2018高考化學復習新型化學電源

1、微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉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，化學中的新型電源，成為科學家研究的重點方向之睫，因此，化學中的新型電源，成為科學家研究的重點方向之一，也成了高考的高頻考點。高考中的新型化學電源，有一，也成了高考的高頻考點。高考中的新型化學電源，有“氫氫鎳電池鎳電池”、“高鐵電池高鐵電池”、“鋅錳堿性電池鋅錳堿性電池”、“海洋電海洋電池池”、“燃料電池燃料電池”、“鋰離子電池鋰離子電池”、“銀鋅電池銀鋅電池”、“紐紐扣電池扣電池”等，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能等，一般

2、具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量量(單位質量釋放的能量單位質量釋放的能量)高等特點。由于該類試題題材廣、信高等特點。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，但應用的解題原理還是原電池的知識，只要細心分材新穎，但應用的解題原理還是原電池的知識，只要細心分析，實際上得分相對比較容易。析，實際上得分相對比較容易。課時課時4新型化學電源新型化學電源課時詮釋課時詮釋微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三燃料電池燃料電池(Fuel Cell)是利用氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、是利用

3、氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、天然氣等為燃料與氧氣或空氣進行反應，將化學能直接轉化成天然氣等為燃料與氧氣或空氣進行反應，將化學能直接轉化成電能的一類原電池。其特點是：電能的一類原電池。其特點是：(1)有兩個相同的多孔電極，有兩個相同的多孔電極，同時電極不參與反應同時電極不參與反應 (摻雜適當?shù)拇呋瘎诫s適當?shù)拇呋瘎?。(2)不需要將還原不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內劑和氧化劑全部儲藏在電池內 。(3)能量轉換率較高，超過能量轉換率較高，超過80%(普通燃燒能量轉換率普通燃燒能量轉換率30%多多) 。微點聚焦一新型燃料電池的分析與判斷微點聚焦一新型燃料電池的分析與判斷微點聚焦一微點聚焦一微點

4、聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【示例【示例1】 (2016課標全國課標全國，11)鋅鋅空氣燃料電池可用作電空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為溶液，反應為2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)42。下列說法正確。下列說法正確的是的是()A充電時，電解質溶液中充電時，電解質溶液中K向陽極移動向陽極移動B充電時，電解質溶液中充電時，電解質溶液中c(OH)逐漸減小逐漸減小C 放 電 時 ， 負 極 反 應 為 ： 放 電 時 ， 負 極 反 應 為 ： Z n 4 O H 2 e=Zn(OH)42D放電時，電路中通過放電時，電

5、路中通過2 mol電子，消耗氧氣電子，消耗氧氣22.4 L(標準標準狀況狀況)典題示例典題示例 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【解法指導【解法指導】理順書寫燃料電池電極反應式的三大步驟理順書寫燃料電池電極反應式的三大步驟1先寫出燃料電池總反應式先寫出燃料電池總反應式雖然可燃性物質與氧氣在不同的燃料電池中電極反應不雖然可燃性物質與氧氣在不同的燃料電池中電極反應不同，但其總反應方程式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反同，但其總反應方程式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應方程式。由于涉及電解質溶液，所以燃燒產(chǎn)物還可能

6、要應方程式。由于涉及電解質溶液，所以燃燒產(chǎn)物還可能要與電解質溶液反應，然后再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質溶液反與電解質溶液反應，然后再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質溶液反應的方程式相加，從而得到總反應方程式。應的方程式相加，從而得到總反應方程式。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三3最后寫出燃料電池負極的電極反應式最后寫出燃料電池負極的電極反應式由于原電池是將氧化還原反應中的氧化反應和還原反應分由于原電池是將氧化還原反應中的氧化反應和還原反應分開在兩極開在兩極(負、正兩極負、正兩極)上發(fā)生，故燃料電池負極的電極反上發(fā)生，故燃料電

7、池負極的電極反應式燃料電池總反應式燃料電池正極的電極反應式。應式燃料電池總反應式燃料電池正極的電極反應式。在利用此法寫出燃料電池負極的電極反應式時一要注意消在利用此法寫出燃料電池負極的電極反應式時一要注意消去總反應和正極反應中的去總反應和正極反應中的O2，二要注意兩極反應式和總反，二要注意兩極反應式和總反應式電子轉移相同。應式電子轉移相同。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三1(2017保定模擬保定模擬)液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼積小等優(yōu)點。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如下為燃料的電池裝置

8、如下圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作溶液作為電解質溶液。下列關于該電池的敘述正確的是為電解質溶液。下列關于該電池的敘述正確的是()體驗感悟體驗感悟 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三Ab極發(fā)生氧化反應極發(fā)生氧化反應Ba極的反應式：極的反應式：N2H44OH4e=N24H2OC放電時，電流從放電時，電流從a極經(jīng)過負載流向極經(jīng)過負載流向b極極D其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜解析解析燃料電池燃料燃料電池燃料(N2H4)在負極在負極(a極極)發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應N2H44OH

9、4e=N24H2O，O2在正極發(fā)生還原反應：在正極發(fā)生還原反應：O24e2H2O=4OH，總反應為，總反應為N2H4O2=N22H2O，A項項錯誤，錯誤，B項正確；放電時電流由正極流向負極，項正確；放電時電流由正極流向負極，C項錯誤；項錯誤；OH在正極生成，移向負極消耗，所以離子交換膜應讓在正極生成，移向負極消耗，所以離子交換膜應讓OH通通過，故選用陰離子交換膜，過，故選用陰離子交換膜，D項錯誤。項錯誤。答案答案B微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三2如圖為一種微生物燃料電池結構示意圖，關于該電池敘述如圖為一種微生物燃料電池結構示意圖，關于該電池敘述正確的是正確的是()

10、A分子組成為分子組成為Cm(H2O)n的物質一定是糖類的物質一定是糖類B微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應C.放電過程中，放電過程中，H從正極區(qū)移向負極區(qū)從正極區(qū)移向負極區(qū)D正極反應式為：正極反應式為：MnO24H2e=Mn22H2O微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三解析解析分子組成為分子組成為Cm(H2O)n的物質不一定是糖類，如乙酸的的物質不一定是糖類，如乙酸的分子組成為分子組成為C2(H2O)2，A錯誤；由電池示意圖可知，微生物所錯誤；由電池示意圖可知，微生物所在電極區(qū)在電極區(qū)Cm(H2O)n轉化為轉化為CO2，發(fā)生的是氧化反應

11、，是負極，發(fā)生的是氧化反應，是負極，則另一極是正極，則另一極是正極，MnO2發(fā)生還原反應在酸性條件下生成發(fā)生還原反應在酸性條件下生成Mn2，B錯誤，錯誤，D正確；放電時發(fā)生的是原電池反應，正確；放電時發(fā)生的是原電池反應，H應該從應該從負極區(qū)移向正極區(qū)，負極區(qū)移向正極區(qū)，C錯誤。錯誤。答案答案D微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【解題模板【解題模板】微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三3(解題規(guī)范解題規(guī)范)SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種是對環(huán)境影響較大的幾種氣體，對它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有氣體，對它們的合理控

12、制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。效途徑。(1)利用電化學原理將利用電化學原理將CO、SO2轉化為重要化工原料，裝置轉化為重要化工原料，裝置如圖所示：如圖所示：微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三若若A為為CO，B為為H2，C為為CH3OH，則通入，則通入CO的一極為的一極為_極。極。若若A為為SO2，B為為O2，C為為H2SO4，則負極的電極反應式為，則負極的電極反應式為_。若若A為為NH3，B為為O2，C為為HNO3，則正極的電極反應式為，則正極的電極反應式為_。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三(2)某研究小組利用下列裝置用某研究小組

13、利用下列裝置用N2O4生產(chǎn)新型硝化劑生產(chǎn)新型硝化劑N2O5?，F(xiàn)以現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制組成燃料電池，采用電解法制備備N2O5，裝置如圖所示，其中，裝置如圖所示，其中Y為為CO2。在該電極上同時還引。在該電極上同時還引入入CO2的目的是的目的是_。 電 解 過 程 中 ， 生 成電 解 過 程 中 ， 生 成 N2O5的 電 極 反 應 方 程 式 為的 電 極 反 應 方 程 式 為_。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【規(guī)范點評【規(guī)范點評】學生在解答學生在解答卷

14、題目時，不能挖掘出題干所隱含信息，不能把卷題目時，不能挖掘出題干所隱含信息，不能把所學知識靈活地運用到解題上，如本題第所學知識靈活地運用到解題上，如本題第(1)問問CO和和H2合成合成甲醇過程是甲醇過程是H元素化合價升高，碳元素化合價降低過程，因此元素化合價升高，碳元素化合價降低過程，因此H2被氧化作負極，被氧化作負極，CO被還原作正極；另外在寫半反應時有些被還原作正極；另外在寫半反應時有些學生粗心大意，把正極寫成負極，把陰極反應寫成陽極反應而學生粗心大意，把正極寫成負極，把陰極反應寫成陽極反應而失分，這種不規(guī)范的審答題習慣應引起注意。失分，這種不規(guī)范的審答題習慣應引起注意。微點聚焦一微點聚焦

15、一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三對于一般的電池而言，充電電池具有一定的可逆性，在放對于一般的電池而言，充電電池具有一定的可逆性，在放電時，它是原電池裝置；在充電時，它是電解過程，是一種經(jīng)電時，它是原電池裝置；在充電時，它是電解過程，是一種經(jīng)濟、環(huán)保、電量足、適合大功率、長時間使用的電器。濟、環(huán)保、電量足、適合大功率、長時間使用的電器。微點聚焦二可充電電池微點聚焦二可充電電池微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【示例【示例2】 (2016四川理綜，四川理綜，5)某電動汽車配載一種可充放電某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池的總反應為：的鋰離子電池，

16、放電時電池的總反應為：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列關于該電池的說法不正確。下列關于該電池的說法不正確的是的是()A放電時，放電時，Li在電解質中由負極向正極遷移在電解質中由負極向正極遷移B放電時，負極的電極反應式為放電時，負極的電極反應式為LixC6xe=xLiC6C充電時，若轉移充電時，若轉移1 mol e，石墨，石墨(C6)電極將增重電極將增重7x gD充電時，陽極的電極反應式為充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi典題示例典題示例 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三解析解析放電時，負極反應為放電時，負極反

17、應為LixC6xe=xLiC6，正極反，正極反應為應為Li1xCoO2xexLi=LiCoO2，A、B正確；充電正確；充電時，陰極反應為：時，陰極反應為：xLiC6xe=LixC6，轉移，轉移1 mol e時，石墨時，石墨C6電極將增重電極將增重 7 g，C項錯誤；充電時，陽極反應為項錯誤；充電時，陽極反應為放電時正極反應的逆反應：放電時正極反應的逆反應：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，D項正確。項正確。答案答案C微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【解法歸納【解法歸納】可充電電池電極反應式的書寫技巧可充電電池電極反應式的書寫技巧書寫可充電電池電極反應式時，一

18、般都是先書寫放電的電書寫可充電電池電極反應式時，一般都是先書寫放電的電極反應式。書寫放電時的電極反應式時，一般要遵守三個極反應式。書寫放電時的電極反應式時，一般要遵守三個步驟：第一，先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數(shù)步驟：第一，先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數(shù)目，找出參與負極和正極反應的物質；第二，寫出一個比目，找出參與負極和正極反應的物質；第二，寫出一個比較簡單的電極反應式較簡單的電極反應式(書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與電書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質溶液反應解質溶液反應)；第三，在電子守恒的基礎上，總反應式減；第三，在電子守恒的基礎上，總反應式減去寫出的電極反應式即得另一

19、電極反應式。去寫出的電極反應式即得另一電極反應式。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應為放電時的正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放極反應為放電時的正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放電時的負極反應的逆過程。根據(jù)正確書寫的電極反應式，可順電時的負極反應的逆過程。根據(jù)正確書寫的電極反應式，可順利判斷各電極周圍溶液利判斷各電極周圍溶液pH的變化。的變化。微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三體驗感悟體驗感悟 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦

20、二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三解析解析A項，在原電池內部，陽離子應移向正極，錯誤；二次項，在原電池內部，陽離子應移向正極，錯誤；二次電池充電過程為電解的過程，陰極發(fā)生還原反應，電池充電過程為電解的過程，陰極發(fā)生還原反應，B項正確；項正確；C項，比能量是指這種電池單位質量或單位體積所能輸出的電項，比能量是指這種電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，當二者質量相同時，轉移電子的物質的量不相等，即比能能，當二者質量相同時，轉移電子的物質的量不相等，即比能量不同，錯誤；量不同，錯誤；D項，左邊裝置已經(jīng)是放完電的電池，應為鋰項，左邊裝置已經(jīng)是

21、放完電的電池，應為鋰硫電池給鋰離子電池充電，錯誤。硫電池給鋰離子電池充電，錯誤。答案答案B微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三A閉合閉合K時，時，X的電極反應式為：的電極反應式為：2H2e=H2B閉合閉合K時，時，A電極反應式為：電極反應式為：NiO22e2H=Ni (OH)2C給裝置給裝置()充電時，充電時，B極參與反應的物質被氧化極參與反應的物質被氧化D給裝置給裝置()充電時，充電時，OH通過陰離子交換膜移向通過陰離子交換膜移向A電極電極微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三解析解析當

22、閉合開關當閉合開關K時，時，Y附近溶液先變紅，說明附近溶液先變紅，說明Y電極處電極處H2O得電子生成得電子生成H2和和OH，Y為陰極，則為陰極，則X為陽極，為陽極，Cl在陽在陽極上失去電子，電極反應式為：極上失去電子，電極反應式為：2Cl2e=Cl2，A項錯項錯誤；誤；A為正極，電極反應式為：為正極，電極反應式為：NiO22e2H2O= Ni(OH)22OH，B項錯誤；給裝置項錯誤；給裝置()充電時，充電時，B為陰極，為陰極，B極參與反應的物質得電子，被還原，極參與反應的物質得電子，被還原，C項錯誤；給裝置項錯誤；給裝置()充充電時，電時，A為陽極，為陽極，OH通過陰離子交換膜移向通過陰離子交

23、換膜移向A電極，電極，D項正項正確。確。答案答案D微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三【解題模板【解題模板】微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三環(huán)保電池，是指近年來已投入使用或正在研制、開發(fā)的一環(huán)保電池，是指近年來已投入使用或正在研制、開發(fā)的一類高性能、無污染電池，目前已經(jīng)大量使用的金屬氫化物鎳蓄類高性能、無污染電池，目前已經(jīng)大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、塑料蓄電池、微生物電池等都屬于這一范疇。電池、塑料蓄電池、微生物電池等都屬于這一范疇。微點聚焦三其他新型、高效環(huán)保電池微點聚焦三其他新型、高效環(huán)保電池微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點

24、聚焦三微點聚焦三【示例【示例3】 (2016浙江理綜，浙江理綜，11)金屬金屬(M)空氣電池空氣電池(如圖如圖)具具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為：移動設備的電源。該類電池放電的總反應方程式為：4MnO22nH2O=4M(OH)n。典題示例典題示例 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三1環(huán)保、安全的鋁環(huán)保、安全的鋁空氣電池的工作原理如圖所示

25、，下列有空氣電池的工作原理如圖所示，下列有關敘述錯誤的是關敘述錯誤的是()體驗感悟體驗感悟 微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三ANaCl的作用是增強溶液的導電性的作用是增強溶液的導電性B正極的電極反應式為：正極的電極反應式為：O24e2H2O=4OHC電池工作過程中，電解質溶液的電池工作過程中，電解質溶液的pH不斷增大不斷增大D用該電池做電源電解用該電池做電源電解KI溶液制取溶液制取1 mol KIO3，消耗鋁電極，消耗鋁電極的質量為的質量為54 g解析解析由圖示可知由圖示可知Al電極為負極，電極反應式為：電極為負極，電極反應式為：Al3e3OH=Al(OH)3，O2在正極反應：在正極反應：O24e2H2O=4OH，總反應方程式為：，總反應方程式為：4Al3O26H2O=4Al(OH)3，pH基基本不變，本不變，A、B正確，正確，C項錯誤；項錯誤；D項，項，1 mol KI制得制得1 mol KIO3轉移轉移6 mol電子，消耗電子，消耗2 mol Al，即，即54 g鋁，正確。鋁，正確。答案答案C微點聚焦一微點聚焦一微點聚焦二微點聚焦二微點聚焦三微點聚焦三2(2016豫晉冀三調豫晉冀三調)酶生物電池通常以葡萄糖作為反應原酶生物電池通常以葡萄糖