2022届新高考化学二轮复习新型化学电源学案.docx

新型化学电源1十五种新型电池的电极反应式(在空格内填写电极反应式)锌银电池总反应：Ag2OZnH2O2AgZn(OH)2正极Ag2OH2O2e=2Ag2OH负极Zn2OH2e=Zn(OH)2锌空气电池总反应：2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)正极O24e2H2O=4OH负极Zn4OH2e=Zn(OH)镍铁电池总反应：NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2正极NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH负极Fe2e2OH=Fe(OH)2高铁电池总反应：3Zn2FeO8H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34OH正极FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH负极Zn2e2OH=Zn(OH)2镍镉电池总反应：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2正极NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH负极Cd2e2OH=Cd(OH)2Mg­H2O2电池总反应：H2O22HMg=Mg22H2O正极H2O22H2e=2H2O负极Mg2e=Mg2Mg­AgCl电池总反应：Mg2AgCl=2AgMg22Cl正极2AgCl2e=2Ag2Cl负极Mg2e=Mg2镁钼电池总反应：xMgMo3S4MgxMo3S4正极Mo3S42xe=Mo3S负极xMg2xe=xMg2钠硫电池总反应：2NaxS=Na2Sx正极xS2e=S负极2Na2e=2Na钠硫蓄电池总反应：2Na2S2NaBr3Na2S43NaBr正极NaBr32e2Na=3NaBr负极2Na2S22e=Na2S42Na钠离子电池总反应：Na1mCoO2NamCnNaCoO2Cn正极Na1mCoO2memNa=NaCoO2负极NamCnme=mNaCn全钒液流电池总反应：VO2HV2V3VO2H2O正极VO2He=VO2H2O负极V2e=V3锂钒氧化物电池总反应：xLiLiV3O8=Li1xV3O8正极xLiLiV3O8xe=Li1xV3O8负极xLixe=xLi锂铜电池总反应：2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH正极Cu2OH2O2e=2Cu2OH负极Lie=Li锂离子电池总反应：Li1xCoO2LixC6LiCoO2C6(x1)正极Li1xCoO2xexLi=LiCoO2负极LixC6xe=xLiC62.按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式(1)酸性介质，如H2SO4溶液负极：CH3OH6eH2O=CO26H。正极：O26e6H=3H2O。(2)碱性介质，如KOH溶液负极：CH3OH6e8OH=CO6H2O。正极：O26e3H2O=6OH。(3)熔融盐介质，如K2CO3负极：CH3OH6e3CO=4CO22H2O。正极：O26e3CO2=。(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体为电解质，在高温下能传导O2负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O。正极：O26e=3O2。1燃料电池在不同介质中的正极反应式(1)O24e4H=2H2O(酸作介质)(2)O24e2H2O=4OH(碱作介质)(3)O24e=2O2(熔融金属氧化物作介质)(4)O24e2CO2=2CO(熔融碳酸盐作介质)2电极反应式的书写方法(1)拆分法：写出原电池的总反应，如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应，正极：2Fe32e=2Fe2，负极：Cu2e=Cu2。(2)加减法：写出总反应，如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Lie=Li(负极)。利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。3充电电池的解题技巧命题角度二电解原理及应用1按要求书写电极反应式(1)用惰性电极电解NaCl溶液阳极：2Cl2e=Cl2。阴极：2H2e=H2。(2)用惰性电极电解CuSO4溶液阳极：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)。阴极：Cu22e=Cu。(3)以铁为阳极，石墨为阴极，电解NaOH溶液阳极：Fe2e2OH=Fe(OH)2。阴极：2H2O2e=H22OH。(4)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极：2Cl2e=Cl2。阴极：Mg22e=Mg。2按要求书写电极反应式(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H。(2)以Al单质为阳极，石墨为阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q，写出阳极生成R的电极反应式：Al3HCO3e=Al(OH)33CO2。(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为：阳极：Al3e7AlCl=4Al2Cl 。3如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管中为NaCl溶液，数天后导管中观察到的现象是导管中液面左低右高，甲中正极反应为2H2e=H2，乙中正极反应为2H2OO24e=4OH。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲减小，乙减小(填“增大”“减小”或“不变”)。1构建电解池模型，类比分析电解基本原理2电解池电极反应式的书写1(2021·福建漳州模拟)锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池，剖视图如图所示，一种非水的LiAlCl4的SOCl2溶液为电解液。亚硫酰氯既是电解质，又是正极活性物质，其中碳电极区的电极反应式为2SOCl24e=4ClSSO2，该电池工作时，下列说法错误的是()A锂电极区发生的电极反应：Lie=LiB放电时发生的总反应：4Li2SOCl2=4LiClSO2SC锂电极上的电势比碳电极上的低D若采用水溶液代替SOCl2溶液，电池总反应和效率均不变解析：选D负极发生氧化反应，电极反应式为Lie=Li，故A正确；电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2，故B正确；锂为负极，碳为正极，所以锂电极上的电势比碳电极上的低，故C正确；因为构成电池的材料Li能和水反应，导致电极被消耗，所以必须在无水无氧条件下进行，故D错误。2(2021·河南郑州模拟)如图为一种利用原电池原理设计测定O2含量的气体传感器示意图，RbAg4I5是只能传导Ag的固体电解质。O2 可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3 反应生成Al2O3和I2，通过电池电位计的变化可以测得O2的含量。下列说法正确的是( )A正极反应为3O212e4Al3=2Al2O3B传感器总反应为3O24AlI312Ag=2Al2O312AgIC外电路转移0.01 mol电子，消耗O2的体积为0.56 LD给传感器充电时，Ag向多孔石墨电极移动解析：选B原电池正极电极反应为I22Ag2e=2AgI，故A错误；传感器中发生4AlI33O2=2Al2O36I2，原电池反应2AgI2=2AgI，3传感器总反应为3O24AlI312Ag=2Al2O312AgI，故B正确；状况未知，不能计算气体体积，故C错误；给传感器充电时，Ag向阴极移动，即向Ag电极移动，故D错误。3(2021·河北石家庄模拟)新型镁锂双离子二次电池如图，下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li由左向右移动B放电时，正极的电极反应式为Li1xFePO4xLixe=LiFePO4C充电时，外加电源的正极与Y相连D充电时，导线上每通过1 mol e，左室溶液质量减轻12 g解析：选D放电为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以Li由左向右移动，故A正确；放电时，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li1xFePO4xLixe=LiFePO4，故B正确；充电时，外加电源的正极与阳极相连，所以外加电源的正极与Y相连，故C正确；充电时，导线上每通过1 mol e，左室得电子发生还原反应，反应式为Mg22e=Mg，但右侧将有1 mol Li移向左室，所以溶液质量减轻1275 g，故D错误。4(2021·山东青岛模拟)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是()A放电时，Zn2向V2O5电极移动B充电时，阳极区电解液的浓度变大C充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5xZn22xe=ZnxV2O5解析：选B放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2向V2O5电极移动，故A正确；充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区电解液的浓度变小，故B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故C正确；放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5xZn22xe=ZnxV2O5，故D正确。5(2021·湖北十堰模拟)空气污染物NO通常用含Ce4的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4，其原理如图所示。下列说法正确的是()AH由右室进入左室BCe4从电解槽的c口流出，且可循环使用C阴极的电极反应式：2HNO26H6e=N24H2OD若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化2 mol HNO2解析：选C根据电解原理，H由左室向右室移动，故A项错误；空气污染物一氧化氮通常用含有Ce4的溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4从a口出，可循环使用，故B项错误；根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为氮气，阴极电极反应式为2HNO26H6e=N24H2O，故C项正确；33.6 L甲烷参与反应转移电子的物质的量为33.6× mol12 mol，理论上可转化HNO2的物质的量为12× mol4 mol，故D项错误。6(2021·湖北武汉模拟)某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2和Cl，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的Ni2的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH值与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是()A交换膜a为阳离子交换膜B阳极反应式为2H2O4e=O24HC阴极液pH1时，镍的回收率低主要是有较多的H2生成D浓缩室得到1 L 0.5 mol·L1的盐酸时，阴极回收得到11.8 g镍解析：选D阳极区域是稀硫酸，阳极水失电子生成氧气，氢离子通过交换膜a进入浓缩室，所以交换膜a为阳离子交换膜，故A正确；阳极反应式为2H2O4e=O24H，故B正确；阴极发生还原反应，酸性强时主要是氢离子发生还原反应生成氢气、酸性弱时主要是Ni2发生还原反应生成Ni，故C正确；浓缩室得到1 L 0.5 mol·L1的盐酸时，转移电子0.4 mol，阴极生成镍和氢气，所以阴极回收得到镍小于11.8 g，故D错误。7(2021·江西上饶模拟)生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是()Aa极为电源负极，b极为电源正极B装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极C室能得到副产品浓硝酸，室能得到副产品浓氨水D阴极的电极反应式为2NO12H10e=N26H2O解析：选C根据装置图，室和室之间为阴离子交换膜，即NO从室移向室，同理NH从室移向室，依据电解原理，a为正极，b为负极。根据上述分析，a为正极，b为负极，故A错误；根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴、阳离子的通过，故B错误；室为阳极，电极反应式为2H2O4e=O24H，得到较浓的硝酸，室为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，NH与OH反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，故C正确；根据选项C分析，故D错误。