最新-2018高考化学 第6章第4讲解题技能—新型化学电源的高考命题角度及解题指导复习课件 精品

课时4 新型化学电源1．二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。

下列说法错误的是( )A．Pt1电极附近发生的反应为：SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋B．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－===2O2－C．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1解析电池总反应是2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，Pt1为负极，电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，Pt2为正极，电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A、C、D正确，B错误。

答案 B2．(2015·昆明二模)利用碳纳米管能够吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示。

关于该电池的叙述不正确的是( )A．电池放电时K＋移向正极B．电池放电时负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池充电时镍电极上NiOOH转化为Ni(OH)2D．电池充电时碳纳米管电极与电源的负极相连解析本题考查二次电池的反应原理，意在考查考生对原电池原理和电解原理的理解和综合应用能力。

原电池放电时，阳离子向正极移动，A项正确；该电池中H2在负极上失电子，发生氧化反应，因电解质溶液为碱性溶液，故OH－参与反应，B项正确；放电时，正极(镍电极)上发生化合价降低的还原反应，即由NiOOH转化为Ni(OH)2，充电时正好相反，由Ni(OH)2转化为NiOOH，C项错误；充电时，该新型二次电池在外加电流的作用下，碳纳米管电极上发生还原反应，故碳纳米管电极作阴极，与电源负极相连，D项正确。

答案 C3．(2016·临沂质检)研究人员研制出一种可快速充放电的超性能铝离子电池，Al、C n为电极，有机阳离子与阴离子(AlCl－4、Al2Cl－7)组成的离子液体为电解质。

第4讲 新型电源课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

4.学生必做实验：制作简单的燃料电池新型电源 2023全国乙，T12；2022广东，T16；2022湖南，T8；2022全国甲，T10；2022全国乙，T12；2021河北，T9、T16；2021年6月浙江，T22；2021湖南，T10；2021辽宁，T10；2021福建，T9；2020天津，T11；2020上海，T2；2020全国Ⅰ，T12；2019天津，T6；2019全国Ⅰ，T12证据推理与模型认知：能分析识别复杂的实际电池；能利用电化学原理创造性地解决实际问题命题分析预测1.近年高考常结合电池科技前沿，如能量密度高的液流电池、安全性能高的石墨烯锂电池、燃料电池（微生物燃料电池、有机物燃料电池等）、金属－空气电池等考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的充放电过程及相关计算等。

2.2025年高考要关注：（1）新型有机物燃料电池。

有机物与电化学结合既体现模块知识的综合性，又考查考生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。

（2）航空航天领域、电动车领域的新型电池考点 新型电源1.Li 、Na 、K 、Mg 、Al 、Zn 电池 名称装置图工作原理锂电池负极反应：[1]Li－e－Li＋①正极反应物为S8，产物为Li2S4、Li2S2，正极反应：[2] S8＋4e－＋4Li＋2Li2S4、S8＋8e－＋8Li＋4Li2S2；②正极反应物为CO2，产物为C＋Li2CO3，正极反应：[3] 3CO2＋4e－＋4Li＋2Li2CO3＋C；③正极反应物为O2，产物为Li2O、Li2O2，正极反应：[4] O2＋4e－＋4Li＋2Li2O、O2＋2e－＋2Li＋Li2O2钠电池负极反应：[5] Na－e－Na＋正极反应物为S x，产物为Na2S x，正极反应：[6]S x＋2e－＋2Na＋Na2S x钾电池负极反应：[7]K－e－K＋正极反应物为O2，产物为KO2，正极反应：[8]O2＋e－＋K＋KO2镁电池负极反应：[9]Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2正极反应：[10]2CO2＋2e－C2O42－铝电池负极反应：[11]Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－（或Al－3e－Al3＋）离子导体为盐溶液（中性），正极反应物为S，产物为H2S，正极反应：[12]3S＋6e－＋2Al3＋＋6H2O3H2S↑＋2Al（OH）3锌电池负极反应：[13]Zn－2e－＋4OH－[Zn（OH）4]2－正极反应物为CO2，产物为CH3COOH，正极反应：[14] 2CO2＋8e－＋8H＋CH3COOH＋2H2O2.锂离子电池名称装置图工作原理锂离子电池负极反应：[15]Li x C6－x e－x Li＋＋6C、LiC6－e－Li＋＋6C 正极反应：[16]Li1－x CoO2＋x e－＋x Li＋LiCoO2、Li1－x NiO2＋x e－＋x Li＋LiNiO2、Li1－x MnO2＋x e－＋x Li＋LiMnO2、Li1－x FePO 4＋x e－＋x Li＋LiFePO 4、Li 1－x Mn 2O 4＋x e －＋x Li＋LiMn 2O 43.燃料电池 名称装置图工作原理燃料 电池负极反应：[17] CO －2e －＋4OH －C O 32－＋2H 2O 、CH 4－8e －＋10OH－C O 32－＋7H 2O 、CH 3OH －6e －＋8OH－C O 32－＋6H 2O 、CH 3OCH 3－12e －＋16OH －2C O 32－＋11H 2O 、C 6H 12O 6－24e －＋36OH－6C O 32－＋24H 2O 、NH 2NH 2－4e －＋4OH－N 2↑＋4H 2O正极反应：[18] O 2＋4e －＋2H 2O 4OH －微生物电池负极反应：[19] CH 3COOH －8e －＋2H 2O 2CO 2↑＋8H ＋、C 6H 12O 6－24e －＋6H 2O 6CO 2↑＋24H ＋正极反应：[20] O 2＋4e －＋4H＋2H 2O注意 燃料电池负极反应式书写的难点是有机物化合价的分析，可以用“化合物中元素化合价代数和为零”法，来分析碳元素的化合价，且只需要分析发生化合价变化的碳原子。

近几年的高考中，电化学问题一直是常考常新，稳中有变的热点，常以选择题居多，也有以填空或简答的形式出现在非选择题中，既可以将无机、有机化合物知识、电解质溶液、能量变化、实验设计、化学计算等知识进行学科内综合，也可以与生产生活新科技及新技术等问题相联系，是一个不可忽视的知识点。

它在考试中常出现的考点包括五判断、二写、一比较和三解释。

五判断是：判断装置类型、判断电极、判断微粒（电子、离子）移动方向、判断电极上的反应物和产物、判断电极附近或整个溶液的酸碱性变化；二写是：电极反应式和总反应方程式；一比较是：比较原电池与电解池原理的异同；三解释是：利用电化学知识解释电化学腐蚀、电化学防护和某些反应速率加快的原因。

例题1 我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他材料电池，电池总反应为：V 2O 5＋xLi Li x V 2O 5。

下列说法中正确的是（ ）A. 锂在放电时作正极材料，充电时为阳极材料B. 电池在放电时，Li ＋向负极移动C. 该电池充电时阳极的反应为：Li x V 2O 5－xe －＝V 2O 5＋xLi ＋D. V 2O 5只是锂发生反应的载体，不参与电池反应解析：A. 该原电池中，锂失电子而作负极，充电时为阴极，故A 错误；B. 向外供电时，该装置是原电池，锂离子向正极移动，故B 错误；C. 该电池充电时，正极与外接电源的正极相连为阳极，则阳极上Li x V 2O 5失电子，阳极上电极反应式为：Li x V 2O 5－xe －＝V 2O 5＋xLi ＋，故C 正确；D. V 2O 5得电子而作正极，所以V 2O 5参与电池反应，故D 错误；故选C 。

答案：C例题2 （1）碳酸盐燃料电池，以一定比例Li 2CO 3和Na 2CO 3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO 、H 2的体积比为1∶1）直接作燃料，其工作原理如图所示。

专题六电化学原理的综合应用考情剖析电化学知识既是高中化学的核心知识，也是高考化学试题必考知识点。

新型化学电源是高考中每年必考的知识点，随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源成了高考的高频考点。

以新型可逆电池为素材设计试题，对原电池、电解池工作原理、工作中电极周围的变化，电解质溶液的变化，物质数量的变化进行考查。

如2015年全国卷Ⅰ第11题(考查微生物电池工作原理)，2015年全国卷Ⅱ第26题(考查酸性锌锰干电池的工作原理及计算)，2014年新课标全国卷Ⅱ第12题(考查水溶液锂离子电池)，2013年新课标全国卷Ⅱ第11题(考查“ZEBRA”蓄电池)、2013年新课标全国卷Ⅰ第10题(考查利用原电池原理除去银质器皿表面生成的Ag2S)。

另外以多池串连方式设计试题，也多次出现在高考试卷中。

题型一新型化学电源的综合应用【解题策略】1．新型化学电源的充放电关系图图Z6­12．新型化学电源电极反应式书写书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。

书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。

充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。

根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液pH的变化。

1 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的焦点。

其中一种镁原电池的反应为x Mg＋Mo3S4放电充电Mg x Mo3S4。

下列说法错误的是( )A．放电时Mg2＋向正极迁移B．充电时阳极反应为Mo3S2x－4－2x e－===Mo3S4C．充电时Mo3S4发生氧化反应D．放电时负极反应为x Mg－2x e－===x Mg2＋式题石墨烯锂硫电池是一种高效低污染的新型二次电池，其结构如图Z6­2所示，电池反应为2Li＋n S 放电充电Li2S n，有关该电池的说法正确的是( )图Z6­2A．放电时，Li＋向负极迁移B．充电时锂电极接电源的正极C．该电池充电时，阳极的电极反应为n S＋2e－===S2－nD．用铅蓄电池给该电池充电时，每消耗1 mol Pb，理论上能生成14 g Li 题型二多个电化学装置串连的综合应用【解题策略】1．有外接电源型(电源标志——)此类题型中，整个体系均属于电解，各装置均相当于是电解池，电极种类由与电源连接的方式决定。

第26讲 高考必考题突破讲座——新型化学电源的视角及解题策略主要考查电池的正负极的判断、电极反应式的书写、离子的移动方向等知识点，常以选择题的形式出现。

1．书写新型电池的电极反应式第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正、负极上发生反应的物质。

第二步：分析电极反应生成的物质是否能与电解质溶液中的离子发生反应。

第三步：写出比较容易书写的电极反应式。

第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。

2．新型电池中离子的移动方向原电池中的阴离子移向负极、阳离子移向正极。

这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。

虽然从微观上讲不参与电极反应的离子发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。

3．电化学与化学实验有机融合电化学知识中会涉及对电极材料、电解液中的离子等进行分析，因而就容易与化学实验融合在一起进行考查，如电解液的制备、净化，电极反应产物的检验，电化学装置的设计等，提高了试题的难度。

[例1](2016·浙江卷)金属(M)—空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源：该类电池放电的总反应方程式为4M ＋n O 2＋2n H2O===4M(OH)n。

已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是( C)A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较Mg、Al、Zn三种金属—空气电池，Al—空气电池的理论比能量最高C．M—空气电池放电过程的正极反应式：4M n＋＋n O2＋2n H2O＋4n e－===4M(OH)nD．在Mg—空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析C项，M－空气电池放电过程中，正极为氧气得到电子生成OH－，错误。