《第八章 學(xué)案40 新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第八章 學(xué)案40 新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高中化學(xué)學(xué)習(xí)資料整理總結(jié) 專(zhuān)題學(xué)案40　新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略 高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅—錳堿性電池”、我國(guó)首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。 取材于這些知識(shí)點(diǎn)的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對(duì)這類(lèi)試題感到難，而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。具體有以下幾種考查角度：

2、 題型一　新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極的判斷 知識(shí)基礎(chǔ)　在Zn－Cu原電池中，較活潑的金屬材料作負(fù)極，較不活潑的金屬材料或非金屬材料作正極。負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。 解題指導(dǎo) 新型電池中 典例導(dǎo)悟1　被稱(chēng)之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)的離子“流過(guò)”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為 Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該電池的正極為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用 C．當(dāng)0.1 mol Zn完全溶解時(shí)，流經(jīng)

3、電解液的電子個(gè)數(shù)為 1．204×1023 D．電池正極反應(yīng)式為2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－ 聽(tīng)課記錄：　 　 題型二　新型電池“放電”時(shí)正極、負(fù)極上電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 知識(shí)基礎(chǔ)　鉛蓄電池[Pb－PbO2(H2SO4溶液)]電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)： 負(fù)極：①Pb－2e－===Pb2＋；②Pb2＋＋SO===PbSO4。把二者合起來(lái)，即負(fù)極反應(yīng)式：Pb－2e－＋SO===PbSO4。 正極：PbO2得電子變?yōu)镻b2＋：PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O；Pb2＋跟SO結(jié)合生成PbSO4：Pb2＋＋SO===PbSO4。把二者合起來(lái)，即正極反應(yīng)

4、式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。 總反應(yīng)式＝正極反應(yīng)式＋負(fù)極反應(yīng)式，即： PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。 解題指導(dǎo)　首先分析物質(zhì)得失電子的情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于較為復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)－較簡(jiǎn)單一極電極反應(yīng)式＝較復(fù)雜一極電極反應(yīng)式的方法解決。 典例導(dǎo)悟2　(2009·廣東，14)可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為：O

5、2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極 聽(tīng)課記錄：　 　 題型三　新型電池“充電”時(shí)陰極、陽(yáng)極的判斷 知識(shí)基礎(chǔ)　充電的實(shí)質(zhì)就是把放電時(shí)發(fā)生的變化再?gòu)?fù)原的過(guò)程。如鉛蓄電池： 解題指導(dǎo)　首先應(yīng)搞明白原電池放電時(shí)的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時(shí)，陽(yáng)極接正極，陰極接負(fù)極的原理，進(jìn)行分析。 典例導(dǎo)悟3　(2009·浙江理綜，12)市場(chǎng)上經(jīng)常見(jiàn)到的標(biāo)記為L(zhǎng)i-ion的電池稱(chēng)為“鋰離子電池

6、”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為： Li＋2Li0.35NiO2放電 充電 2Li0.85NiO2 下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－===Li＋ B．充電時(shí)，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D．放電過(guò)程中Li＋向負(fù)極移動(dòng) 聽(tīng)課記錄：　 　 題型四　新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷 知識(shí)基礎(chǔ)　原電池中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，如Zn－Cu(稀H2SO4)

7、電池中：H＋移向Cu極；SO移向Zn極。電解池中，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極，符合帶電微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 解題指導(dǎo)　首先應(yīng)分清電池是放電還是充電；再判斷出正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極，進(jìn)而即可確定離子的移動(dòng)方向。 典例導(dǎo)悟4　(2010·安徽理綜，11)某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2＋O2===2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．電子通過(guò)外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳

8、遞到b極 聽(tīng)課記錄：　 　 　 1．(2011·課標(biāo)全國(guó)卷，11)鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是(　　) A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe B．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低 D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 2．(2011·蘇州調(diào)研)下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)AsO＋2I－＋2H＋===

9、AsO＋I(xiàn)2＋H2O設(shè)計(jì)成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。 下列敘述正確的是(　　) A．甲組操作時(shí)，微安表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．甲組操作時(shí)，溶液顏色不變 C．乙組操作時(shí)，C2作正極 D．乙組操作時(shí)，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)式為I2＋2e－===2I－ 3．科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對(duì)該燃料電池的說(shuō)法不正確的是(　　) A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極 B．

10、該電池的總反應(yīng)是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．電路中每通過(guò)5 mol電子，約有5.6 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙　烷被完全氧化 D．通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：　　　C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 4．(2010·江蘇，11)下圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===　4OH－ C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)　現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 題號(hào)

11、 1 2 3 4 答案 5.(2009·四川，29)新型鋰離子電池在新能源的開(kāi)發(fā)中占有重要地位，可用作節(jié)能環(huán)保電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料，它的制備方法如下： 方法一：將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰，同時(shí)生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出。 方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽(yáng)極，石墨為陰極，電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶

12、態(tài)磷酸亞鐵鋰。 在鋰離子的電池中，需要一種有機(jī)聚合物作為正、負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì)，該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過(guò)程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中，除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外，還有_

13、_______、________、________(填化學(xué)式)生成。 (3)在方法二中，陽(yáng)極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)寫(xiě)出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： ____________________________________________________________

14、____________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)已知該鋰離子電池在充電過(guò)程中，陽(yáng)極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ___________

15、_____________________________________________________________。 專(zhuān)題學(xué)案40　新型化學(xué)電源的高考命題角度及其解題策略 典例導(dǎo)悟 1．D　[由總反應(yīng)式可知，二氧化錳為氧化劑而不是催化劑，鋅為還原劑，應(yīng)為原電池的負(fù)極，A、B錯(cuò)；電子只能經(jīng)外電路流動(dòng)，而不能在電解液中流動(dòng)，電解液內(nèi)電流的形成是由于陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，C錯(cuò)；電池負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋，用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為 2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－。] 2．A　[電池工作時(shí)，正極上O2得到電子被

16、還原，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正確；電解液為NaOH溶液時(shí)，在負(fù)極上產(chǎn)生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B錯(cuò)誤；電池的總反應(yīng)為：4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，消耗NaOH，pH減??；電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路由負(fù)極流向正極。] 3．D　[A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，故化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故應(yīng)為非水材料，正確；D項(xiàng)，原電池中陽(yáng)離子應(yīng)遷移至正極，故錯(cuò)。] 4．D　[還原劑在負(fù)極失電子，氧化劑在正極得電子，

17、因此a為負(fù)極，b為正極。電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。因?yàn)檫@是酸性電解質(zhì)，不可能生成OH－，正極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。] 【專(zhuān)題集訓(xùn)區(qū)】 1．C　[由鐵鎳蓄電池放電時(shí)的產(chǎn)物全部是堿可知，電解液為堿性溶液，放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故Fe為負(fù)極，Ni2O3為正極，A正確；放電時(shí)，F(xiàn)e失電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正確；充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正確。

18、] 2．D　[甲組操作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為AsO＋2I－＋2H＋===AsO＋I(xiàn)2＋H2O，有碘單質(zhì)生成，因此溶液的顏色變深，但裝置構(gòu)成的原電池中兩極直接接觸(一極是AsO/AsO，另一極是I2/I－)，呈短路狀態(tài)，因此微安表中無(wú)電流通過(guò)，A、B錯(cuò)；乙組操作時(shí)，由于向圖ⅡB燒杯中逐滴加入燒堿，此時(shí)原電池發(fā)生的反應(yīng)為AsO＋I(xiàn)2＋H2O===AsO＋2I－＋2H＋，此時(shí)C2棒上發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，C1棒上發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，電極反應(yīng)式為I2＋2e－===2I－。] 3．A　[該燃料電池的化學(xué)原理是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B正確；放電過(guò)程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20

19、e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，D正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－===2O2－，產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)。] 4．C　[題意中涉及的能量轉(zhuǎn)化有：太陽(yáng)能→電能，電能→機(jī)械能，電能→化學(xué)能，化學(xué)能→電能，共4種能量轉(zhuǎn)化；裝置Y發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，該原 電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋；從轉(zhuǎn)化圖上分析裝置Y還供給工作馬達(dá)能量，所以裝置X、Y不能實(shí)現(xiàn)能量的完全轉(zhuǎn)化。] 5．(1)為防止亞鐵化合物被氧化 (2)CO2　H2O　NH3 (3)Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋ HOCH2CH2OH＋Na2CO

20、3＋CH3OH (5)FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4 解析　(1)LiFePO4中有Fe2＋，F(xiàn)e2＋容易被氧化，所以制備LiFePO4時(shí)要在無(wú)氧條件下操作。 (2)根據(jù)信息給定的方法一所發(fā)生的反應(yīng)中的反應(yīng)物和部分生成物，再根據(jù)元素守恒，可寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： (3)方法二中，陽(yáng)極Fe放電生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與H2PO、Li＋反應(yīng)生成LiFePO4。 (5)該鋰離子電池在充電過(guò)程中，陽(yáng)極的LiFePO4生成FePO4，則該電池放電時(shí)正極的反應(yīng)是FePO4生成LiFePO4，其電極反應(yīng)式是FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。