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专题课时4新型化学电源,新型化学电源是高考中每年必考的知识点，随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，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，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。,题型说明,微题型一新型燃料电池的分析与判断,【示例1】(2015江苏化学，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(),题型示例,答案D,【方法指导】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤1.先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。,3.最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式燃料电池总反应式燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。,1.(2015西安八校联考)甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车的最佳候选动力源，其工作原理如图所示。下列有关叙述正确的是(),题型精练,A.通氧气的一极为负极B.H从正极区通过交换膜移向负极区C.通甲醇的一极的电极反应式为CH3OHH2O6e=CO26HD.甲醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极解析通氧气的一极发生还原反应，为正极，A项错误；H从负极区通过交换膜移向正极区，B项错误；通甲醇的一极为负极，发生氧化反应：CH3OHH2O6e=CO26H，C项正确；甲醇在负极上发生反应，电子由负极经外电路流向正极，D项错误。答案C,解析A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O28H8e=4H2O，D错误。答案C,3.氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：,(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择_(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是_。,(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是_，正极的电极反应式是_。解析氨气为碱性气体，会与CO2反应，由此可回答(1)(2)问。由信息和所含元素可知无毒气体是氮气，在燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，根据碱性环境可知，正极反应式为O24e2H2O=4OH。答案(1)碱性(2)CO2(3)4NH33O2=2N26H2O3O212e6H2O=12OH(或O24e2H2O=4OH),【题型模板】,微题型二可充电电池,题型示例,思维提示A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B项正确；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。答案B,【方法归纳】可充电电池电极反应式的书写技巧书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液pH的变化。,1.(2015昆明二模)利用碳纳米管能够吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示。关于该电池的叙述不正确的是(),题型精练,A.电池放电时K移向正极B.电池放电时负极反应为：H22e2OH=2H2OC.电池充电时镍电极上NiOOH转化为Ni(OH)2D.电池充电时碳纳米管电极与电源的负极相连,解析本题考查二次电池的反应原理，意在考查考生对原电池原理和电解原理的理解和综合应用能力。原电池放电时，阳离子向正极移动，A项正确；该电池中H2在负极上失电子，发生氧化反应，因电解质溶液为碱性溶液，故OH参与反应，B项正确；放电时，正极(镍电极)上发生化合价降低的还原反应，即由NiOOH转化为Ni(OH)2，充电时正好相反，由Ni(OH)2转化为NiOOH，C项错误；充电时，该新型二次电池在外加电流的作用下，碳纳米管电极上发生还原反应，故碳纳米管电极作阴极，与电源负极相连，D项正确。答案C,解析充电时是电解池，是将电能转化为化学能，放电时是原电池，是将化学能转化为电能，A项正确；放电时，负极反应式为：Lie=Li，B项错误；充电时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；没有给出气体所处的状态，无法计算出SO2的体积，D项错误。,A,3.(选做)(2015宁波十校联考)水系锂电池具有安全、环保和价格低廉等优点。以钒酸钠(NaV3O8)为正极材料的电极反应式为NaV3O8xLixe=NaLixV3O8，该电池示意图如图所示。下列说法不正确的是(),A.放电时，负极的电极反应式：Lie=LiB.充电过程中Li从阳极向阴极迁移C.充电过程中阳极的电极反应式为NaLixV3O8xe=NaV3O8xLi，NaLixV3O8中钒的化合价发生变化D.该电池可以用硫酸钠溶液作电解质溶液解析放电时是原电池，电池的负极发生氧化反应，A正确；充电时是电解池，充电过程中阳离子从阳极向阴极迁移，B正确；充电过程中阳极发生氧化反应，C正确；锂能与水反应，该电池不能用硫酸钠溶液作电解质溶液，D错误。答案D,【思维模型】,微题型三其他新型、高效环保电池,【示例3】(2015课标全国，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(),题型示例,A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O思维提示由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H通过，则正极反应为：O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案A,1.热电池是一种可长期储备电能的电池，高氯酸钾广泛用于热电池。铁和高氯酸钾反应提供的能量使盐熔化导电，从而激活电池。铁和高氯酸钾的热电池反应为KClO4(s)4Fe(s)=KCl(s)4FeO(s)H。下列说法正确的是(),题型精练,A.H0且参与反应的高氯酸钾越多，其值越小B.在该热电池中，铁为负极，发生还原反应C.正极反应式为KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l)D.生成1molFeO时转移8mol电子,解析该反应为放热反应，故H0，对于一个固定的化学反应方程式，其H与反应物的多少无关，A项错误；铁元素的化合价升高，在反应中发生氧化反应，作负极，B项错误；KClO4中氯元素化合价降低，在正极发生还原反应，故正极反应式为KClO4(s)8e=KCl(s)4O2(l)，C项正确；铁元素的化合价由0价升高到2价，故生成1molFeO时转移2mol电子，D项错误。答案C,2.(2015太原模拟)锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是(),A.放电时负极的电极反应式为Zn2e=Zn2B.充电时电极a连接电源的负极C.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,解析本题考查了电化学知识，意在考查考生的识图能力和分析判断能力。由题知电解液为溴化锌水溶液，结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应：2Br2e=Br2，则左侧电极为阳极，充电时电极a连接电源的正极；充电时右侧电极上发生还原反应：Zn22e=Zn，则右侧电极为阴极，充电时电极b连接电源的负极，B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应，即Zn2e=Zn2，A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过，可阻止Br2与Zn直接发生反应，C选项正确。,该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应，即为Br22e=2Br，放电时作原电池，原电池阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，且该装置使用了阳离子交换膜，其只允许阳离子通过，即左侧电极上生成了Br，同时Zn2不断移向左侧电极区，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，D选项正确。答案B,【思维模型】电极反应式书写与判断的三个步骤步骤一：负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反；步骤二：两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则；步骤三：注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。,
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