn2e=Zn2，A選項(xiàng)正確。陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)，C選項(xiàng)正確。,該電池放電時(shí)正極反應(yīng)為充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的逆反應(yīng)，即為Br22e=2Br，放電時(shí)作原電池，原電池陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，且該裝置使用了陽(yáng)離子交換膜，其只允許陽(yáng)離子通過(guò)，即左側(cè)電極上生成了Br，同時(shí)Zn2不斷移向左