电化学解题技巧

－ －
( D )
C．a 极对应的电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 高温 D．该电池的总反应式为 2H2＋O2=====2H2O
解析 因为电子从 b 电极流向 a 电极， 所以 b 电极为 负极，H2 在该极发生氧化反应；a 电极为正极，O2 在该极 发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为 H2－ 1 － ＋ 2e ===2H ，正极电极反应式为2O2＋2e－===O2－，则电池 高温 总反应式为 2H2＋O2=====2H2O。
(2)此电池的正极发生的电极反应： ________________， 负极发生的电极反应： __________________________。 (3)电解液中 H 向________极移动， 向外电路释放电子的 电极是________。 (4)使用该燃料电池的另一个好处是________________。
正极：PbO2 得电子变为 Pb2 ，①PbO2＋2e
＋ ＋ ＋ － ＋ －
＋
－
2 ＋4H ===Pb2 ＋2H2O；Pb2 跟 SO4 结合生成 2 PbSO4， ②Pb2 ＋SO4 ===PbSO4。 把二者合起来，
即 正 极 反 应 式 ： PbO2 ＋ 2e ＋ 4H ＋ SO 2 4 ===PbSO4＋2H2O。
A．该系统中只存在 3 种形式的能量转化 B．装置 Y 中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e ===4OH
－ －
C．装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D．装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放， 并能实现化学能与电能间的完全转化
解析
太阳能电池利用光能转化为电能可直
接作用于工作；马达实现了电能与机械能的转化； 在装置 X 中，电解水生成 H2、O2，实现了电能与 化学能的转化；在装置 Y 中构成燃料电池，化学 能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能 的转化，A、D 错误；氢氧燃料电池的负极上应是 H2 参加反应，B 错误；装置 X 能利用光能实现 H2、O2、H2O 的循环再生，C 正确。 答案 C
hγ TiO2/S――→TiO2/S*(激发态) TiO2/S*―→TiO2/S ＋e I－＋2e－―→3I－ 3 2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I－ 3 下列关于该电池叙述错误的是( 上放电 B．电池工作时，是将太阳能转化为电能 C．电池的电解质溶液中 I－和 I－的浓度不会 3 减少 D．电池中镀铂导电玻璃为正极 ) A．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极
第七章
化学反应中的能量变化 电化学
第 4 讲 解题技能——新型化学电源的高考 命题角度及解题指导
高考中的新型电池， 有“氢镍电池”、 “高铁电池”、 “锌—锰碱性电池”、 我国首创的“海洋电池”、 “燃料 电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料 电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池)、“锂 离子电池”、“银锌电池”、“钮扣电池”等。这些电池 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。
答案
(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
＋ －
(2)3O2＋12H ＋12e ===6H2O 2CH3OH＋2H2O－12e－ ===2CO2＋12H＋ (3)正 负极 (4)对环境无污染
返回
角度四 知识基础
新型电池充、放电时，电解质溶液 原电池中，阳离子移向正极，阴
－
中离子移动方向的判断 离子移向负极，如 Zn—Cu(稀 H2SO4)电池中：H＋
2 移向 Cu 极；SO4 移向 Zn 极。电解池中，阳离子
移向阴极，阴离子移向阳极，符合带电微粒在电 场中的运动规律。 知识基础 首先应分清电池是放电还是充 电；再判断出正、负极或阴、阳极，进而即可确 定离子的移动方向。
＋ －
解析
由题干所给电池中的反应可知，二氧
化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负 极，则镀铂导电玻璃为电池的正极，电解质中的 I－到铂电极上得电子转化为 I－，然后 I－到二氧化 3 钛电极上将部分电子失去，再次转化为 I3 ，故整 个过程中 I－、I－浓度不会减少，综合题目中的四 3 个方程式可知，该电池的能量转化过程为有机光 敏染料吸收光能变为激发态，激发态在电池内部 转化为电能后又恢复原态，如此循环。 答案 A
元素化合价升高的物质 负极材料 发生氧化反应的物质 新型电池中 元素化合价降低的物质 正极材料发生还原反应的物质
例 1 (2010· 全国理综Ⅰ，10)下图是一种染料 敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有 机光敏燃料(S)涂覆在 TiO2 纳米晶体表面制成， 另 一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应 为：
即时巩固 1．(2010· 安徽理综，11)某固体酸燃料电池以 CsHSO4 固体为电解质传递 H＋，其基本结构见下 图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下 列有关说法正确的是( )
A．电子通过外电路从 b 极流向 a 极 B．b 极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e ===4OH C．每转移 0.1 mol 电子，消耗 1.12 L 的 H2 D．H 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极
2 C．K 闭合时，Ⅱ中 SO4 向 c 电极迁移
－
D．K 闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d 电极为正 极
解析 由图示关系可知，Ⅰ池为原电池，Ⅱ池为电 解池，a 极为正极，b 极为负极，K 闭合后，c 极为阴极， d 极为阳极，因电极材料为 PbSO4，结合铅蓄电池的工 作原理， 可判断 d 极发生的电极反应式为 PbSO4＋2H2O 2 －2e－===PbO2＋4H＋＋SO4－，A 项正确；由题给方程式 可判断，当电路中转移 0.2 mol 电子时，Ⅰ中消耗的 H2SO4 为 0.2 mol，B 项正确；电解池工作时，阴离子移 向阳极， d 电极， C 项错误； 即 故 因Ⅱ池反应为： 2PbSO4 充电 ＋2H2O=====Pb＋PbO2＋2H2SO4，因此 K 闭合一段时 间后，Ⅱ池可作为原电池对外供电，其中析出的铅附着 在 c 极上作负极，析出的 PbO2 附着在 d 极上作正极，D 项正确。 答案 C
例 4 (2010· 福建理综，11)铅蓄电池 的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4 ===2PbSO4＋2H2O，研读右图，下 列判断不正确的是(
2 ＋4H＋＋SO4－
)
A．K 闭合时，d 电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2 B．当电路中转移 0.2 mol 电子时，Ⅰ 中消耗的 H2SO4 为 0.2 mol
角度三 判断
新型电池“充电”时阴极、阳极的 充电的实质就是把放电时发生
知识基础
的变化再复原的过程。如铅蓄电池：
解题指导
首先应搞明白原电池放电时的正、负
极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的 原理，进行分析。
例3
(2010· 浙江理综，9)LiAl/FeS 电池是一种正在开发的车 )
载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li ＋ ＋FeS＋2e － ===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是( A．Li- 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合 Al
＋ －
2． 固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质， 这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2 )在其间通过。该电池 的工作原理如下图所示， 其中多孔电极 a、 均不参与电极反应。 b
－
下列判断正确的是 A．有 O2 参加反应的 a 极为电池的负极 B．b 极的电极反应式为 H2－2e ＋O2 ===H2O
取材于这些知识点的试题，由于题材广、信 息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题 感到难，而难在何处又十分迷茫。实际上这些题 目主要考查的是学生迁移应用的能力。具体有以 下几种考查角度： 角度一 判断 新型电池“放电”时正极、负极的
知识基础 在 Zn－Cu 原电池中，较活泼的金属材料作负极， 较不活泼的金属材料或非金属材料作正极。负极：Zn －2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑。 解题指导
－
＋
－
总反应式＝正极反应式＋负极反应式，即： PbO2 ＋ Pb ＋ 4H 2H2O。
＋
2 ＋ 2SO 4 ===2PbSO4 ＋
－
解题指导
首先分析物质得失电子的情况，
然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶 液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应， 可以利用总反应－较简单一极电极反应式＝较复 杂一极电极反应式的方法解决。 例 2 (2010· 江苏，11)下图是一种航天器能 ) 量储存系统原理示意图。 下列说法正确的是(
－
ห้องสมุดไป่ตู้
角度二 知识基础
新型电池“放电”时正极、负极上 铅蓄电池[Pb－PbO2(H2SO4 溶液)]
－ ＋ ＋ －
电极反应式的书写 电极反应式的书写： 负极：①Pb－2e ===Pb2 ；②Pb2 ＋SO 2 4 2e－＋SO2－===PbSO4。 4 ===PbSO4。把二者合起来，即负极反应式：Pb－
＋ － －
解析 本题考查了原电池的工作原理。由电极反应式 可知，氢气通入的一极为负极，氧气通入的一极为正极， 故 a 为负极、b 为正极，电子应该是通过外电路由 a 极流 向 b 极，A 错；B 项，b 极上的电极反应式为 O2＋4e ＋ 4H ===2H2O；C 项，没有明确此时是否处于标准状况， 故无法计算气体的体积。 答案 D
价为＋1 价 B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．负极的电极反应式为：Al－3e－===Al3＋ D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－ ===2Li＋＋FeS
解析
A 中 Li- 在电池中作为负极材料， Al 但
－ ＋
该材料中的 Li 是单质，化合价为 0；该电池的负 极反应为 2Li－2e ===2Li ，电池反应为 2Li＋ FeS===Li2S＋Fe，故 B 正确，C 不正确；充电时， 阴极得电子发生的电极反应式为 Li2S＋Fe2＋＋2e－ ===2Li＋FeS。 答案 B
3．科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电力的 重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种 甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂， 在稀 硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇， 同时向一个电极 通入空气。回答下列问题： (1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：____ ______________________________________________。
＋
解析
(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反
应，在酸性条件下生成的 CO2 不与 H2SO4 反应，故 电池总反应式为 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。 (2)电池的正极 O2 得电子，由于是酸性环境， 所以会生成 H2O，用电池总反应式减去正极反应式 即可得出负极的电极反应式。 (3)H＋移向正极，在正极生成水。 (4)产物是 CO2 和 H2O，不会对环境造成污染。