2019届一轮复习鲁科版6-专项突破(十二)新型化学电源试题的解题方略教案

2019届一轮复习鲁科版6-专项突破(十二)新型化学电源试题的解题方略教案

‎　(十二)新型化学电源试题的解题方略 ‎(对应学生用书第127页)‎ ‎[要点归纳]‎ ‎1．背景介绍 近几年的高考题中的新型化学电源，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，主要考查的是学生迁移应用的能力。只要细心分析，实际上得分相对比较容易。‎ ‎2．命题分析 命题人常常根据新型化学电池的装置特点，以新介质、新燃料、轻金属为背景，涉及下列命题角度。‎ ‎(1)电极的判断及其电极反应式的书写或判断。‎ ‎(2)两极产物及两极反应类型的判断。‎ ‎(3)两极附近溶液的pH变化或计算。‎ ‎(4)电子、电流、离子移动方向，交换膜的判断。‎ ‎(5)电子守恒的相关计算。‎ ‎3．新型化学电源示例分析 ‎(1)(2016·全国Ⅱ卷)MgAgCl电池(海水为电解质溶液)。‎ 负极反应式：Mg－2e－===Mg2＋；‎ 正极反应式：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－；‎ 总反应式：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2。‎ ‎(2)(2015·全国Ⅰ卷)微生物电池如图所示 负极反应式：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋；‎ 正极反应式：6O2＋24e－＋24H＋===12H2O。‎ ‎(3)镍氢电池(KOH溶液)：NiOOH＋MHNi(OH)2＋M 负极反应式：MH－e－＋OH－===M＋H2O；‎ 正极反应式：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。‎ ‎(4)热激活电池受热熔化后可瞬间输出电能。总反应式为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。‎ 负极反应式：Ca－2e－＋2Cl－===CaCl2；‎ 正极反应式：PbSO4＋2e－===SO＋Pb。‎ ‎(5)高铁电池(KOH溶液)总反应式为 ‎3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。‎ 负极反应式：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；‎ 正极反应式：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。‎ ‎(6)锂离子电池总反应式为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4。‎ 负极反应式：xLi－xe－===xLi＋；‎ 正极反应式：Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋===LiMn2O4。‎ ‎[典例导航]‎ ‎(2017·全国Ⅲ卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　) 【导学号：95160174】‎ A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4‎ B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重‎0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 ‎[审题指导]　(1)16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)‎ ‎　　　　　　　　　　⇓‎ Li作负极，电极反应式为16Li－16e－===16Li＋‎ S8作正极，电极反应式为xS8＋16e－＋16Li＋===8Li2Sx ‎ ⇓放电时 电极a作正极，放电时间越长，Li2Sx中x越小 ‎ ⇓充电时 电极a作阳极，充电时间越长，Li2Sx中x越大 ‎(2)负极Li生成Li＋移向正极，减重×‎7 g·mol－1＝‎‎0.14 g ‎【答案】　D ‎ (1)放电时负极反应式为______________________________，‎ 正极反应式(当x＝6时)为____________________________________，‎ 放电过程中Li2S8―→Li2S6的正极反应式为______________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)充电时，阳极反应式(Li2S2―→Li2S4)______________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　(1)Li－e－===Li＋　6S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S6　3Li2S8＋2e－＋2Li＋===4Li2S6‎ ‎(2)2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．(2018·厦门模拟)一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是 (　　) 【导学号：95160175】‎ A．a电极发生还原反应，作电池的正极 B．b电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O C．H＋由右室通过质子交换膜进入左室 D．标准状况下，电路中产生6 mol CO2同时产生‎22.4 L的N2‎ B　[A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，正确；C项，溶液中H＋由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。]‎ ‎2．(2018·石家庄联考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应式为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Co元素的化合价升高 B．放电时，正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2‎ C．充电时，Li＋在电解液中由阳极向阴极迁移 D．充电时，阴极的电极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6‎ A　[由放电时电池的总反应式可知，放电时Co元素的化合价降低，A项错误；放电时正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，B项正确；充电时阳离子由阳极向阴极迁移，C项正确；充电时阴极反应与放电时负极反应互为逆反应，阴极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6，D项正确。]‎ ‎3．大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(Ni-MH电池)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，下列关于该电池的说法中正确的是 (　　)‎ A．放电电池内部H＋向负极移动 B．充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连 C．充电时阳极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O D．放电时负极的电极反应式为MHn－ne－===M＋nH＋‎ C　[A项，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，错误；B项，充电时电池的负极要接电源的负极，电池的正极要接电源的正极，错误；C项，根据电池工作原理图，电池正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，充电是电解池，发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的，即阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，正确；D项，该电池的环境是碱性环境，不能有大量H＋存在，电极反应式：MHn＋nOH－－ne－===M＋nH2O，错误。]‎ ‎4．(2018·黑龙江五校联考)斯坦福大学华人化学家戴宏杰的团队发明了一种“一分钟充满电”的新型铝离子电池。该电池的电极材料为铝和Cn[AlCl4](Cn为石墨)，有机物阳离子和[AlCl4]－组成离子液体，电池放电时，在负极附近形成[Al2Cl7]－。充电和放电过程中离子液体中的阳离子浓度不变。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎ 【导学号：95160176】‎ A．放电时，铝为电池负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋‎ B．放电时，负极材料和正极材料质量均减少 C．充电和放电过程中，有机物阳离子移动方向相反 D．充电时，阳极的电极反应式为[AlCl4]－＋Cn－e－===Cn[AlCl4]‎ A　[选项A，题目信息提示，负极形成[Al2Cl7]－，故电极反应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－，错误。选项B，放电时，Al溶解，负极质量减少，正极反应式为Cn[AlCl4]＋e－===[AlCl4]－＋Cn，质量也减少，正确。选项C，放电时，阳离子从负极移向正极，充电时，阳离子从阳极移向阴极，正确。选项D，充电时，电池的阳极发生氧化反应，正确。]‎