2023屆新高考化學(xué)選考一輪總復(fù)習(xí)學(xué)案-熱點(diǎn)9　新型化學(xué)電源

熱點(diǎn)9新型化學(xué)電源題型一新型燃料電池[典例1](2021·金麗衢十二校聯(lián)考)研究發(fā)現(xiàn),在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸,可使電池持續(xù)大電流放電,其工作原理如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是()A.加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能B.電池工作時(shí)正極區(qū)溶液的pH減小C.1molCH3CH2OH被完全氧化時(shí)有3molO2被還原D.正極附近的溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng):4NO+3O2+2H2O4HNO3解析:乙醇燃料電池中,通入乙醇的一極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+,通入氧氣的一極為正極,由工作原理圖可知,正極反應(yīng)式為HNO3+3e-+3H+NO↑+2H2O,4NO+3O2+2H2O4HNO3,兩者加合可得O2+4e-+4H+2H2O,則HNO3在正極起催化作用,據(jù)此分析解答。A.由分析知,HNO3在正極起催化作用,則加入HNO3降低了正極反應(yīng)的活化能,正確;B.電池工作時(shí)正極區(qū)的總反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2O,則溶液中氫離子濃度減小,pH增大,錯(cuò)誤;C.根據(jù)得失電子守恒可知,1molCH3CH2OH被完全氧化時(shí),轉(zhuǎn)移12mol電子,則有3molO2被還原,正確;D.由分析知,正極附近會(huì)發(fā)生反應(yīng)HNO3+3e-+3H+NO↑+2H2O,4NO+3O2+2H2O4HNO3,正確。答案:B1.新型燃料電池的分析模板2.解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)要注意介質(zhì)是什么,是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。(2)通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料,通入正極的物質(zhì)為氧氣。(3)通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向,可判斷電池的正、負(fù)極,同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。[對點(diǎn)精練1]鎂—次氯酸鹽燃料電池具有比能量高、安全方便等優(yōu)點(diǎn),該電池主要工作原理如圖所示,關(guān)于該電池的敘述不正確的是(D)A.鉑合金為正極,附近溶液的堿性增強(qiáng)B.電池工作時(shí),OH-向鎂合金電極移動(dòng)C.電池工作時(shí),需要不斷添加次氯酸鹽以保證電解質(zhì)的氧化能力D.若電解質(zhì)溶液為H2O2、硫酸和NaCl的混合液,則正極反應(yīng)為H2O2+2e-2OH-解析:從題圖中可以看出,ClO-在鉑合金電極轉(zhuǎn)化為Cl-,得電子,則鉑合金電極為正極,鎂合金電極為負(fù)極。A.鉑合金為正極,電極反應(yīng)為ClO-+2e-+H2OCl-+2OH-,附近溶液的堿性增強(qiáng),正確;B.電池工作時(shí),鎂合金電極反應(yīng)為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,所以O(shè)H-向鎂合金電極移動(dòng),正確;C.電池工作時(shí),ClO-不斷消耗,濃度不斷減小,氧化能力不斷減弱,所以需要不斷添加次氯酸鹽,正確;D.若電解質(zhì)溶液為H2O2、硫酸和NaCl的混合液,則正極反應(yīng)為H2O2+2e-+2H+2H2O,不正確。[對點(diǎn)精練2]HCOOH燃料電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是(C)A.放電時(shí)K+通過隔膜向左遷移B.正極電極反應(yīng)式為HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2C.放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)X為硫酸D.每轉(zhuǎn)移0.4mol電子,理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12LO2解析:由裝置圖可以看出,左邊電極為該燃料電池的負(fù)極,右邊電極為正極,放電時(shí)K+向正極移動(dòng),應(yīng)該向右遷移,A錯(cuò)誤;正極電極反應(yīng)式為Fe3+得電子變?yōu)镕e2+,B錯(cuò)誤;右室出來的物質(zhì)是硫酸鉀,可知物質(zhì)X中含有硫酸根離子,同時(shí)Fe3+在酸性條件下存在,需要消耗氧氣得電子生成的氫氧根離子,故物質(zhì)X為硫酸,C正確;每轉(zhuǎn)移0.4mol電子,理論上需要消耗0.1mol氧氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積是2.24L,D錯(cuò)誤。題型二新型可充電電池[典例2](2021·湖南卷)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池,廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí),N極為正極B.放電時(shí),左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時(shí),M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-ZnD.隔膜允許陽離子通過,也允許陰離子通過解析:在題給原電池中,活潑金屬鋅作負(fù)極,則N極為正極,A正確;放電時(shí),左側(cè)鋅放電產(chǎn)生Zn2+,貯液器中ZnBr2濃度不斷增大,B錯(cuò)誤;充電時(shí),M極為陰極,電極反應(yīng)式為Zn2++2e-Zn,C正確;放電時(shí),Br-通過隔膜進(jìn)入溶液中與Zn2+結(jié)合,充電時(shí)Zn2+通過隔膜在雙極性碳和塑料電極上沉積,D正確。答案:B1.可充電電池的解題模板因此,充電時(shí)電極的連接可簡記為“負(fù)接負(fù)后作陰極,正接正后作陽極”。2.可充電電池題目的解答方法(1)可充電電池有放電和充電兩個(gè)過程,放電時(shí)是原電池反應(yīng),充電時(shí)是電解池反應(yīng)。(2)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆過程,放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)互為逆過程。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。[對點(diǎn)精練3](2021·浙江1月選考)鎳鎘電池是二次電池,其工作原理示意圖如下(L為小燈泡,K1、K2為開關(guān),a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是(C)A.斷開K2、合上K1,鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式:化學(xué)能→電能B.斷開K1、合上K2,電極A為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)C.電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中,溶液中KOH濃度不變D.鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2解析:A.斷開K2、合上K1,該裝置為“原電池”,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,正確;B.斷開K1、合上K2,電極A與電源負(fù)極相連,為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),正確;C.由題圖可知,電極B發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí),溶液中OH-的濃度發(fā)生變化,錯(cuò)誤;D.由題圖可知,鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,正確。[對點(diǎn)精練4]LiFePO4二次電池具有安全性能高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用于新能源汽車。電池反應(yīng)為Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C,石墨層和過渡金屬氧化物為電極,離子導(dǎo)體由鋰鹽摻雜在液態(tài)的有機(jī)溶劑中形成(原理如圖)。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.放電時(shí),電流由石墨層經(jīng)外電路流向過渡金屬氧化物B.放電時(shí),正極電極反應(yīng)式:Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4C.充電時(shí),陰極電極反應(yīng)式:xLi++6C+xe-LixC6D.充電時(shí),Li+向石墨層電極移動(dòng),若電路中通過1mol電子,石墨層電極質(zhì)量增加7g解析:由原理圖和電池反應(yīng)可知,石墨層為電池放電時(shí)的負(fù)極,過渡金屬氧化物為正極,故放電時(shí),電流由正極流向負(fù)極,即由過渡金屬氧化物流向石墨層,A錯(cuò)誤;放電時(shí),正極Li1-xFePO4得電子生成LiFePO4,