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.ppt

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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(jué)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(shū)寫(xiě)燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟1 先寫(xiě)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(xiě)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(xiě)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(kāi)在兩極 負(fù) 正兩極 上發(fā)生 故燃料電池負(fù)極的電極反應(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(xiě)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CH3OH H2O 6e CO2 6H 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)生氧化反應(yīng) CH3OH H2O 6e CO2 6H 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2O2 8H 8e 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(jiàn)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 燃料為負(fù)極 氧氣為正極 根據(jù)堿性環(huán)境可知 正極反應(yīng)式為O2 4e 2H2O 4OH 答案 1 堿性 2 CO2 3 4NH3 3O2 2N2 6H2O3O2 12e 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) 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(shū)寫(xiě)技巧書(shū)寫(xiě)可充電電池電極反應(yīng)式時(shí) 一般都是先書(shū)寫(xiě)放電的電極反應(yīng)式 書(shū)寫(xiě)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(xiě)出一個(gè)比較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式 書(shū)寫(xiě)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(xiě)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)正確書(shū)寫(xiě)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 H2 2e 2OH 2H2OC 電池充電時(shí)鎳電極上NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni OH 2D 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 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 Li e 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 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NaV3O8 xLi xe 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 Li e 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NaLixV3O8 xe NaV3O8 xLi 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C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O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 O2 4e 4H 2H2O 沒(méi)有CO2生成 A項(xiàng)錯(cuò)誤 負(fù)極發(fā)生反應(yīng) C6H12O6 24e 6H2O 6CO2 24H 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 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 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 H 0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 D 生成1molFeO時(shí)轉(zhuǎn)移8mol電子 解析該反應(yīng)為放熱反應(yīng) 故 H 0 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1molFeO時(shí)轉(zhuǎn)移2mol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)極的電極反應(yīng)式為Zn 2e 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) 2Br 2e 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) Zn2 2e 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Zn 2e 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Br2 2e 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 不斷移向左側(cè)電極區(qū) 所以放電時(shí)左側(cè)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大 D選項(xiàng)正確 答案B 思維模型 電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)與判斷的三個(gè)步驟步驟一 負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 正極上 溶液中陽(yáng)離子 或氧化性強(qiáng)的離子 得到電子 發(fā)生還原反應(yīng) 充電時(shí)則正好相反 步驟二 兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒 符合正極反應(yīng)加負(fù)極反應(yīng)等于電池反應(yīng)的原則 步驟三 注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng) 若反應(yīng) 一般要將電極反應(yīng)和電極產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生的反應(yīng)合并