2021屆高考化學(xué)教學(xué)案第9章 高考熱點課7 高考中的新型化學(xué)電源含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精屆化學(xué)人教一輪創(chuàng)新學(xué)案：第高考點課高考中的型化學(xué)電含解析高考中的新型化學(xué)電源命題分析:以新型化學(xué)電源為命題背景考查原電池的結(jié)構(gòu)和工作原理是高考的熱點；涉及的新型化學(xué)電源種類繁多，如儲氫電池、高鐵電池、海洋電池、鋰離子電池等。解答此類題，不要被新材料、新情境所嚇倒，只要學(xué)會遷移運用常見化學(xué)電源工作原理，正確判斷正負極，寫出電極反應(yīng)式就能破題。1．正、負極的判斷新型電池中錯!2．放電時正極、負極電極應(yīng)式的書寫（1）首先分析物質(zhì)得失電子的情況。）然后再慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。（對于較為復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用“反應(yīng)式－較簡單一極的電極反應(yīng)式＝較復(fù)雜一極的電極反應(yīng)式”的方法解決。3．充電時陰極、陽極的判（1）首先應(yīng)搞明白原電池放電時的正、負極.（2）根據(jù)電池充電時陽極接正極、陰極接負極的原理進行分析。）電極反式：放電時的負極與充電時的陰極、放電時的正

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精極與充電時的陽極分別互逆。4．可充電電池的分析(1)“正正負”—原電池的正極充電時要與外接電源的正極相連，原電池的負極充電時要與外接電源的負極相連）顛顛倒倒——原電池的正極反應(yīng)倒過來，就是充電時電解池的陽極反應(yīng)式。原電池的負極反應(yīng)倒過來，就是充電時電解池的陰極反應(yīng)式。[解析]該反應(yīng)中,可產(chǎn)生電流反應(yīng)條件比較溫和有高溫高壓條件，A正確；該生物燃料電池中，左端電極反應(yīng)式為MV＋－e－===MV2＋，則左端電極是負極，應(yīng)為負極區(qū)，在氫化酶作用，

2232222學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專2232222發(fā)生反應(yīng)H＋2MV===2H＋＋＋,B錯誤右端電極反應(yīng)式為MV＋e－＋

是正極在正極區(qū)N得到電子生成NH發(fā)生還原反應(yīng)C確;電池中內(nèi)電路中H＋通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動，D正確。[答案]B（2019·廣東汕頭高三期末)國科學(xué)家開發(fā)設(shè)計一種天然氣脫硫裝置，利用如圖裝置可實現(xiàn)：―→H＋。已知甲池中有如下的轉(zhuǎn)化：下列說法錯誤的是(

）A．該裝置可將光能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能B該裝置工作時溶液中的H＋從甲池經(jīng)過全氟磺酸膜進入乙池

．甲池碳棒上發(fā)生電極反應(yīng)：AQ＋2H＋

＋

－D．乙池①處發(fā)生反應(yīng)：HS＋I誤===3I－

＋S↓＋2H

＋答案

B

22學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精22解析

該裝置是原電池裝置根圖中信息知是將光能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能的裝置A正確；原電池中陽離子移向正極，由圖可知電子由乙池流出經(jīng)外電路流向甲池，甲池中碳棒是正極，所以氫離子從乙池移向甲池，B錯誤；甲池中碳棒是正極,該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),即AQ＋2H

＋

＋－===HAQ，C正確；在乙池中，硫化氫失電子生成硫單質(zhì)，I誤得電子生成I

－

，發(fā)生的反應(yīng)為H2S＋I誤===3I－

＋S2H，D正確.（2019·天津高)國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅－碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是（）［解析］根據(jù)題圖左側(cè)a極電極反應(yīng)為IBr－＋－===2I－＋Br－，右側(cè)b極電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn

，可以得出總反應(yīng)為I

2

Br－

＋2＋＋Br－

＋2I－故為原電池負a為原電池正極放電時，a極反應(yīng)為I

2

Br－

＋－－

＋Br

－

，A確;電時，

3x3381x3x3381x33381x8由總反應(yīng)可知離子數(shù)目增大B正確；充電時b每增重65，被還原的Zn的物質(zhì)的量為。01則消耗。02mol－,C正確；充電時,極發(fā)生氧化反應(yīng),作陽極，接電源正極，D誤。［答案]D（2019·湖南名校高三大聯(lián)考）某新型可充電電池構(gòu)造如圖所示工作（需先引發(fā)鐵和氯酸鉀的反應(yīng)，從而使LiCl－共晶鹽熔化)某電極（記為

的反應(yīng)式之一為

xLi＋＋x＋LiVO===LiVO下列說法正確的是（＋

)A．放電時，正極上的電極反應(yīng)式為Li－－===Li＋B．放電時，總反式為xLi＋LiV===LiVO＋．充電時，X電極與電源負極相連D．充電時，X極的質(zhì)量增加答案解析

B由題干所給電極反應(yīng)式可知X電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)故X電極是正極，結(jié)合題圖知X電極是LiVO，則Li－合金是負極，負極的電極反應(yīng)式為Li－e－===Li

，結(jié)合X極的電極反應(yīng)式可知放電時總反應(yīng)式為xLi＋LiV===LiV，A＋錯誤，正確；充電時，X電極應(yīng)與電源正極相連，C錯誤；充電時，X電極的電極反應(yīng)與放時X電極的電極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，則充電時X電極的質(zhì)量減輕，D錯誤.

2222222學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2222222建議用時：40分鐘

滿分:100分一、選擇題1．我國預(yù)計在年前后建成自己的載人空間站。為了實現(xiàn)空間的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO并提供O，我國科學(xué)家設(shè)計了一種裝（如下圖現(xiàn)了“陽能→電能→化學(xué)能”轉(zhuǎn)化,總反應(yīng)方程式為===2COO關(guān)于該裝置的下列說法正確的是(

）A．圖中半導(dǎo)體為正極型半導(dǎo)體為負極B．圖中離子交換為陽離子交換膜．反應(yīng)完畢，該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強D體呼出的氣體參與X極的反應(yīng):CO＋2e

＋H＋2OH

－答案解析

D在原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故N型半導(dǎo)體為負極，型半導(dǎo)體為正極，A錯誤；由圖示可知圖中的離子交換膜為陰離子交換膜，錯誤；由總反應(yīng)方程式可知，在整個反應(yīng)過程中沒有OH

、

＋

生成與損耗，故電解質(zhì)溶液的堿性不變錯誤X電解池的陰極，電極反應(yīng)式為＋

222323222222222222232322222222222332－

＋HO===CO＋2OH

，D確。2．如圖是一種正投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。放電前，被膜隔開的電解質(zhì)為S和放電后分別變?yōu)楹拖铝袛⑹稣_的是（

)A．放電時，負極反應(yīng)為3NaBr－＋＋B．充電時陽極反應(yīng)為2NaS2e＋2Na．放電時，Na＋

經(jīng)過離子交換膜，由池移向池D該電池電解飽和食鹽水生2L時,池生成gNa答案解析

根據(jù)放電后S轉(zhuǎn)化為NaS元素化合價升高知被氧化，故負極反應(yīng)為－－===Na＋2Na＋

，A錯誤充電時陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NaBr

電極反應(yīng)為：3NaBr－－＋＋

，誤；放電時，陽離子向正極移動，故Na＋

經(jīng)過離子交換膜，由池向池C正確；沒有說明H所處的狀態(tài)，誤.3廣州高三調(diào)研測試）一種釕(Ru）配合物光敏染料敏化太陽能電池的工作原理示意圖如下，電池工作時發(fā)生的反應(yīng)為:

33學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精33錯誤Ru*激發(fā)態(tài)）*→Ru

＋eI誤＋2e―－2RuⅢ＋－―→2RuⅡ

＋I誤!下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是（）A．電池中鍍導(dǎo)電玻璃為正極B．電池工作時，I－

在鍍Pt導(dǎo)電玻璃上放電．電池工作時，電解質(zhì)中I

和I

－

，濃度不會減少D．電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能答案解析

B根據(jù)電池工作時電子從透明導(dǎo)電玻璃流入鍍Pt導(dǎo)電玻璃，則透明導(dǎo)電玻璃為負極，鍍導(dǎo)電玻璃為正極，A確；電池工作時鍍導(dǎo)電玻璃為正極，電極反應(yīng)為I錯誤＋2e

－===3I－

，正極上為I

－

，放電，誤；根據(jù)電池工作時發(fā)生的反應(yīng)可知，I誤在正極上得電子被還原為I－

，后I

－

又被Ru

氧化為I錯!，I錯!和I－

相互轉(zhuǎn)化電解質(zhì)中I－和I誤濃度不會減少，確；電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能D正確。4．(2019·遼寧五校協(xié)作體高三聯(lián)考)中科院深圳先進技術(shù)研究院成功研發(fā)了一種高效、低成本儲能電池—“鋁－石墨雙離子電

22222222學(xué)必求其心得，22222222池電池總反應(yīng)為Al＋＋Li＋＋

錯錯誤AlLi＋xPF下列有關(guān)該電池的說法正確的是（

)A．放電時PF錯誤!向正極移動B．放電時，負極應(yīng)為Al－－===Al．充電時，兩個電極增加的質(zhì)量相等D．充電時,陽極反應(yīng)為xC＋錯誤!－－===CxPF6答案解析

D結(jié)合總反應(yīng)可知,放電時負極AlLi失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為AlLi－－===Al＋Li＋

，項錯誤;充電時陽極反應(yīng)為xC＋錯誤!－－x,D正確充電時陰極反應(yīng)為Al＋Li＋

＋

－，兩極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量雖然相等，但增加的質(zhì)量不相等陽極增加的是錯!的量,陰極增加的Li

＋

的質(zhì)量，項錯誤。5．優(yōu)質(zhì)的鋰碘電池可用于心臟起搏器來延續(xù)患者的生命，它的正極材料是聚2.乙烯吡（簡寫為P

2

I的復(fù)合物電解質(zhì)是固態(tài)薄膜狀的碘化鋰,電池的總反應(yīng)為＋nI（－1）＋2LiI，則下列說法正確是)A．該電池所產(chǎn)生的電壓低,使用壽命比較短B．電池工作時，離子移向一極．聚乙烯吡啶的復(fù)合物與有機物性質(zhì)相似，因此聚乙烯吡啶的復(fù)合物不會導(dǎo)電D．電時，正極的反應(yīng)為PnI＋＋

＋

－===PVP·(－I

2

＋2LiI

2222學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專2222答案解析

D該電池的電勢低放電緩慢使用壽命比較長A錯誤；原電池中陰離子向負極移動，所以電池工作時，碘離子移向Li電極，B錯誤；聚乙烯吡啶的復(fù)合物作正極，所以聚烯吡啶的復(fù)合物能導(dǎo)電，錯誤；正極上I

2

得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：P

I＋

＋2e

－===PVP·(－1)I＋，D正確。6．一種突破傳統(tǒng)電池設(shè)計念的MgSb液態(tài)金屬儲能電池，其工作原理如下圖所該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層工作時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。該電池工作一段時間后可由太陽能電池充電。下列說法不正確的是（

)A．放電時Mg(液層的質(zhì)量減小B．放電時，正極應(yīng)式為：Mg2＋＋－===Mg．充電時，Mg。液）層發(fā)生還原反應(yīng)D．充電時，Cl－

向中層和下層分界面處移動答案解析

由電流方向可知Mg（液）層為負,放電時的電極反應(yīng)式為Mg－

－質(zhì)量會減少，A正確；陽離子放電順序K＋〈Na＋

〈Mg

2＋

，故放電時正極反應(yīng)式為Mg

2

＋－，B正確；充電時為電解池液）層為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)C錯誤;陰離子移向陽極即Cl－向中層和下層分界面處移動,正確。

2n4n4n4n4n44學(xué)必求其心得，業(yè)2n4n4n4n4n447.濰坊一模）一種新型可逆電池的工作原理如圖所示。放電時總反應(yīng)為Al＋n(AlCl44AlCl錯!表示石墨)。下列說法正確的是()

2Cl錯誤＋n(CA．放電時負極電極反應(yīng)為－B．放電時AlCl誤移向正極

＋7Cl

－Cl－．充電時陽極反應(yīng)AlCl誤－e－

＋C===C（AlCl）D．電路中每轉(zhuǎn)移mol電子，最多有molC(AlCl）被還原答案解析

A，放電時鋁作負極,失電子被氧化為Al

2

Cl錯!，電極反應(yīng)為Al－

－

＋7AlCl誤!

Cl錯!錯誤;C項充電時陽極反應(yīng)為＋AlCl－－－===C(AlCl）正確;D，由總反應(yīng)可知每1molCAlCl)還原僅得到mol電子，錯誤.82019·成七中高三期末）某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A．極發(fā)生氧化反應(yīng)B．高溫下該電池率更高．若有機物為甲烷，則該電池整個過程的總反應(yīng)式為:CH＋

222244224224222學(xué)必求其心得2222442242242222O===CO＋D硫氧化菌參加的反應(yīng)為HS＋8e－＋錯誤＋9H＋答案解析

b是電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；在高溫下硫酸鹽還原菌、硫氧化菌會失去生理活性，因而在高溫下微生物被殺死，效率更低，錯誤;根據(jù)圖示可知硫酸鹽還原菌將錯誤還原為－電極有機物發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO,若有機物為,反應(yīng)式為:CH－

＋8H＋，硫氧化菌又將－轉(zhuǎn)化為，電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：＋

＋

＋===2H，總反應(yīng)方程式為＋2O===CO＋2H確負極上HS

－

在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為錯誤，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是＋4HO－===SO誤!＋

，D錯誤。92019·河汝州實驗中學(xué)高三期末）下圖甲是一種利用微生物將廢水中的尿素［CO(NH)］的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，并生成對環(huán)境友好物質(zhì)的裝置同時利用此裝置的電能在鐵上鍍銅，下列說法中正確的是()A．銅電極應(yīng)與X相連接B．H＋

透過質(zhì)子交換膜由右向左移動．當(dāng)N極消耗025氣體時，則鐵電極增重

222222222222學(xué)必求其222222222222DM電極反應(yīng)式：NCONH＋HO－－===CO＋↑＋＋答案解析

D根據(jù)甲圖，N電極通入氧氣,因N極為正極，M電極為負極電鍍時鍍金屬作陰極層金屬作陽極鐵連接連接Y，A錯誤；根據(jù)選項A的分析，以及原電池的工作原理H＋

從負極流向正極，即從M極流向N，透過質(zhì)子交換膜由左向右移動,錯誤N極反應(yīng)式＋4H＋＋4e===2HO，極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－失電子數(shù)目守恒此有～－

～2Cu,當(dāng)N電極消耗0。25mol氣體時，鐵電極質(zhì)量增重0。25×2×64g＝g，C錯誤；M極為負極因此電極反應(yīng)式為)＋HO－－===CO↑↑6H,D正確。10下圖是用于航天飛行器中的一種全天太陽能電化學(xué)電池在光照時的工作原理。下列說法正確的是)A．該電池與硅太陽能電池供電原理相同B．光照時，H

由a極室通過質(zhì)子膜進極室光照時極反應(yīng)式為VO＋＋2OH－－－===VO錯!＋H2D．夜間無光照時,電極流出電子答案

D

22nn24n2學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專22nn24n2解析

由題圖可知，有太陽光照時,極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，是正極極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負極由于這是一種全天候電池所以夜晚情況剛好相反.硅太陽能電池是用半導(dǎo)體原理將光能轉(zhuǎn)化為電能，是物理變,而該電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，兩者原理不同，A項錯誤；原電池中氫離子向正極移動所以氫離子由b極室通過質(zhì)子膜進入a極室，B錯誤；光照時，是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為VO＋＋HOe===VO，＋2H＋

,C項錯誤；夜間無光照，相當(dāng)于蓄電池放電，極的電極反應(yīng)式為V2＋－－3＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，是負極，是電子流出的一極,項正確近浙江大學(xué)成功研制出具有較高能量密度的新型鋁－石墨烯(）電池(如圖該電池分別以鋁、石墨烯為電極，放電時，電池中導(dǎo)電離子的種類不變已知能量密度＝電池容（J)÷負極質(zhì)量（列分析正確的是（

)A．放電時，（石墨烯)為負極B．放電時Al2Cl錯!在負極轉(zhuǎn)化為AlCl錯誤!．充電時，陽極反應(yīng)為4Al－＋－===Al＋－D．以輕金屬為負極有利于提高電池的能量密度答案解析

D鋁是活潑的金屬,放電時是負極(石墨烯)為正極，A誤放電時鋁發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋁離子鋁離子與AlCl錯誤結(jié)合生成AlCl－

，7，B錯誤；充電時，Al2Cl錯!在陰極得電子發(fā)

2422222學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2422222生還原反應(yīng)即陰極反應(yīng)為4Al2Cl錯誤＋－===Al7AlCl錯誤!C錯誤;以輕金屬為負極有利于提高電池的能量密度，確。二、非選擇題121）下圖是某甲醇燃料電池工作的示意圖。質(zhì)子交換膜(只有質(zhì)子能夠通過)左、