高考化學一輪復習核心素養(yǎng)提升20新型高效化學電源學案新人教版.docx

新型高效化學電源素養(yǎng)說明：高考中的新型化學電源，一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量（單位質量釋放的能量）高等特點。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。但應用的解題原理仍然還是原電池的基礎知識，只要細心分析，實際上得分相對比較容易。1.新型燃料電池（Fuel Cell）燃料電池是利用氫氣、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電能的一類原電池。其特點是：（1）有兩個相同的多孔電極，同時電極不參與反應（摻雜適當?shù)拇呋瘎?。?）不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)。（3）能量轉換率較高，超過80%（普通燃燒能量轉換率30%多）?！窘忸}模板】2.可充電電池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)濟、環(huán)保、電量足、適合大功率、長時間使用的電器?！灸Ｐ褪纠挎V及其化合物一般無毒（或低毒）、無污染，鎂電池放電時電壓高且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關注的重點。有一種鎂二次電池的反應為xMgMo3S4MgxMo3S4。下列說法錯誤的是（）A.放電時Mg2向正極移動B.放電時正極的電極反應式為Mo3S42xe=Mo3SC.放電時Mo3S4發(fā)生氧化反應D.充電時陰極的電極反應為xMg22xe=xMg【解題模板】答案C題型專練1.（2016課標全國，11）鋅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KOH溶液，反應為2ZnO24OH2H2O=2Zn（OH）。下列說法正確的是（）A.充電時，電解質溶液中K向陽極移動B.充電時，電解質溶液中c（OH）逐漸減小C.放電時，負極反應為：Zn4OH2e=Zn（OH）D.放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L（標準狀況）解析A項，充電時，電解質溶液中K向陰極移動，錯誤；B項，充電時，總反應方程式為2Zn（OH）2ZnO24OH2H2O，所以電解質溶液中c（OH）逐漸增大，錯誤；C項，在堿性環(huán)境中負極Zn失電子生成的Zn2將與OH結合生成Zn（OH），正確；D項，O24e，故電路中通過2 mol電子，消耗氧氣0.5 mol，在標準狀況時體積為11.2 L，錯誤。答案C2.（2015江蘇化學，10）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（）A.反應CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4轉移12 mol電子B.電極A上H2參與的電極反應為H22OH2e=2H2OC.電池工作時，CO向電極B移動D.電極B上發(fā)生的電極反應為O22CO24e=2CO解析A項，則該反應中每消耗1 mol CH4轉移6 mol電子，錯誤；該電池的傳導介質為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負極上H2參與的電極反應為H22eCO=CO2H2O，錯誤；C項，原電池工作時，陰離子移向負極，而B極是正極，錯誤；D項，B電極即正極上O2參與的電極反應為O24e2CO2=2CO，正確。答案D3.（2018課標全國，11）一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x（x0或1）。下列說法正確的是（）A.放電時，多孔碳材料電極為負極B.放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時，電解質溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時，電池總反應為Li2O2x=2LiO2解析根據(jù)電池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此獲得電子，所以多孔碳材料電極為電池的正極，A項錯誤；放電時電子從負極（鋰電極）流出，通過外電路流向正極（多孔碳材料電極），B項錯誤；Li帶正電荷，充電時，應該向電解池的陰極（鋰電極）遷移，C項錯誤；充電時，電池總反應為Li2O2x=2LiO2，D項正確。答案D4.（2018課標全國，11）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16LixS8=8Li2Sx（2x8）。下列說法錯誤的是（）A.電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S62Li2e=3Li2S4B.電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D.電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多解析A項，原電池電解質中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應，由總反應可知正極依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應，正確；B項，電池工作時負極電極方程式為：Lie=Li，當外電路中流過0.02 mol電子時，負極消耗的Li的物質的量為0.02 mol，其質量為0.14 g，正確；C項，石墨烯具有良好的導電性，故可以提高電極a的導電能力，正確；D項，電池充電時為電解池，此時電解總反應為8Li2Sx16LixS8（2x8），故Li2S2的量會越來越少，錯誤。答案D5.（2016課標全國，11）MgAgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列說法錯誤的是（）A.負極反應式為Mg2e=Mg2B.正極反應式為Age=AgC.電池放電時Cl由正極向負極遷移D.負極會發(fā)生副反應Mg2H2O=Mg（OH）2H2解析首先從題干信息“MgAgCl電池”所提供的電極材料判斷電池類型，屬于CuZn型原電池，應用模型思想推斷出電池電化學原理：活潑金屬Mg做負極，含金屬陽離子的AgCl做正極，電池反應式為：Mg2AgCl=MgCl22Ag；其次，判斷各選項正誤： B錯誤，因為AgCl難溶于水，正極發(fā)生還原反應的Ag存在形式為AgCl，因而正極反應式：AgCle=AgCl。答案B6.（2016浙江卷）金屬（M）空氣電池（如圖）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。已知：電池的“理論比能量”指單位質量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（）A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬空氣電池，Al空氣電池的理論比能量最高C.M空氣電池放電過程的正極反應式：4MnnO22nH2O4ne=4M（OH）nD.在Mg空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積Mg（OH）2，宜采用中性電解質及陽離子交換膜解析A項，采用多孔電極可以增大電極與電解質溶液的接觸面積，且有利于氧氣擴散至電極的表面，正確；B項，單位質量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為 mol、 mol、 mol，顯然鋁的比能