高考热点课 高考中的新型化学电源 PPT课件 高考化学创新复习

解析 答案
课时作业
一、选择题 1．我国预计在 2020 年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间的 零排放，循环利用人体呼出的 CO2 并提供 O2，我国科学家设计了一种装置 (如下图)，实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为 2CO2===2CO＋O2。关于该装置的下列说法正确的是( )
D．电路中每转移 3 mol 电子，最多有 1 mol Cn(AlCl4)被还原
答案
解析 A 项，放电时铝作负极，失去电子被氧化为 Al2Cl7－，电极反应 为 Al－3e－＋7AlCl－ 4 ===4Al2Cl－ 7 ，错误；C 项，充电时阳极反应为 Cn＋AlCl－ 4 －e－===Cn(AlCl4)，正确；D 项，由总反应可知每 1 mol Cn(AlCl4)被还原仅 得到 1 mol 电子，错误。
答案
解析 根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀 Pt 导电玻璃，则透 明导电玻璃为负极，镀 Pt 导电玻璃为正极，A 正确；电池工作时，镀 Pt 导电玻璃为正极，电极反应为 I－ 3 ＋2e－===3I－，正极上为 I－ 3 放电，B 错误； 根据电池工作时发生的反应可知，I3－在正极上得电子被还原为 I－，后 I－又 被 RuⅢ氧化为 I－ 3 ，I3－和 I－相互转化，电解质中 I－和 I－ 3 浓度不会减少，C 正 确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D 正确。
解析 答案
(2019·天津高考)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘 溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提 高电池的容量。下列叙述不正确的是( )
答案
[解析] 根据题图，左侧 a 极电极反应为 I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，右 侧 b 极电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋，可以得出总反应为 I2Br－＋Zn=== Zn2＋＋Br－＋2I－，故 b 为原电池负极，a 为原电池正极。放电时，a 极反应 为 I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A 正确；放电时，由总反应可知离子数目增大， B 正确；充电时，b 极每增重 0.65 g，被还原的 Zn 的物质的量为 0.01 mol， 则消耗 0.02 mol I－，C 正确；充电时，a 极发生氧化反应，作阳极，接电源 正极，D 错误。
解析
(2019·广东汕头高三期末)我国科学家开发设计一种天然气脱硫 装置，利用如图装置可实现：H2S＋O2―→H2O2＋S。
已知甲池中有如下的转化：
下列说法错误的是( ) A．该装置可将光能转化为电能和化学能 B．该装置工作时，溶液中的 H＋从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池 C．甲池碳棒上发生电极反应：AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ D．乙池①处发生反应：H2S＋I－3 ===3I－＋S↓＋2H＋ 解析 该装置是原电池装置，根据图中信息知是将光能转化为电能和
化学能的装置，A 正确；原电池中阳离子移向正极，由图可知电子由乙池 流出经外电路流向甲池，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，
B 错误；甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即 AQ＋2H ＋＋2e－===H2AQ，C 正确；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I－ 3 得电 子生成 I－，发生的反应为 H2S＋I－ 3 ===3I－＋S↓＋2H＋，D 正确。
解析
3．(2019·广州高三调研测试)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能 电池的工作原理示意图如下，电池工作时发生的反应为：
RuⅡ――hν→RuⅡ*(激发态) RuⅡ*―→RuⅢ＋e－ I－3 ＋2e－―→3I－ 2RuⅢ＋3I－―→2RuⅡ＋I－3 下列关于该电池的叙述错误的是( ) A．电池中镀 Pt 导电玻璃为正极 B．电池工作时，I－在镀 Pt 导电玻璃上放电 C．电池工作时，电解质中 I－和 I－3 浓度不会减少 D．电池工作时，是将太阳能转化为电能
解析 答案
2．如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解 质为 Na2S2 和 NaBr3，放电后分别变为 Na2S4 和 NaBr。下列叙述正确的是 ()
A．放电时，负极反应为 3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ B．充电时，阳极反应为 2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋ C．放电时，Na＋经过离子交换膜，由 b 池移向 a 池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生 2.24 L H2 时，b 池生成 17.40 g Na2S4
答案
解析 根据放电后 Na2S2 转化为 Na2S4，S 元素化合价升高，知 Na2S2 被氧化，故负极反应为：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A 错误；充电时阳 极上发生氧化反应，NaBr 转化为 NaBr3，电极反应为：3NaBr－2e－===NaBr3 ＋2Na＋，B 错误；放电时，阳离子向正极移动，故 Na＋经过离子交换膜， 由 b 池移向 a 池，C 正确；没有说明 H2 所处的状态，D 错误。
C．充电时，两个电极增加的质量相等 D．充电时，阳极反应为 xC＋PF－6 －e－===CxPF6
答案
解析 结合总反应可知，放电时负极 AlLi 失去电子发生氧化反应，电 极反应为 AlLi－e－===Al＋Li＋，B 项错误；充电时阳极反应为 xC＋PF6－－e －===CxPF6，D 项正确；充电时阴极反应为 Al＋Li＋＋e－===AlLi，两极转 移电子的物质的量虽然相等，但增加的质量不相等，阳极增加的是 PF－6 的 质量，阴极增加的是 Li＋的质量，C 项错误。
高考热点课7 高考中的新型化学电源
第九章 电化学基础
命题分析：以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理 是高考的热点；涉及的新型化学电源种类繁多，如储氢电池、高铁电池、 海洋电池、锂离子电池等。解答此类题，不要被新材料、新情境所吓倒， 只要学会迁移运用常见化学电源工作原理，正确判断正负极，写出电极反 应式就能破题。
答案
解析 该电池的电势低，放电缓慢，使用寿命比较长，A 错误；原电 池中阴离子向负极移动，所以电池工作时，碘离子移向 Li 电极，B 错误； 聚 2-乙烯吡啶的复合物作正极，所以聚 2-乙烯吡啶的复合物能导电，C 错 误；正极上 I2 得电子发生还原反应，其电极反应式为：P2VP·nI2＋2Li＋＋2e －===P2VP·(n－1)I2＋2LiI，D 正确。
解析
7.(2019·潍坊一模)一种新型可逆电池的工作原理如
图所示。放电时总反应为
Al
＋
3Cn(AlCl4)
＋
4AlCl
－
4
4Al2Cl
－
7
＋
3Cn(Cn
表示石墨)。下列说法正确的是
()
A．放电时负极电极反应为 2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl－7
B．放电时 AlCl－4 移向正极
C．充电时阳极反应 AlCl－4 －e－＋Cn===Cn(AlCl4)
1．正、负极的判断
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
元素化合价降低的物质
正极材料发生还原反应的物质
2．放电时正极、负极电极反应式的书写 (1)首先分析物质得失电子的情况。 (2)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。 (3)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＝较复杂一极的电极反应式”的方法解决。 3．充电时阴极、阳极的判断 (1)首先应搞明白原电池放电时的正、负极。 (2)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。 (3)电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电 时的阳极分别互逆。
答案
解析 由电流方向可知，Mg(液)层为负极，放电时的电极反应式为 Mg －2e－===Mg2＋，质量会减少，A 正确；阳离子放电顺序 K＋<Na＋<Mg2＋， 故放电时正极反应式为 Mg2＋＋2e－===Mg，B 正确；充电时为电解池， Mg-Sb(液)层为阳极，发生氧化反应，C 错误；阴离子移向阳极，即 Cl－向 中层和下层分界面处移动，D 正确。
解析
4．(2019·辽宁五校协作体高三联考)中科院深圳先进技术研究院成功研
发了一种高效、低成本储能电池——“铝－石墨”双离子电池，电池总反
应为
Al＋xC＋Li＋＋PF－6
充电 放电
AlLi＋CxPF6。下列有关该电池的说法正确的
是( )
A．放电时，PF－6 向正极移动 B．放电时，负极反应为 Al－3e－===Al3＋
解析
(2019·湖南名校高三大联考)某新型可充电电池构造如图所示， 工作时(需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使 LiCl－KCl 共晶盐熔化)某电 极(记为 X)的反应式之一为 xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。下列说法正 确的是( )
A．放电时，正极上的电极反应式为 Li－e－===Li＋ B．放电时，总反应式为 xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 C．充电时，X 电极与电源负极相连 D．充电时，X 电极的质量增加 解析 由题干所给电极反应式可知 X 电极发生得电子的还原反应，故 X 电极是正极，结合题图知，X 电极是 LiV3O8，则 Li－Si 合金是负极，负 极的电极反应式为 Li－e－===Li＋，结合 X 电极的电极反应式可知放电时总 反应式为 xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，A 错误，B 正确；充电时，X 电极应 与电源正极相连，C 错误；充电时，X 电极的电极反应与放电时 X 电极的 电极反应互为逆反应，则充电时 X 电极的质量减轻，D 错误。
A．图中 N 型半导体为正极，P 型半导体为负极 B．图中离子交换膜为阳离子交换膜 C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 D．人体呼出的气体参与 X 电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋ 2OH－
解析 在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故 N 型 半导体为负极，P 型半导体为正极，A 错误；由图示可知，图中的离子交换 膜为阴离子交换膜，B 错误；由总反应方程式可知，在整个反应过程中没 有 OH－、H＋生成与损耗，故电解质溶液的碱性不变，C 错误；X 为电解池 的阴极，电极反应式为 CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，D 正确。
4．可充电电池的分析 (1)“正正负负”——原电池的正极充电时要与外接电源的正极相连， 原电池的负极充电时要与外接电源的负极相连。 (2)“颠颠倒倒”——原电池的正极反应倒过来，就是充电时电解池的 阳极反应式。原电池的负极反应倒过来，就是充电时电解池的阴极反应式。
答案
[解析] 该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条 件，A 正确；该生物燃料电池中，左端电极反应式为 MV＋－e－===MV2＋， 则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应 H2＋2MV2＋ ===2H＋＋2MV＋，B 错误；右端电极反应式为 MV2＋＋e－===MV＋，是正极， 在正极区 N2 得到电子生成 NH3，发生还原反应，C 正确；原电池中，内电 路中 H＋通过交换膜由负极区向正极区移动，D 正确。
解析
6．一种突破传统电池设计理念的 Mg-Sb 液态金属储能电池，其工作 原理如下图所示。该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工 作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳 能电池充电。下列说法不正确的是( )
A．放电时，Mg(液)层的质量减小 B．放电时，正极反应式为：Mg2＋＋2e－===Mg C．充电时，Mg-Sb(液)层发生还原反应 D．充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动
解析
5．优质的锂碘电池可用于心脏起搏器来延续患者的生命，它的正极材 料是聚 2-乙烯吡啶(简写为 P2VP)和 I2 的复合物，电解质是固态薄膜状的碘 化锂，电池的总反应为 2Li＋P2VP·nI2===P2VP·(n－1)I2＋2LiI，则下列说 法正确的是( )
A．该电池所产生的电压低，使用寿命比较短 B．电池工作时，碘离子移向 P2VP 一极 C．聚 2-乙烯吡啶的复合物与有机物性质相似，因此聚 2-乙烯吡啶的 复合物不会导电 D．放电时，正极的反应为 P2VP·nI2＋2Li＋＋2e－===P2VP·(n－1)I2＋ 2LiI