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精品文档▪高考化学热点回头专练8 新型化学电源专项突破1．世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4 MW，是历届世博会之最。
通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。
已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。
下列有关叙述正确的是()。
A．光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C．电流从a流向bD．LED中的Ga和Y都显＋3价解析A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项，a为负极，b为正极，电流从b流向a；D 项，GaN中N显－3价，则Ga显＋3价，Y3Al5O12中Al、O分别显＋3、－2价，则Y显＋3价。
答案 D2．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，工作原理如图所示，a、b均为惰性电极，放电时左槽溶液颜色由黄色变为蓝色。
下列叙述正确的是()。
A．充电时右槽溶液颜色由紫色变为绿色B．放电时，b极发生还原反应C．充电过程中，a极的反应式为：VO＋2＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2OD．电池的总反应可表示为：VO＋2＋V2＋＋2H＋放电充电VO2＋＋V3＋＋H2O解析该电池为可充电电池，放电时为原电池，充电时为电解池。
根据颜色变化，判断放电时的电极反应，进而判断正、负极。
左槽(a)颜色由黄色变蓝色，说明发生反应VO＋2―→VO2＋，＋5价的V得电子生成＋4价V，即VO＋2＋e－===VO2＋，发生还原反应，a电极为正极。
则b电极为负极，发生氧化反应，即V2＋－e－===V3＋。
A项，充电时右槽反应即放电时右槽反应的逆反应，即V3＋＋e－===V2＋，颜色由绿色变为紫色，错误；B项，由上分析，放电时，b 极为负极，发生氧化反应，错误；C项，充电时a极反应，即放电时的逆反应，即VO2＋＋H2O－e－===VO＋2＋2H＋，错误。
新型化学电源的原理和应用1. 引言新型化学电源是一种基于化学反应产生电能的装置。
它采用了先进的化学技术，具有高能量密度、高电压、长寿命和环保等特点。
本文将介绍新型化学电源的基本原理和主要应用领域。
2. 原理2.1 化学反应原理新型化学电源的核心是化学反应，通过化学反应来产生电能。
常见的化学反应原理有以下几种： - 钠-硫电池（Na-S电池）：利用硫的氧化还原反应，在正极和负极之间产生电子流动。
- 锂离子电池：利用锂离子在正负极之间的迁移产生电能。
- 燃料电池：利用氢气或其它燃料与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能。
2.2 电化学原理在新型化学电池中，电化学反应是实现化学反应转化为电能的关键。
电化学原理包括： - 电解质的选择：合适的电解质能提供离子传输的通道，促进化学反应的进行。
- 电极反应：正极和负极上的反应产生电荷，形成电压差。
- 离子传输：离子在电解质中的迁移，使得正负极之间形成电流。
3. 应用3.1 电动车新型化学电源在电动车领域的应用被广泛探索和采用。
主要优点包括： - 高能量密度：相比传统的铅酸电池，新型化学电源的能量密度更高，使得电动车续航里程大幅提升。
- 快速充电：新型化学电源的快速充电特性，缩短了电动车的充电时间。
- 长寿命：新型化学电源寿命长，降低了电动车的维护和更换电池的成本。
3.2 可穿戴设备随着智能可穿戴设备的普及，新型化学电源在该领域的应用也越来越广泛。
它的优势包括： - 小型轻便：新型化学电源较传统电池更加轻薄，适用于小型的可穿戴设备。
- 长续航时间：可穿戴设备需要长时间的使用，新型化学电源的长续航时间满足了这一需求。
- 安全性能：新型化学电源的安全性能较高，避免了可穿戴设备因电池问题引起的安全隐患。
3.3 太阳能储能系统太阳能储能系统是将太阳能转化为电能并储存起来，以供日间或夜间使用。
新型化学电源在太阳能储能系统中的应用表现出以下特点： - 高效能转化：新型化学电源能够高效地将太阳能转化为电能，并储存在电池中。
专题10 电化学知识的应用——全面培养科学精神和社会责任电化学是化学学科的重要组成部分。
目前，高中化学课程中的电化学内容涉及原电池、电解池、金属的腐蚀与防护等。
电化学尤其是新型电源和光电设备不仅能体现化学学科的价值，而且有利于学生获取相关的知识与科学方法，更好地促进学生掌握化学学科规律。
学习和使用电化学知识既能解决化学问题，又能发展和提高学生的化学学科核心素养。
高考电化学试题的情境来源于生活中的化学电源、研发中的新型电池、实验室中的电化学装置以及生产中的电化学设备，既能考查学生对基本电化学知识的掌握程度，也能考查基于模型认知、变化观念和证据推理等认知方面的素养，也能渗透灌输创新意识和社会责任等情感态度方面的素养。
1．【2019新课标Ⅰ卷】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。
下列说法错误的是A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】本题还属于否定式单选题，仍要求选择错误的说法。
A项正确，工业合成氨的条件是高温、高压、催化剂，而生物燃料电池则在室温下合成氨，条件温和，且能将化学能转化为电能；B项错误，图中的氢化酶作用下，发生氧化还原反应H2+2MV2+=2H++2MV+，氢气发生氧化反应生成氢离子，MV2+发生还原反应生成MV+，左室电极上反应式为MV+－e－=MV2+，即发生氧化反应，因此左电极为该生物燃料电池的负极；C 项正确，正极区，在固氮酶作用下发生反应N 2+6MV ++6H +=2NH 3+6MV 2+，氮元素由0价降低为－3 价，固氮酶为催化剂，N 2发生还原反应生成NH 3；D 项正确，电池工作时，负极反应式为MV +－e －=MV 2+， 正极反应式为MV 2++e －=MV +，则内电路中带正电的质子（即H +）移向正极，即从左极室移质子交换膜， 进而穿过交换膜移向右极室。
专题复习四新型化学电源（专题训练）1、甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。
下列说法正确的是( )A．该装置将电能转化为化学能B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋C．当电路中有1mol电子转移时，有1molH＋移向a电极区D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流答案：B2、最近国外研究发现一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。
如图为有机污水处理的实验装置。
下列说法正确的是( )A．为加快处理速度，装置可在高温环境中工作B．若污水中主要含有葡萄糖，则负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋C．放电过程中，H＋从正极室向负极室移动D．放电过程中，溶液的酸性逐渐增强答案：B3、以氨作为燃料的燃料电池，具有能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。
NH3—O2燃料电池的结构如图所示，下列说法正确的是( )A．a极为电池的正极B．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OC．当生成1molN2时，电路中通过的电子的物质的量为3molD．外电路的电流方向为从a极流向b极答案：B4、酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOX)和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如图所示。
下列有关说法中正确的是( )A．该电池可以在高温条件下使用B．H＋通过交换膜从b极区移向a极区C．电极a是正极D．电池负极的电极反应式为C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋答案：D5、Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。
已知电池放电时的反应为4Li ＋FeS2===Fe＋2Li2S。
下列说法正确的是( )A.Li为电池的正极B.电池工作时，Li＋向负极移动C.正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好答案 C6、一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，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。
题型四电化学考情分析五年大数据分析在2021年高考中，对于电化学的考查将继续坚持以新型电池及电解应用装置为背景材料，以题干（装置图）提供电极构成材料、交换膜等基本信息，基于电化学原理广泛设问，综合考查电化学基础知识及其相关领域的基本技能，包括电极与离子移动方向判断、电极反应式书写、溶液的酸碱性和pH变化、有关计算及其与相关学科的综合考查等。
预测以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，因为二次电池不仅实现电极材料循环使用，符合“低耗高效”的时代需求，而且命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的探究能力。
回归教材教材知识体系（对照一轮资料认真梳理）知识迁移能力（回归课本探寻问题本源练就“吓不死”神功）课本原图陌生装置图电池类型燃料电池电解池二次电池金属腐蚀完成习题后自己补充一下如何识破“纸老虎”在教材中找到问题本源并解决解题策略总体思路：什么池→什么极→什么反应→什么现象→电子离子流向→相关计算。
一、电极判断原电池：电解池二、盐桥的组成和作用（1）盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
（2）盐桥的作用：Ａ．连接内电路，形成闭合回路；Ｂ．平衡电荷，使原电池不断产生电流。
（3）一室电池缺点：由于氧化剂与还原剂直接接触，工作一段时间后，锌片表面观察到有少量红色铜析出，说明锌片表面存在腐蚀电流，该电池的效率不高，电池不工作时，锌片继续被氧化，使得该电池的可贮存时间不长。
（4）双室盐桥电池优点：利用盐桥防止氧化剂与还原剂直接接触，提高电池效率，延长电池的可贮存时间。
三、多室电解池（IE班一轮复习时编写的微专题，很有用很重要）多室电解池是利用离子交换膜将电解池隔成多个极室，借助离子交换膜的选择透过性，自动把产品分离开，得到的目标物质更加纯净，降低分离提纯的成本。
但多室电解池因交换膜多，离子转移复杂，进出物质种类繁多等因素，导致学生常常分析混乱。
电化学——新型化学电源（建议用时：120 min）1、【2019·全国卷Ⅰ】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV+2/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。
下列说法错误的是（ B ）A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H2+ 2MV+2=== 2H++ 2MV+C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【第1题】【第2题】2、【2018·全国卷Ⅱ】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na–CO2二次电池。
将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+ 4Na2Na2CO3+ C。
下列说法错误的是（ D ）A．放电时，ClO-向负极移动4B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2+ 4-e=== 2CO-23+ CD．充电时，正极反应为：Na++-e=== Na3、【2017·海南高考】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。
下列叙述错误的是（ A ）A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+ 6H++ 6-e=== 2NH3 C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2【第3题】【第4题】4、【2018·全国卷Ⅲ】一种可充电锂—空气电池如图所示。
当电池放电时，O 2与Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2－x （x ＝0或1）。
下列说法正确的是（ D ）A ．放电时，多孔碳材料电极为负极B ．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C ．充电时，电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移D ．充电时，电池总反应为：Li 2O 2－x === 2Li + ⎝⎛⎭⎫1-x 2 O 2 5、环境监察局常用“定电位”NO x 传感器来监测化工厂尾气中的氮氧化物是否达到排放标准，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是（ D ）A ．“对电极”是负极B ．“工作电极”上发生的电极反应为：NO 2 + 2H + + 2-e=== NO + H 2OC ．传感器工作时，H +由“对电极”移向“工作电极”D ．“工作电极”的材料可能为活泼金属锌【第5题】 【第6题】 6、尿素[CO(NH 2)2]与NO 在碱性条件下可形成燃料电池，如图所示，反应的方程式为：2CO(NH 2)2 + 6NO + 4NaOH === 5N 2 + 2Na 2CO 3 + 6H 2O 。
下列说法正确的是（ D ）A ．甲电极为电池的负极，发生还原反应B ．电子流向：甲电极→负载→乙电极→溶液→甲电极C ．一段时间后，乙电极周围溶液酸性增强D ．甲电极的反应式为：CO(NH 2)2 - 4-e + 8OH - === CO - 23 + N 2↑+ 6H 2O7、【2019·山东八校联考】熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600～700 ℃），具有效率高、噪声低、无污染等优点。
熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。
下列说法正 确的是（ B ）A ．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B ．负极反应式为：H 2 - 2-e + CO - 23 === CO 2 + H 2OC ．电子流向：电极a →负载→电极b →熔融碳酸盐→电极aD ．电池工作时，外电路中通过0.2 mol 电子，消耗3.2 g O 2【第7题】【第8题】8、【2019·昆明摸底】一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为：Li1－x NiO2+ x LiC6LiNiO2+ x C6。
下列说法错误的是（ B ）A．该锂离子电池为二次电池B．该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源正极C．该锂离子电池放电时，Li+从a极移向b极D．该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为：Li1－x NiO2+ x-e+ x Li+=== LiNiO29、【2019·全国卷Ⅲ】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D–Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D–Zn–NiOOH 二次电池，结构如图所示。
电池反应为：Zn（s）+ 2NiOOH（s）+ H2O（l）ZnO（s）+ 2Ni(OH)2（s）。
下列说法错误的是（ D ）A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B．充电时阳极反应为：Ni(OH)2（s）+ OH-（aq）--e=== NiOOH（s）+ H2O（l）C．放电时负极反应为：Zn（s）+ 2OH-（aq）- 2-e=== ZnO（s）+ H2O（l）D．放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区【第9题】【第10题】10、有人设想以N2和H2为反应物，以溶有物质A的稀盐酸为电解质溶液，制造出一种新型燃料电池，装置如图所示，下列有关说法正确的是（ C ）A．通入N2的一极的电极反应式为：N2+ 6-e+ 6H+=== 2NH3B．通入H2的一极的电极反应式为：H2+ 2-e=== 2H+C．物质A是NH4Cl D．反应过程中左边区域溶液的pH逐渐减小11、【2019·辽宁五校联考】高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。
下列说法错误的是（ C ）A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B．通电时，阴极上的电极反应为：2H2O+ 2-e=== H2↑+ 2OH-C．断电时，锌环上的电极反应为：Zn+2+ 2-e=== ZnD．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀【第11题】【第12题】12、直接煤空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是（ A ）A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少- 4-e=== 3CO2↑B．负极的电极反应式为：C+ 2CO-23C．电极X为负极，O-2向X极迁移D．直接煤空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高13、工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化SO2（A、B均为惰性电极）。
下列说法正确的是（ B ）A．A电极接电源的正极B．A极区溶液的碱性逐渐增强C．本装置中使用的是阴离子交换膜D．B极的电极反应式为：SO2+ 2-e+ 2H2O=== SO-24+ 4H+【第13题】【第14题】14、用电解法可提纯粗KOH溶液（含K2SO4、K2CO3等），其工作原理如图所示。
下列说法正确的是（ B ）A．电极f为阳极，电极e 上H+发生还原反应B．电极e的电极反应式为：4OH-- 4-e=== 2H2O+ O2↑C．d处流进粗KOH溶液，g处流出纯KOH溶液D．b处每产生11.2 L气体，必有1 mol K+穿过阳离子交换膜15、一种生物电化学方法脱除水体中NH+的原理如下图所示。
下列说法正确的是（ B ）4A．装置工作时，化学能转变为电能B．装置工作时，a极周围溶液pH降低脱除率一定越大C．装置内工作温度越高，NH+4- 2-e=== N2↑+ 3O2↑D．电极b上发生的反应之一是：2NO-3【第15题】【第16题】16、电–Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术。
其反应原理如图所示，电解过程产生的H2O2与Fe+2发生Fenton反应：Fe+2+ H2O2=== Fe+3+ OH-+·OH，生成的羟基自由基（·OH）能氧化降解有机污染物。
下列说法不正确的是（ B ）A．电源的A极是负极B．电解池中只有O2、Fe+3发生还原反应C．阳极上发生电极反应：H2O - 2-e===·OH+ H+D．消耗1 mol O2，可以产生4 mol·OH17、深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法错误的是（ C ）+ 5H2O + 8-e=== HS-+ 9OH-A．正极反应：SO-24B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·x H2OD．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀【第17题】【第18题】18、某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如下。
工作时，下列说法中不正确的是（A ）A．盐桥中Cl-向Y极移动B．化学能转化为电能C．电子由X极沿导线流向Y极D．Y极发生的反应为：2NO-+ 10-e+ 12H+=== N2↑+ 6H2O，周围pH增大319、【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图。
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（ D ）A．放电时，a电极反应为：I2Br-+ 2-e=== 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0.65 g，溶液中有0.02 mol I-被氧化D．充电时，a电极接外电源负极【第19题】【第20题】20、【2019·郑州质检】科学家设计了一种可以循环利用人体呼出的CO2并提供O2的装置，总反应方程式为：2CO2=== 2CO + O2。
下列说法正确的是（ C ）A．由图分析N电极为正极B．OH-通过离子交换膜迁向左室C．阴极的电极反应为：CO2+ H2O+ 2-e=== CO+ 2OH-D．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强21、验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
下列说法不正确的是（ D ）A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼22、垃圾假单胞菌株能够在分解有机物的同时分泌物质产生电能，其原理如图所示。
下列说法正确的是（ C ）A．电流由左侧电极经过负载后流向右侧电极B．放电过程中，正极附近pH 变小C．若1 mol O2参与电极反应，有4 mol H+穿过质子交换膜进入右室D．负极电极反应为：H2PCA+ 2-e=== PCA+ 2H+【第22题】【第23题】23、金属锂燃料电池是一种比锂离子电池具有更高能量密度的新型电池。
它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作原理如图所示，下列说法正确的是（D）A．有机电解液可以是乙醇等无水有机物B．放电时，充入O2的一极作负极C．放电时，电池反应为：4Li+ O2=== 2Li2OD．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液24、用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH同时得到某种副产品。
