新型化学电源的高考命题视角及解题指导-课件
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总反应式＝正极反应式＋负极反应式，即：
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“总反应式－较简单一 极的电极反应式＝较复杂一极电极反应式”的方法解决。
角度一 新型电池“放电”(即原电池反应)时正极、
负极的判断
【知识基础】 在
稀硫酸)原电池中，较活泼的金属
Leabharlann Baidu
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】
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 正极材料元素化合价降低的物质
•
12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/22021/3/22021/3/2T uesday, March 02, 2021
•
13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/22021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021
•
14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月2日星期 二2021/3/22021/3/22021/3/2
2．(2013·邢台高三检测)一种燃料电池中发生的化学反应为在 酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极
发生的反应是( ) A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 解析：选 C。该燃料电池的总反应为 2CH3OH(g)＋3O2(g)===4H2O(l)＋2CO2(g)， 正极反应为 O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)，则负极反应为 CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)。
6．(2013·安庆高三模拟)下图为一种新型的生物燃料电池，它 有两个涂覆着酶的电极，处于充满空气和少量氢气的玻璃槽 中，由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜。下列 对其工作原理叙述正确的是( )
A．该电池工作过程中，H＋浓度不断增大 B．该电池在高温环境下能提供更好的动力 C．该电池负极反应为 H2－2e－===2H＋ D．该电池正极反应为 O2＋4e－===2O2－
常考专题讲座(五) 新型化学电源 的高考命题视角及解题指导
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”、“纽扣电池”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。 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：
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
•
15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021
•
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/22021/3/2Marc h 2, 2021
•
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/22021/3/22021/3/22021/3/2
角度三 新型电池“充电”(即电解反应)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，即可以 看成是放电时的负极与充电时的阴极互为逆反应，放电时的 正极与充电时的阳极互为逆反应进行分析。
4．(2013·洛阳高三诊断性检测)一些科学家采用高质子导电性
的 SCY 陶瓷(能传递 H＋)，实现了氨的电化学合成。该过程
N2 和 H2 的转化率远高于现代工业上使用的氨合成法。对于
电化学合成氨的有关叙述正确的是( )
A．N2 在阴极上被氧化
B．可选用铁作为阳极材料
C．阳极的电极反应式是 N2＋6e－＋6H＋===2NH3
正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。
巩固练习
1．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为 传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内 的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为 Zn ＋ 2MnO2＋ H2O===ZnO ＋ 2MnOOH 。 下 列 说 法 正 确 的 是 () A．该电池的正极为锌 B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C．当 0.1 mol Zn 完全溶解时，流经电解液的电子个数为 1.204×1023 D．电池正极反应式为 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋ 2OH－
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的 pH 升高
解析：选 BD。放电时发生原电池反应，通入 O2 的电极作正 极，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，每有 1 mol O2 消耗转移 4 mol e－，则通入 0.25 mol O2 时转移电子 0.25 mol×4＝1 mol，C 错误；由于 O2 放电生成 OH－，则 pH 增 大，D 正确；由电池方程式和正极反应式，可书写负极反应 式为 CH3OH＋8OH－－6e－===CO23－＋6H2O，B 正确；充电 时发生电解池反应，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应， A 错误。
解析：选 D。由总反应式可知，二氧化锰为氧化剂而不是催 化剂，锌为还原剂，应为原电池的负极，A、B 错；电子只 能经外电路流动，而不能在电解液中流动，电解液内电流的 形成是由于阴、阳离子的定向移动，C 错；电池负极反应式 为 Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，用总反应式减去负极反 应式得正极 反应式 为 2MnO2＋ 2e－＋2H2O===2MnOOH＋ 2OH－。
解析：选 C。根据信息该电池反应方程式为 2H2＋O2===2H2O， 在生物体中，H2O 为稳定产物，则正极反应式为 O2＋2H2O ＋4e－===4OH－，负极反应式为 2H2－4e－===4H＋，H＋生成量 与消耗量相同，则反应过程中，H＋浓度不变；由于酶受热易 发生变性，而失去催化效果，B 错误。
D．该过程的总反应式是 N2＋3H2
=通==电==
一定条件
2NH3
解析：选 D。N2 在阴极上被还原，A 错误。铁是活泼的金属， 作阳极材料会被氧化，B 错误。阴极的电极反应式是 N2＋6e－＋6H＋===2NH3，阳极的电极反应式是 3H2－6e－===6H＋，C 错误。D 为正确选项。
5．(2013·佛山高三第一次模拟)一种甲醇、氧气和强碱溶液为
电解质的新型手机电池，可连续使用一个月。该电池反应为
2CH3OH＋3O2＋4OH－
放电 充电
2CO23－＋6H2O，则有关说法正
确的是(双选)( )
A．充电时阴极发生氧化反应 B．放电时负极的电极反应为 CH3OH＋8OH－－6e－===CO23－ ＋6H2O C．通入 0.25 mol 氧气并完全反应后，有 0.5 mol e－转移
B．充电时，Li0.85NiO2 既发生氧化反应又发生还原反应 C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中 Li＋向负极移动
解析：选D。A项，Li从零价升至正价，失去电子，作为负极， 正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既 有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确； C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；D项， 原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。
发生还原反应的物质
角度二 新型电池“放电”(即原电池反应)时正极、负极上
电极反应式的书写
【知识基础】 铅蓄电池 的书写：
2(H2SO4 溶液)]电极反应
负极：①Pb－2e－===Pb2＋；②Pb2＋＋SO24－===PbSO4。把二者 合起来，即负极反应式：Pb－2e－＋SO42－===PbSO4。 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。
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
稀 H2SO4)电池中：H＋移向 Cu 极；SO42－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
•
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/22021/3/2T uesday, March 02, 2021
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021 3:40:37 PM
•
11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/22021/3/22021/3/2M ar-212- Mar-21
3．市场上经常见到的标记为
的电池称为“锂离子电
池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂 的载体)，电解质为一种能传导 Li＋的高分子材料。这种锂离
子电池的电池反应式为
Li＋2Li0.35NiO2
放电 充电
2Li0.85NiO2。
下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋
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“总反应式－较简单一 极的电极反应式＝较复杂一极电极反应式”的方法解决。
角度一 新型电池“放电”(即原电池反应)时正极、
负极的判断
【知识基础】 在
稀硫酸)原电池中，较活泼的金属
Leabharlann Baidu
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】
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 正极材料元素化合价降低的物质
•
12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/22021/3/22021/3/2T uesday, March 02, 2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月2日星期 二2021/3/22021/3/22021/3/2
2．(2013·邢台高三检测)一种燃料电池中发生的化学反应为在 酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极
发生的反应是( ) A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 解析：选 C。该燃料电池的总反应为 2CH3OH(g)＋3O2(g)===4H2O(l)＋2CO2(g)， 正极反应为 O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)，则负极反应为 CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)。
6．(2013·安庆高三模拟)下图为一种新型的生物燃料电池，它 有两个涂覆着酶的电极，处于充满空气和少量氢气的玻璃槽 中，由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜。下列 对其工作原理叙述正确的是( )
A．该电池工作过程中，H＋浓度不断增大 B．该电池在高温环境下能提供更好的动力 C．该电池负极反应为 H2－2e－===2H＋ D．该电池正极反应为 O2＋4e－===2O2－
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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”、“纽扣电池”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。 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：
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•
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角度三 新型电池“充电”(即电解反应)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，即可以 看成是放电时的负极与充电时的阴极互为逆反应，放电时的 正极与充电时的阳极互为逆反应进行分析。
4．(2013·洛阳高三诊断性检测)一些科学家采用高质子导电性
的 SCY 陶瓷(能传递 H＋)，实现了氨的电化学合成。该过程
N2 和 H2 的转化率远高于现代工业上使用的氨合成法。对于
电化学合成氨的有关叙述正确的是( )
A．N2 在阴极上被氧化
B．可选用铁作为阳极材料
C．阳极的电极反应式是 N2＋6e－＋6H＋===2NH3
正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子的移动方向。
巩固练习
1．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为 传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内 的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为 Zn ＋ 2MnO2＋ H2O===ZnO ＋ 2MnOOH 。 下 列 说 法 正 确 的 是 () A．该电池的正极为锌 B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C．当 0.1 mol Zn 完全溶解时，流经电解液的电子个数为 1.204×1023 D．电池正极反应式为 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋ 2OH－
D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的 pH 升高
解析：选 BD。放电时发生原电池反应，通入 O2 的电极作正 极，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，每有 1 mol O2 消耗转移 4 mol e－，则通入 0.25 mol O2 时转移电子 0.25 mol×4＝1 mol，C 错误；由于 O2 放电生成 OH－，则 pH 增 大，D 正确；由电池方程式和正极反应式，可书写负极反应 式为 CH3OH＋8OH－－6e－===CO23－＋6H2O，B 正确；充电 时发生电解池反应，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应， A 错误。
解析：选 D。由总反应式可知，二氧化锰为氧化剂而不是催 化剂，锌为还原剂，应为原电池的负极，A、B 错；电子只 能经外电路流动，而不能在电解液中流动，电解液内电流的 形成是由于阴、阳离子的定向移动，C 错；电池负极反应式 为 Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，用总反应式减去负极反 应式得正极 反应式 为 2MnO2＋ 2e－＋2H2O===2MnOOH＋ 2OH－。
解析：选 C。根据信息该电池反应方程式为 2H2＋O2===2H2O， 在生物体中，H2O 为稳定产物，则正极反应式为 O2＋2H2O ＋4e－===4OH－，负极反应式为 2H2－4e－===4H＋，H＋生成量 与消耗量相同，则反应过程中，H＋浓度不变；由于酶受热易 发生变性，而失去催化效果，B 错误。
D．该过程的总反应式是 N2＋3H2
=通==电==
一定条件
2NH3
解析：选 D。N2 在阴极上被还原，A 错误。铁是活泼的金属， 作阳极材料会被氧化，B 错误。阴极的电极反应式是 N2＋6e－＋6H＋===2NH3，阳极的电极反应式是 3H2－6e－===6H＋，C 错误。D 为正确选项。
5．(2013·佛山高三第一次模拟)一种甲醇、氧气和强碱溶液为
电解质的新型手机电池，可连续使用一个月。该电池反应为
2CH3OH＋3O2＋4OH－
放电 充电
2CO23－＋6H2O，则有关说法正
确的是(双选)( )
A．充电时阴极发生氧化反应 B．放电时负极的电极反应为 CH3OH＋8OH－－6e－===CO23－ ＋6H2O C．通入 0.25 mol 氧气并完全反应后，有 0.5 mol e－转移
B．充电时，Li0.85NiO2 既发生氧化反应又发生还原反应 C．该电池不能用水溶液作为电解质 D．放电过程中 Li＋向负极移动
解析：选D。A项，Li从零价升至正价，失去电子，作为负极， 正确；B项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既 有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确； C项，由于Li可以与水反应，故应为非水材料，正确；D项， 原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。
发生还原反应的物质
角度二 新型电池“放电”(即原电池反应)时正极、负极上
电极反应式的书写
【知识基础】 铅蓄电池 的书写：
2(H2SO4 溶液)]电极反应
负极：①Pb－2e－===Pb2＋；②Pb2＋＋SO24－===PbSO4。把二者 合起来，即负极反应式：Pb－2e－＋SO42－===PbSO4。 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。
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
稀 H2SO4)电池中：H＋移向 Cu 极；SO42－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
•
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/22021/3/2T uesday, March 02, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/22021/3/22021/3/23/2/2021 3:40:37 PM
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的电池称为“锂离子电
池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂 的载体)，电解质为一种能传导 Li＋的高分子材料。这种锂离
子电池的电池反应式为
Li＋2Li0.35NiO2
放电 充电
2Li0.85NiO2。
下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－===Li＋