最新-2018高考化学 第6章第4讲解题技能—新型化学电源的高考命题角度及解题指导复习课件 精品

角度一 新型电池“放电”时正极、负极的判断 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―→Zn2＋ ＋2e－；正极：2H＋＋2e－―→H2↑。 解题指导
新型电池中负极材料元 发素 生化 氧合 化价 反升 应高 的的 物物 质质 正极材料元 发素 生化 还合 原价 反降 应低 的的 物物 质质
理示意图。下列说法正确的是
()
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。
角度二 新型电池“放电”时正极、负极上电极 反应式的书写
知识基础 铅蓄电池[Pb－PbO2(H2SO4 溶液)]电极反应式的书写： 负极：①Pb―→Pb2＋＋2e－；②Pb2＋＋SO24－===PbSO4。把 二者合起来，即负极反应式：Pb＋SO24－―→PbSO4＋2e－。 正极：PbO2 得电子变为 Pb2＋，①PbO2＋2e－＋4H＋―→Pb2＋ ＋2H2O；Pb2＋跟 SO24－结合生成 PbSO4，②Pb2＋＋SO24－===PbSO4。 把 二 者 合 起 来 ， 即 正 极 反 应 式 ： PbO2 ＋ 2e － ＋ 4H ＋ ＋ SO24－―→PbSO4＋2H2O。总反应式＝正极反应式＋负极反应 式，即：
(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__________________ ___________________________。 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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱTiO2 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：
TiO2/S—h—γ→TiO2/S*(激发态) TiO2/S*―→TiO2/S＋＋e－ I－ 3 ＋2e－―→3I－ 2TiO2/S＋＋3I－―→2TiO2/S＋I－ 3
答案 C
角度三 新型电池“充电”时阴极、阳极的判断 知识基础 充电的实质就是把放电时发生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)Li－Al/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－Al 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合价为 ＋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―→Al3＋＋3e－ D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe―→2Li＋＋ FeS＋2e－
角度四 新型电池充、放电时，电解质溶液中离子 移动方向的判断
知识基础 原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，如 Zn—Cu(稀 H2SO4)电池中：H＋移向 Cu 极；SO24－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。
解题指导
首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、负极或阴、
答案 D
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、 b 均不参与电极反应。
下列判断正确的是
(D )
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＋O2－―→H2O＋2e－
答案 C
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 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。
C．a 极对应的电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－―→4OH－ D．该电池的总反应式为 2H2＋O2=高==温==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―→2H＋＋ 2e－，正极电极反应式为12O2＋2e－―→O2－，则电池总反应 式为 2H2＋O2=高==温==2H2O。
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，即 d 电极，故 C 项错误；因Ⅱ池反应为：2PbSO4＋2H2O=充==电== 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。
PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO24－===2PbSO4＋2H2O。
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
阳极，进而即可确定离子的移动方向。
例 4 (2010·福建理综，11)铅蓄电池的工作原理为：Pb＋
PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列
判断不正确的是
()
A．K 闭合时，d 电极反应式：PbSO4＋2H2O―→PbO2＋ 4H＋＋SO42－＋2e－
B．当电路中转移 0.2 mol 电子时，Ⅰ 中消耗的 H2SO4 为
0.2 mol C．K 闭合时，Ⅱ中 SO42－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―→PbO2 ＋4H＋＋SO24－＋2e－，A 项正确；由题给方程式可判断，
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：_________ ______________________________________________。 (2)此电池的正极发生的电极反应：_______________， 负极发生的电极反应：____________________________。
解析 A 中 Li－Al 在电池中作为负极材料，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―→2Li＋＋2e－，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
答案 (1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (2)3O2＋12H＋＋12e－―→6H2O 2CH3OH＋2H2O―→2CO2＋12H＋＋12e－ (3)正 负极 (4)对环境无污染
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下列关于该电池叙述错误的是
()
A．电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电
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－ 3 的浓度不会减少
D．电池中镀铂导电玻璃为正极
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－ 3 到铂电极上得电子转化为 I－， 然后 I－到二氧化钛电极上将部分电子失去，再次转化为 I－ 3 ，故整个过程中 I－ 3 、I－浓度不会减少，综合题目中的四 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