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2023统考版高考化学一轮第六章化学反应与能量微专题大素养12应用广泛的新型化学电源课件
2023统考版高考化学一轮第六章化学反应与能量微专题大素养12应用广泛的新型化学电源课件
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微专题·大素养12应用广泛的新型化学电源\n随着全球能源逐渐枯竭,研发、推广新型能源迫在眉睫,因此,应用广泛的新型电源,成为科学家研究的重点方向之一,也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源,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。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大,因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识,只要细心分析,实际上得分相对比较容易。\n一、新型电源中的“交换膜”[例1]科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是()A.电极a为电池的负极B.电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2OC.电路中每流过4mol电子,在正极消耗44.8LH2SD.每17gH2S参与反应,有1molH+经质子膜进入正极区答案:C\n解析:电极a上H2S转化为S2,发生氧化反应,则电极a为电池的负极,A项正确;电极b上O2转化为H2O,电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,B项正确;负极反应式为2H2S-4e-===S2+4H+,电路中每流过4mol电子,在负极消耗2molH2S,而不是正极,且题中未指明H2S所处的状态,C项错误;根据2H2S-4e-===S2+4H+知,17g(0.5mol)H2S参与反应,生成1molH+经质子膜进入正极区,D项正确。\n[练1]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。\n下列叙述不正确的是()A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-===2I-+Br-B.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI-被氧化D.充电时,a电极接外电源负极答案:D解析:由工作原理示意图中Zn2+迁移的方向可判断放电时a为正极,b为负极。放电时,a极得到电子,发生还原反应,使溶液中离子数目增大,A、B项正确;充电时,a极接外接电源的正极,D项错误;充电时,b极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-===Zn,每增重0.65g,转移0.02mol电子,a极为阳极,电极反应式为2I-+Br--2e-===I2Br-,转移0.02mol电子,有0.02molI-被氧化,C项正确。\n[练2]我国科技工作者首次提出一种新型的Li+电池,该电池正极为含有I-、Li+的水溶液,负极为固态有机聚合物,电解质溶液为LiNO3溶液,聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开,其工作原理如图所示。\n下列有关判断正确的是()A.甲是原电池工作原理图,乙是电池充电原理图B.放电时,液态电解质溶液的颜色加深C.充电时,Li+穿过隔膜从右侧移向左侧D.放电时,负极反应式为答案:D\n解析:“负极为固态有机聚合物”,即固态有机聚合物在负极失电子,电极反应式为,故乙是原电池工作原理图,A错误、D正确;放电时,正极电极反应式为+2e-===3I-,被还原为I-,液态电解质溶液颜色变浅,B错误;充电过程为电解过程,阳离子从阳极移向阴极,即甲中Li+从左侧移向右侧,C错误。\n二、“微生物”燃料电池[例2]一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是()A.Cl-由中间室移向左室B.X气体为CO2C.处理后的含废水的pH降低D.电路中每通过4mol电子,产生标准状况下X气体的体积为22.4L答案:C\n解析:该电池中,N得电子发生还原反应,则装置中右边电极是正极,电极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O,装置左边电极是负极,负极上有机物失电子发生氧化反应生成X,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时,电解质溶液中阴离子Cl-移向负极室(左室),A项正确;有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳,所以X气体为CO2,B项正确;正极反应为2N+10e-+12H+===N2↑+6H2O,H+参加反应导致溶液的pH增大,C项错误;根据负极上有机物失电子发生氧化反应,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳,电极反应为C6H10O5-24e-+7H2O===6CO2↑+24H+知,电路中每通过4mol电子,产生标准状况下X气体的体积为×6×22.4=22.4(L),D项正确。\n[练3]关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法:①微生物促进了电子的转移②微生物所在电极区放电时发生还原反应③放电过程中,H+从正极区移向负极区④正极反应式为:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,正确的是()A.④B.①③C.①④D.②③答案:C\n解析:①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移,正确;②微生物在右侧,右侧电极为电源的负极,所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应,错误;③根据电流的方向,放电过程中,H+从负极区移向正极区,错误;④电池左侧为电池的正极区,MnO2在H+条件下发生得电子反应,所以正极反应式为:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,④正确。\n三、“复杂原电池装置图”的审读[例3]环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示,下列有关叙述错误的是()A.NaCl的作用是增强溶液的导电性B.正极的电极反应式为:O2+4e-+2H2O===4OH-C.电池工作过程中,电解质溶液的pH不断增大D.用该电池做电源电解KI溶液制取1molKIO3,消耗铝电极的质量为54g答案:C\n解析:由图示可知Al电极为负极,电极反应式为:Al-3e-+3OH-===Al(OH)3,O2在正极反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,总反应方程式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3↓,pH基本不变,A、B正确,C项错误;D项,1molKI制得1molKIO3转移6mol电子,消耗2molAl,即54g铝,正确。\n[练4]锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示),电解液为溴化锌水溶液,其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()A.放电时负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+B.充电时电极a连接电源的负极C.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大答案:B\n解析:由题知电解液为溴化锌水溶液,结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应:2Br--2e-===Br2,则左侧电极为阳极,充电时电极a连接电源的正极;充电时右侧电极上发生还原反应:Zn2++2e-===Zn,则右侧电极为阴极,充电时电极b连接电源的负极,B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应,即Zn-2e-===Zn2+,A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过,可阻止Br2与Zn直接发生反应,C选项正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应,即为Br2+2e-===2Br-,放电时作原电池,原电池阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,且该装置使用了阳离子交换膜,其只允许阳离子通过,即左侧电极上生成了Br-,同时Zn2+不断移向左侧电极区,所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大,D选项正确。
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-06-29 17:00:23
页数:17
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文章作者:随遇而安
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