1、【 精品教育资源文库 】 (十二 )新型化学电源试题的解题方略 (对应学生用书第 127页 ) 要点归纳 1背景介绍 近几年的高考题中的新型化学电源,有 “ 氢镍电池 ”“ 高铁电池 ”“ 锌锰碱性电池 ”“ 海洋电池 ”“ 燃料电池 ”“ 锂离子电池 ”“ 银锌电池 ”“ 纽扣电池 ” 等,一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量 (单位质量释放的能量 )高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大,因此许多考生感觉难度大。虽然该类试题题材新颖,但应用的解题原理还是原电池的知识,主要考查的是学生迁移应用的能力。只要细心分析,实际上得分相对比较容易。 2命题分析 命题人常常根据新型化学
2、电池的装置特点,以新介质、新燃料、轻金属为背景,涉及下列命题角度。 (1)电极的判断及其电极反应式的书写或判断。 (2)两极产物及两极反应类型的判断。 (3)两极附近溶液的 pH变化或计算。 (4)电子、电流、离子移动方向,交换膜的判断。 (5)电子守恒的相关计算。 3新型化学电源示例分析 (1)(2016 全国 卷 )MgAgCl电池 (海水为电解质溶液 )。 负极反应式: Mg 2e =Mg2 ; 正极反应式: 2AgCl 2e =2Ag 2Cl ; 总反应式: Mg 2AgCl=2Ag MgCl2。 (2)(2015 全国 卷 )微生物电池如图 所示 负极反应式: C6H12O6 24e
3、 6H2O=6CO2 24H ; 正极反应式: 6O2 24e 24H =12H2O。 (3)镍氢电池 (KOH 溶液 ): NiOOH MH 放电充电 Ni(OH)2 M 【 精品教育资源文库 】 负极反应式: MH e OH =M H2O; 正极反应式: NiOOH e H2O=Ni(OH)2 OH 。 (4)热激活电池受热熔化后可瞬间输出电能。总反应 式为 PbSO4 2LiCl Ca=CaCl2Li2SO4 Pb。 负极反应式: Ca 2e 2Cl =CaCl2; 正极反应式: PbSO4 2e =SO24 Pb。 (5)高铁电池 (KOH 溶液 )总反应式为 3Zn 2K2FeO4
4、 8H2O 放电充电 3Zn(OH)2 2Fe(OH)3 4KOH。 负极反应式: 3Zn 6e 6OH =3Zn(OH)2; 正极反应式: 2FeO24 6e 8H2O=2Fe(OH)3 10OH 。 (6)锂离子电池总反应式为 xLi Li1 xMn2O4 放电充电 LiMn2O4。 负极反应式: xLi xe =xLi ; 正极反应式: Li1 xMn2O4 xe xLi =LiMn2O4。 典例导航 (2017 全国 卷 )全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a常用掺有石墨烯的 S8材料,电池反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2 x8) 。下列说法错
5、误的是 ( ) 【导学号: 95160174】 A电池工作时,正极可发生反应: 2Li2S6 2Li 2e =3Li2S4 B电池工作时,外电路中流过 0.02 mol电子,负极材料减重 0.14 g C石墨烯的作用主要是提高电极 a的导电性 D电池充电时间越长,电池中 Li2S2的量越多 审题指导 (1)16Li xS8=8Li2Sx(2 x8) ? Li作负极,电极反应式为 16Li 16e =16Li S8作正极,电极反应式为 xS8 16e 16Li =8Li2Sx ?放电时 电极 a作正极,放电时间越长, Li2Sx中 x越小 【 精品教育资源文库 】 ?充电时 电极 a作阳极,充
6、电时间越长, Li2Sx中 x越大 (2)负极 Li生成 Li 移向正极,减重 0.02 mol1 7 gmol 1 0.14 g 【答案】 D (1)放电时负极反应式为 _, 正极反应式 (当 x 6时 )为 _, 放电过程中 Li2S8 Li 2S6的正极反应式为 _ _。 (2)充电时,阳极反应式 (Li2S2 Li 2S4)_ _。 【答案】 (1)Li e =Li 6S8 16e 16Li =8Li2S6 3Li2S8 2e 2Li =4Li2S6 (2)2Li2S2 2e =Li2S4 2Li 对点训练 1 (2018 厦门模拟 )一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确
7、的是 ( ) 【导学号: 95160175】 A a电极发生还原反应,作电池的正极 B b电极反应式为 2NO3 10e 12H =N2 6H2O C H 由右室通过质子交换膜进入左室 D标准状况下,电路中产生 6 mol CO2同时产生 22.4 L的 N2 B A项,在该燃料电池中 通入燃料的电极为负极,故电极 a为负极,电极 b为正极,a电极发生氧化反应,错误; B项, b电极为正极,发生还原反应,反应式为 2NO3 10e 12H =N2 6H2O,正确; C项,溶液中 H 由负极移向正极,即由左室通过质子交换膜进入右室,错误; D项,不能确定有机物中碳元素的化合价,则不能计算转移的电
8、子数,也不能通过二氧化碳计算氮气的体积,错误。 2 (2018 石家庄联考 )某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应式为 Li1 xCoO2 LixC6=LiCoO2 C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A放电时, Co元素的化合价升高 B放电时,正极的电极反应式为 Li1 xCoO2 xe xLi =LiCoO2 C充电时, Li 在电解液中由阳极向阴极迁移 D充电时,阴极的电极反应式为 C6 xLi xe =LixC6 A 由放电时电池的总反应式可知,放电时 Co 元素的化合价降低, A 项错误;放电时正极的电极反应式为 L
9、i1 xCoO2 xe xLi =LiCoO2, B 项正确;充电时阳离子由阳极向阴极迁移, C项正确;充电时阴 极反应与放电时负极反应互为逆反应,阴极反应式为 C6 xLi xe =LixC6, D项正确。 3大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池 (Ni-MH 电池 )正极板材料为 NiOOH,负极板材料为吸氢合金,下列关于该电池的说法中正确的是 ( ) A放电电池内部 H 向负极移动 B充电时,将电池的负极与外接电源的正极相连 C充电时阳极反应式为 Ni(OH)2 OH e =NiOOH H2O D放电时负极的电极反应式为 MHn ne =M nH C A 项,根据原电池工作
10、原理,阳 离子向正极移动,错误; B 项,充电时电池的负极要接电源的负极,电池的正极要接电源的正极,错误; C项,根据电池工作原理图,电池正极的电极反应式: NiOOH H2O e =Ni(OH)2 OH ,充电是电解池,发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的,即阳极电极反应式: Ni(OH)2 OH e =NiOOH H2O,正确;D项,该电池的环境是碱性环境,不能有大量 H 存在,电极反应式: MHn nOH ne =MnH2O,错误。 4 (2018 黑龙江五校联考 )斯坦福大学华人化学家戴宏杰的团队 发明了一种 “ 一分钟充满电 ” 的新型铝离子电池。该电池的电极材料为铝和 Cn
11、AlCl4(Cn 为石墨 ),有机物阳离子和 AlCl4 组成离子液体,电池放电时,在负极附近形成 Al2Cl7 。充电和放电过程中离子液体中的阳离子浓度不变。下列说法不正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A放电时,铝为电池负极,电极反应式为 Al 3e =Al3 B放电时,负极材料和正极材料质量均减少 C充电和放电过程中,有机物阳离子移动方向相反 D充电时,阳极的电极反应式为 AlCl4 Cn e =CnAlCl4 A 选项 A,题目信息提示,负极形成 Al2Cl7 ,故电极反应式为 Al 7AlCl4 3e =4Al2Cl7 ,错误。选项 B,放电时, Al溶解,负极质量减少,正极反应式为 CnAlCl4 e =AlCl4 Cn,质量也减少,正确。选项 C,放电时,阳离子从负极移向正极,充电时,阳离子从阳极移向阴极,正确。选项 D,充电时,电池的阳极发生氧化反应,正确。
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