2023高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題6第2單元原電池化學(xué)電源教師用書蘇教版

PAGEPAGE2第二單元原電池化學(xué)電源考綱定位考情播報(bào)1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能寫出電極反響和總反響方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。2022·全國(guó)甲卷T11/全國(guó)丙卷T112022·全國(guó)卷ⅠT11/全國(guó)卷ⅡT26(1)(2)2022·全國(guó)卷ⅡT122022·全國(guó)卷ⅠT10、T27(5)、T28(5)/全國(guó)卷ⅡT112022·全國(guó)卷T26(4)考點(diǎn)1|原電池的工作原理及簡(jiǎn)單應(yīng)用[根底知識(shí)自查]1．概念及反響本質(zhì)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其本質(zhì)是發(fā)生了氧化復(fù)原反響。2．構(gòu)成條件(1)有兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極(常見為金屬或石墨)。(2)將電極插入電解質(zhì)溶液中。(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。(4)能自發(fā)發(fā)生氧化復(fù)原反響。3．工作原理如圖是Cu-Zn原電池，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)反響原理電極名稱負(fù)極正極電極材料ZnCu電極反響Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反響類型氧化反響復(fù)原反響(2)原電池中的三個(gè)方向①電子方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極；②電流方向：從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極；③離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移。(3)兩種裝置的比擬圖Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2＋，會(huì)有一局部Zn與Cu2＋直接反響，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一局部化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，裝置的溫度會(huì)升高。圖Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分別在兩個(gè)池中，Zn與Cu2＋不直接接觸，不存在Zn與Cu2＋直接反響的過程，所以僅是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。(4)鹽橋作用①連接內(nèi)電路，形成閉合回路；②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。4．原電池原理的三個(gè)應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源①首先將氧化復(fù)原反響分成兩個(gè)半反響。②根據(jù)原電池的反響特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反響找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。(2)比擬金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。(3)加快氧化復(fù)原反響的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化復(fù)原反響，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反響速率加快。例如，在Zn與稀H2SO4反響時(shí)參加少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反響速率加快。[應(yīng)用體驗(yàn)]1．在如下圖的8個(gè)裝置中，不能形成原電池的是______________________________________________________________________________________________________________________________(填序號(hào))，并指出原因。[提示]①只有一個(gè)金屬，不能構(gòu)成兩極③兩極金屬相同⑤酒精不是電解質(zhì)溶液，不導(dǎo)電⑧未形成閉合回路2．(1)根據(jù)反響Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋設(shè)計(jì)的原電池的負(fù)極反響式為_______________________________________________________________，正極反響式為_______________________。(2)根據(jù)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O設(shè)計(jì)的原電池的正極反響式為_____________________________________________________________。[提示](1)Fe－2e－=Fe2＋2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(2)O2＋4e－＋4H＋=2H2O[考點(diǎn)多維探究]角度1原電池的工作原理及電極判斷1．(2022·天津高考)鋅銅原電池裝置如下圖，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，以下有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37742161】A．銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡C[A.Cu作正極，電極上發(fā)生復(fù)原反響，錯(cuò)誤；B.電池工作過程中，SOeq\o\al(2－,4)不參加電極反響，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))根本不變；C.電池工作時(shí)，甲池反響為Zn－2e－=Zn2＋，乙池反響為Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋會(huì)通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反響式可知，乙池中每有64gCu析出，那么進(jìn)入乙池的Zn2＋為65g，溶液總質(zhì)量略有增加，正確；D.由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜。]2．控制適合的條件，將反響2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖的原電池。以下判斷不正確的選項(xiàng)是()A．反響開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．反響開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被復(fù)原C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反響到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極D[由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被復(fù)原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反響到達(dá)平衡狀態(tài)，C正確；D項(xiàng)在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被復(fù)原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。]3．分析以下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的選項(xiàng)是()A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極B．②中Mg作正極，電極反響式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負(fù)極，電極反響式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反響式為2H＋＋2e－=H2↑B[②中Mg不與NaOH溶液反響，而Al能和NaOH溶液反響失去電子作負(fù)極；③中Fe在濃HNO3中鈍化，Cu和濃HNO3反響失去電子作負(fù)極，那么Fe作正極，A、C錯(cuò)誤；②中電池總反響為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反響式為2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，二者相減得到正極反響式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu作正極，電極反響式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D錯(cuò)誤。]原電池的工作原理簡(jiǎn)圖注意：①一般負(fù)極金屬較活潑，正極金屬或非金屬不活潑。②一般負(fù)極溶解或質(zhì)量減輕，正極有氣泡或質(zhì)量增重。③假設(shè)有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。角度2原電池原理的應(yīng)用4．有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，試比擬金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37742162】(1)A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極，活動(dòng)性________；(2)C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C，活動(dòng)性________；(3)A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡，活動(dòng)性________；(4)B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反響，活動(dòng)性________；(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動(dòng)性________。綜上所述，這五種金屬的活動(dòng)性從強(qiáng)到弱的順序?yàn)開_______。[答案](1)A>B(2)C>D(3)A>C(4)D>B(5)B>EA>C>D>B>E5．把適合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別參加過量的稀硫酸，同時(shí)向a中參加少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別參加定量的稀硫酸，同時(shí)向a中參加少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，那么圖像是________。[解析](1)a中參加CuSO4，消耗一局部Zn，Cu、Zn形成原電池，反響速率加快，所以a放出H2的量減少，但速率加快。(2)a中參加CuSO4消耗Zn，但不影響產(chǎn)生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa與H2SO4反響后生成弱酸CH3COOH，從而減慢反響速率，但產(chǎn)生H2的量沒發(fā)生變化。[答案](1)A(2)B(3)C6．請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱。請(qǐng)寫出電極反響式，負(fù)極：__________________________________________________，正極：______________________________________________________，并在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標(biāo)出外電路電子流向。[答案]Cu－2e－=Cu2＋2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋原電池設(shè)計(jì)的思維模板(1)正、負(fù)極材料的選擇：根據(jù)氧化復(fù)原關(guān)系找出正、負(fù)極材料，一般選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或可導(dǎo)電的非金屬(如石墨等)作為正極。(2)電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反響，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反響(如溶解于溶液中的空氣)。但如果氧化反響和復(fù)原反響分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，那么兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。(3)畫裝置圖：注明電極材料與電解質(zhì)溶液。但應(yīng)注意鹽橋不能畫成導(dǎo)線，要形成閉合回路?？键c(diǎn)2|常見化學(xué)電源的原理及電極反響式的書寫[根底知識(shí)自查]1．一次電池(以堿性鋅錳電池為例)總反響為Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－。2．二次電池(1)鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反響為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do10(充電))2PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)二次電池充電時(shí)的電極連接3．燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。介質(zhì)酸性堿性負(fù)極反響式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反響式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反響式2H2＋O2=2H2O注：①燃料電池的電極不參加電極反響，外通入的燃料發(fā)生負(fù)極反響，O2發(fā)生正極反響。②書寫電極反響時(shí)，注意介質(zhì)的參與反響。[應(yīng)用體驗(yàn)]1．某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do10(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2請(qǐng)答復(fù)以下問題：(1)放電時(shí)，負(fù)極反響式為___________________________________，正極反響式為__________________________________________。(2)充電時(shí)，陰極反響式為____________________________________，陽極反響式為__________________________________________。(3)放電時(shí)，K＋向________極遷移，負(fù)極的溶液pH的變化為________。(4)充電時(shí)，鎳鎘電池的負(fù)極應(yīng)與外接電源的________極相連。[提示](1)Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)22NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－(2)Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O(3)正減小(4)負(fù)2．以CO為燃料氣，請(qǐng)分別寫出電解質(zhì)符合以下條件的正、負(fù)極的電極反響式和總反響式(填入表格中)。電解質(zhì)電極反響式或總反響式①酸性介質(zhì)正極負(fù)極總反響②堿性介質(zhì)正極負(fù)極總反響③固體氧化物(其中O2－可以在固體介質(zhì)中自由移動(dòng))正極負(fù)極總反響④熔融碳酸鹽(COeq\o\al(2－,3))正極負(fù)極總反響[提示]①O2＋4e－＋4H＋=2H2O2CO－4e－＋2H2O=2CO2＋4H＋2CO＋O2=2CO2②O2＋4e－＋2H2O=4OH－2CO－4e－＋8OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋4H2O2CO＋O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋2H2O③O2＋4e－=2O2－2CO－4e－＋2O2－=2CO22CO＋O2=2CO2④O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)2CO－4e－＋2COeq\o\al(2－,3)=4CO22CO＋O2=2CO2[考點(diǎn)多維探究]角度1常見化學(xué)電源的原理分析1．(2022·長(zhǎng)沙模擬)比亞迪雙模電動(dòng)汽車使用的是高鐵電池，其總反響為3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOHeq\o(,\s\up7(充電),\s\do10(放電))3Zn＋2K2FeO4＋8H2O，以下說法正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37742163】A．放電時(shí)，假設(shè)有6mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，那么有2molK2FeO4被氧化B．放電時(shí)，正極反響為FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O－3e－=Fe(OH)3＋5OH－C．充電時(shí)，電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連D．充電時(shí)，陰極附近溶液的pH變小C[由反響方程式可知，放電時(shí)，K2FeO4被復(fù)原，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)正極得電子，電極反響為FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連，C項(xiàng)正確；充電時(shí)，陰極附近溶液的pH變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．(2022·信陽市一模)某充電寶鋰離子電池的總反響為xLi＋Li1－xMn2O4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do10(充電))LiMn2O4，某鎳氫電池總反響為NiOOH＋MHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do10(充電))M＋Ni(OH)2(M為儲(chǔ)氫金屬或合金)，有關(guān)上述兩種電池的說法不正確的選項(xiàng)是()A．鋰離子電池放電時(shí)，Li＋向正極遷移B．鎳氫電池放電時(shí)，正極的電極反響式：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－C．如圖表示用鋰離子電池給鎳氫電池充電D．鋰離子電池充電時(shí)，陰極的電極反響式：LiMn2O4－xe－=Li1－xMn2O4＋xLi＋D[A項(xiàng)，鋰離子電池放電時(shí)陽離子移向正極，所以Li＋向正極遷移，故A正確；B項(xiàng)，放電時(shí)，正極發(fā)生復(fù)原反響，方程式為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，故B正確；C項(xiàng)，題圖表示用鋰離子電池為放電過程，而鎳氫電池為充電過程，故負(fù)極Li接M極發(fā)生M＋H＋＋e－=MH，故C正確；D項(xiàng)，鋰離子電池充電時(shí)，陰極的電極反響式：Li＋＋e－=Li，故D錯(cuò)誤。]3．(2022·全國(guó)丙卷)鋅-空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反響為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動(dòng)B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小C．放電時(shí)，負(fù)極反響為：Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)D．放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C[A項(xiàng)，充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K＋向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，總反響方程式為2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(通電))2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在堿性環(huán)境中負(fù)極Zn失電子生成的Zn2＋將與OH―結(jié)合生成Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，正確；D項(xiàng)，O2～4e－，故電路中通過2mol電子時(shí)，消耗氧氣0.5mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為11.2L，錯(cuò)誤。]角度2常見電源電極反響式的書寫4．(1)Fe-Cu-稀H2SO4組成的原電池中，負(fù)極反響為______________________________________________________________________________________________________________________________，正極反響為______________________________________________，電池總反響為________________________________________________。(2)Mg-Al-NaOH溶液組成的原電池中，負(fù)極反響為________________，正極反響為__________________________________________________，電池總反響為________________________________________________。(3)(2022·全國(guó)卷Ⅱ節(jié)選)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。答復(fù)以下問題：①該電池的正極反響式為_______________________________________，電池反響的離子方程式為________________________________________。②維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅________g。(F＝96500C·mol－1)(4)(2022·全國(guó)卷節(jié)選)與MnO2-Zn電池類似，K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反響式為______________________________________________________________________________________________________________________________，該電池總反響的離子方程式為____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)用吸收H2后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量、長(zhǎng)壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反響為：NiO(OH)＋MHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do10(充電))Ni(OH)2＋M電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反響式為_______________________________________________________________，充電時(shí)，陽極反響式為_____________________________________________________________。[解析](1)Fe作負(fù)極，電極反響：Fe－2e－=Fe2＋；Cu作正極，電極反響：2H＋＋2e－=H2↑。(2)Al作負(fù)極，電極反響：Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O；Mg作正極，電極反響：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(3)①根據(jù)酸性鋅錳干電池的構(gòu)造可知，放電時(shí)，負(fù)極Zn失去電子生成Zn2＋，正極MnO2得到電子生成MnOOH，從而可寫出正極和負(fù)極的電極反響式，然后在遵循電子守恒的前提下將兩極反響式加合可得電池反響的離子方程式。②電池工作5分鐘，通過的電量Q＝It＝0.5A×5min×60s/min＝150C，因此通過電子的物質(zhì)的量n(e－)＝eq\f(Q,F)＝eq\f(150C,96500C/mol)≈1.554×10－3mol，那么理論消耗Zn的質(zhì)量是m(Zn)＝eq\f(1.554×10－3mol,2)×65g/mol≈0.05g。(4)K2FeO4-Zn組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，F(xiàn)eOeq\o\al(2－,4)中＋6價(jià)鐵元素被復(fù)原為Fe(OH)3中＋3價(jià)鐵元素，其電極反響式為FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－；書寫總反響的離子方程式時(shí)，關(guān)鍵是抓住Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)3和Zn(OH)2。(5)負(fù)極實(shí)際上是稀土儲(chǔ)氫合金吸附的H2失去電子生成H＋，H＋再與OH－結(jié)合生成H2O，所以負(fù)極的電極反響式為MH－e－＋OH－=M＋H2O。充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反響，反響式為Ni(OH)2－e－＋OH－=NiO(OH)＋H2O。[答案](1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)①M(fèi)nO2＋H＋＋e－=MnOOH2MnO2＋Zn＋2H＋=2MnOOH＋Zn2＋②0.05(4)FeOeq\o\al(2－,4)＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－2FeOeq\o\al(2－,4)＋8H2O＋3Zn=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－(5)MH－e－＋OH－=M＋H2ONi(OH)2－e－＋OH－=NiO(OH)＋H2O化學(xué)電源中電極反響書寫的思維模板(1)明確兩極的反響物；(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極復(fù)原，明確兩極的直接產(chǎn)物；(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原那么，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物；(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反響式。注意：①H＋在堿性環(huán)境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H＋，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O，生成OH－；③假設(shè)總反響式時(shí)，可先寫出較易書寫的一極的電極反響式，然后在電子守恒的根底上，總反響式減去較易寫出的一極的電極反響式，即得到較難寫出的另一極的電極反響式。eq\x(專項(xiàng)突破8)特定新型電池的命題分析命題點(diǎn)1特定裝置的新型電池原理分析(1)特定裝置的新型電池的命題點(diǎn)①兩極的判斷及電極反響式的書寫與判斷。②兩極產(chǎn)物及反響類型判斷。③電子、電流、離子的移動(dòng)方向的判斷。④電池總反響式的書寫與判斷。⑤轉(zhuǎn)移電子及產(chǎn)物的計(jì)算。(2)特定裝置的新型電池的分析思路①分析裝置中提供的信息：如反響物或產(chǎn)物、介質(zhì)粒子成分、交換膜的類型、離子移動(dòng)方向、電極材料等。②分析兩極反響原理及電極反響或總反響。③完成有關(guān)問題。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2022·全國(guó)卷Ⅰ)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，其工作原理如下圖。以下有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．正極反響中有CO2生成B．微生物促進(jìn)了反響中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反響為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA[圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反響的一極為正極，發(fā)生復(fù)原反響，因?yàn)橛匈|(zhì)子通過，故正極電極反響式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反響，電極反響式為C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，負(fù)極上有CO2產(chǎn)生，故A不正確。B.微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進(jìn)了反響中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確。C.質(zhì)子是陽離子，陽離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確。D.正極的電極反響式為6O2＋24e－＋24H＋=12H2O，負(fù)極的電極反響式為C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，兩式相加得電池總反響為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，故D正確。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]可充電氟鎂動(dòng)力電池比鋰電池具有更高的能量密度和平安性，其電池反響為Mg＋2MnF3=2MnF2＋MgF2。以下有關(guān)說法不正確的選項(xiàng)是()A．鎂為負(fù)極材料B．正極的電極反響式為MnF3＋e－=MnF2＋F－C．電子從鎂極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極D．每生成1molMnF2時(shí)轉(zhuǎn)移1mol電子C[由電池反響知，鎂作復(fù)原劑，發(fā)生氧化反響，鎂極為負(fù)極，A項(xiàng)不符合題意；電池反響中，三氟化錳發(fā)生復(fù)原反響，B項(xiàng)不符合題意；電子由負(fù)極(鎂極)流出經(jīng)外電路流向正極，C項(xiàng)符合題意；錳元素由＋3價(jià)降至＋2價(jià)，D項(xiàng)不符合題意。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3](2022·全國(guó)甲卷)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37742164】A．負(fù)極反響式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反響式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反響Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑B[根據(jù)題意，Mg-海水-AgCl電池總反響式為Mg＋2AgCl=MgCl2＋2Ag。A項(xiàng)，負(fù)極反響式為Mg－2e－=Mg2＋，正確；B項(xiàng)，正極反響式為2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，對(duì)原電池來說，陰離子由正極移向負(fù)極，正確；D項(xiàng)，由于鎂是活潑金屬，那么負(fù)極會(huì)發(fā)生副反響Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，正確。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4](1)如下圖是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。負(fù)極反響式為______________________________________________________________________________________________________________________________，正極反響式為__________________________________________________________________________________________________________。(2)濃差電池中的電動(dòng)勢(shì)是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如下圖，該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。①X為________極，Y電極反響式為________________________________。②Y極生成1molCl2時(shí)，________molLi＋移向________極(填X或Y)。(3)一種以肼(N2H4)為液體燃料的電池裝置如下圖。該電池用空氣中的氧氣作氧化劑，KOH作電解質(zhì)。負(fù)極反響式為_______________________________________________，正極反響式為________________________________________________。[解析](1)根據(jù)裝置可知O2得電子，在正極反響生成H＋，呼氣中的C2H5OH失電子，在負(fù)極反響生成CH3COOH。(2)根據(jù)裝置可知生成H2的電極為正極，生成Cl2的電極為負(fù)極。(3)根據(jù)裝置可知N2H4→N2為氧化反響，在負(fù)極上反響。[答案](1)C2H5OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)①正2Cl－－2e－=Cl2↑②2X(3)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－命題點(diǎn)2特定介質(zhì)燃料電池的原理分析四類介質(zhì)環(huán)境下的兩極反響原理(以甲醇CH3OH為例)(1)酸性溶液或質(zhì)子交換膜條件：正極：3O2＋12H＋＋12e－=6H2O，負(fù)極：2CH3OH－12e－＋2H2O=2CO2↑＋12H＋(2)堿性溶液條件：正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－，負(fù)極：2CH3OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O(3)固體氧化物(傳導(dǎo)O2－)條件：正極：3O2＋12e－=6O2－，負(fù)極：2CH3OH－12e－＋6O2－=2CO2↑＋4H2O(4)熔融碳酸鹽(含COeq\o\al(2－,3))條件：正極：3O2＋12e－＋6CO2=6COeq\o\al(2－,3)，負(fù)極：2CH3OH－12e－＋6COeq\o\al(2－,3)=8CO2↑＋4H2O[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5](2022·武漢模擬)以下圖是以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37742165】A．該電池不能在高溫下工作B．電池的負(fù)極反響為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1mol，便有1molH＋從陽極室進(jìn)入陰極室D．微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，值得研究與推廣C[高溫條件下微生物會(huì)死亡，該電池不能正常工作，A選項(xiàng)正確；電池的負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反響，即葡萄糖失電子生成二氧化碳?xì)怏w，B選項(xiàng)正確；放電過程中，電子從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)轉(zhuǎn)移，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合題給條件分析，D選項(xiàng)正確。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6]近年來AIST報(bào)告正在研制一種“高容量、低本錢〞鋰-銅空氣燃料電池。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象〞產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，以下說法不正確的選項(xiàng)是()A．放電時(shí)，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反響式為Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－C．通空氣時(shí)，銅被腐蝕，外表產(chǎn)生Cu2OD．整個(gè)反響過程中，銅相當(dāng)于催化劑B[放電時(shí)，負(fù)極反響為L(zhǎng)i－e－=Li＋，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；正極反響為Cu2O＋2e－＋H2O=2Cu＋2OH－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通空氣時(shí)，銅被氧化為Cu2O：4Cu＋O2=2Cu2O，總反響為4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，銅相當(dāng)于催化劑，C、D正確。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練7](2022·煙臺(tái)一模)LED系列產(chǎn)品是一類新型節(jié)能產(chǎn)品，圖甲是NaBH4/H2O2燃料電池，圖乙是LED發(fā)光二極管的裝置示意圖。以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．電池A極區(qū)的電極反響式為H2O2＋2e－=2OH－B．電池放電過程中，Na＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)C．每有1molNaBH4參加反響轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAD．要使LED發(fā)光二極管正常發(fā)光，圖乙中的導(dǎo)線a應(yīng)與圖甲中的B極相連C[A項(xiàng)，根據(jù)圖甲知，雙氧水得電子發(fā)生復(fù)原反響，那么A電極為正極，正極電極反響式為H2O2＋2e－=2OH－，故A正確；B項(xiàng)，電池放電過程中，陽離子移向正極，Na＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)，故B正確；C項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反響生成BOeq\o\al(－,2)，電極反響式為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，有1molNaBH4參加反響轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8NA，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，要使LED發(fā)光二極管正常發(fā)光，圖乙中的導(dǎo)線a陰極應(yīng)與圖甲中的B極負(fù)極相連，故D正確。][對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練8](1)(2022·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)二甲醚(OCH3CH3)直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93kW·h·kg－1)。假設(shè)電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反響為__________________________，1個(gè)二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生________個(gè)電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E＝______________(列式計(jì)算。能量密度＝電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW·h＝3.6×106J)。(2)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下圖。①電極A為________極，CO和H2按體積比1∶1發(fā)生的電極反響式為_____________________________________________________________。②電極B的反響式為__________________________________________。③COeq\o\al(2－,3)向________極遷移(填A(yù)或B)。[解析](1)由題意可得：CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋，1個(gè)CH3OCH3產(chǎn)生12個(gè)電子。(2)CO、H2為燃料，在負(fù)極上反響。[答案](1)CH3OCH3－12e－＋3H2O=2CO2＋12H＋12eq\f(\f(1.20V×1000g,46g·mol－1)×12×96500C·mol－1,1kg)÷(3.6×106J·kW－1·h－1)≈8.39kW·h·kg－