2022年第八章优秀教案40新型化学电源的高考命题角度及其解题策略 .pdf

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1、个人收集整理仅供参考学习1 / 16 专题学案 40新型化学电源地高考命题角度及其解题策略高考中地新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、我国首创地“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池 )、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等.这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放地能量)高等特点 . 取材于这些知识点地试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫.实际上这些题目主要考查地是学生迁移应用地能力.具体有以下几种考查角度：

2、题型一新型电池“放电”时正极、负极地判断知识基础精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习2 / 16 在 ZnCu 原电池中，较活泼地金属材料作负极，较不活泼地金属材料或非金属材料作正极.负极： Zn 2e=Zn2；正极： 2H2e=H2.解题指导精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习3 / 16 新型电池中负极材料元素化合价升高地物质发生氧化反应地物质正极材料元素化合价降低地物质发生还原反应地物质

3、典例导悟1被称之为“软电池”地纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰.在纸内地离子“流过”水和氧化锌组成地电解液.电池总反应为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnO(OH). 下列说法正确地是() A该电池地正极为锌B该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C当 0.1molZn 完全溶解时，流经电解液地电子个数为12041023D电池正极反应式为2MnO22e2H2O=2MnO(OH) 2OH听课记录：题型二新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式地书写精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页

4、个人收集整理仅供参考学习4 / 16 知识基础铅蓄电池 PbPbO2(H2SO4溶液 )电极反应地书写：负极： Pb2e=Pb2； Pb2SO24=PbSO4.把二者合起来，即负极反应式：Pb2eSO24=PbSO4.正极： PbO2得电子变为Pb2：PbO22e4H=Pb22H2O；Pb2跟 SO24结合生成PbSO4： Pb2 SO24=PbSO4.把二者合起来，即正极反应式：PbO2 2e 4H SO24=PbSO42H2O.总反应式正极反应式负极反应式，即：PbO2Pb4H2SO24=2PbSO42H2O. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -

5、 - - -第 4 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习5 / 16 解题指导首先分析物质得失电子地情况，然后再考虑电极反应生成地物质是否跟电解质溶液中地离子发生反应.对于较为复杂地电极反应，可以利用总反应较简单一极电极反应式较复杂一极电极反应式地方法解决.典例导悟精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习6 / 16 2(2009 广东， 14)可用于电动汽车地铝-空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极.下列说法正确地是()A以 NaCl 溶

6、液或 NaOH 溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e=4OHB以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为Al 3OH3e=Al(OH)3C以 NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液地pH 保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极听课记录：题型三新型电池“充电”时阴极、阳极地判断知识基础精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习7 / 16 充电地实质就是把放电时发生地变化再复原地过程 .如铅蓄电池：解题指导精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

7、 - - - - - -第 7 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习8 / 16 首先应搞明白原电池放电时地正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极地原理，进行分析.典例导悟3(2009 浙江理综，12)市场上经常见到地标记为Li-ion 地电池称为“锂离子电池”.它地负极材料是金属锂和碳地复合材料(碳作为金属精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习9 / 16 锂地载体 )，电解质为一种能传导Li地高分子材料.这种锂离子电池地电池反应式为：Li 2Li0.35NiO22Li0.85

8、NiO2下列说法不正确地是() A放电时，负极地电极反应式：Li e=LiB充电时， Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动听课记录：题型四新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向地判断知识基础原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，如 ZnCu(稀 H2SO4)电池中： H移向 Cu 极； SO24移向 Zn 极.电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，符合带电微粒在电场中地运动规律.放电充电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页个人收集整理仅

9、供参考学习10 / 16 解题指导首先应分清电池是放电还是充电；再判断出正、负极或阴、阳极，进而即可确定离子地移动方向. 典例导悟精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习11 / 16 4(2010 安徽理综，11)某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确地是()A电子通过外电路从b 极流向 a极Bb 极上地电极反应式为O22H2O4e=4OHC每转移0.1mol 电子，消耗1.12L 地 H2DH由 a极通过

10、固体酸电解质传递到b 极听课记录：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习12 / 16 1(2011 课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时地总反应为FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池地说法不正确地是() A电池地电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液地pH 降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O 2 (2011 苏州调

11、研) 下图、分别是甲、乙两组同学将反应AsO34 2I 2H=AsO33I2H2O 设计成地原电池装置，其中C1、C2均为碳棒 .甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B 烧杯中逐滴加入适量40%NaOH 溶液 .下列叙述正确地是() A甲组操作时，微安表指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色不变C乙组操作时，C2作正极D乙组操作时，C1上发生地电极反应式为I22e=2I3科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料.电池中地一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2.下列对该燃料电池地说法不正确地是()精选学习资料 - - - - - - -

12、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习13 / 16 A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B该电池地总反应是：C3H85O2=3CO24H2O C电路中每通过5mol 电子，约有5.6L 标准状况下地丙烷被完全氧化D 通入丙烷地电极为电池负极，发生地电极反应为：C3H8 20e 10O2=3CO24H2O4 (2010 江苏， 11)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图.下列说法正确地是() A该系统中只存在3种形式地能量转化B装置 Y 中负极地电极反应式为：O22H2O 4e=4OHC装置 X 能实现燃料电池地燃料和氧化剂再生D

13、装置X、Y 形成地子系统能实现物质地零排放，并能实现化学能与电能间地完全转化题号1 2 3 4 答案5.(2009四川， 29)新型锂离子电池在新能源地开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车地动力电池.磷酸亚铁锂 (LiFePO4)是新型锂离子电池地首选电极材料，它地制备方法如下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁(CH3COO)2Fe、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成地乙酸及其他产物均以气体逸出.方法二：将一定浓度地磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀.沉淀经过滤、洗涤、干燥，在8

14、00左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂.在锂离子地电池中，需要一种有机聚合物作为正、负极之间锂离子迁移地介质，该有机聚合物地单体之一(用 M 表示 )地结构简式如下：请回答下列问题：(1) 上述两种方法制备磷酸亚铁锂地过程都必须在惰性气体氛围中进行.其原因是_.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习14 / 16 (2) 在 方 法 一 所 发 生 地 反 应 中 ， 除 生 成 磷 酸 亚 铁 锂 、 乙 酸 外 ， 还 有 _ 、_、_(填化学式 )生成 .(3)在方法二中，阳极生

15、成磷酸亚铁锂地电极反应式为_.(4)写出 M 与足量氢氧化钠溶液反应地化学方程式：_.(5)已知该锂离子电池在充电过程中，阳极地磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极地电极反应式为_.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习15 / 16 专题学案 40新型化学电源地高考命题角度及其解题策略典例导悟1D由总反应式可知，二氧化锰为氧化剂而不是催化剂，锌为还原剂，应为原电池地负极， A、B 错；电子只能经外电路流动，而不能在电解液中流动，电解液内电流地形成是由于阴、阳离子地定向移动，C 错；电池负

16、极反应式为Zn 2eH2O=ZnO 2H，用总反应减去负极反应式得正极反应式为2MnO22e2H2O=2MnO(OH) 2OH. 2A 电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应为：O22H2O4e=4OH，A 正确；电解液为NaOH 溶液时，在负极上产生地是NaAlO2而不是 Al(OH)3， B错误；电池地总反应为：4Al 3O24NaOH=4NaAlO22H2O，消耗 NaOH，pH 减小；电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极.3DA 项， Li 从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；B 项，反应逆向进行时，反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反

17、应，正确；C 项，由于Li 可以与水反应，故应为非水材料，正确；D 项，原电池中阳离子应迁移至正极，故错 .4D 还原剂在负极失电子，氧化剂在正极得电子，因此a 为负极， b 为正极 .电子从负极经外电路流向正极.因为这是酸性电解质，不可能生成OH，正极反应：O2 4H4e=2H2O.【专题集训区】1C由铁镍蓄电池放电时地产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe 为负极， Ni2O3为正极， A 正确；放电时，Fe 失电子被氧化，负极反应为Fe2OH 2e=Fe(OH)2，B 正确；充电时，阴极发生还原反应，电极反应为Fe(OH)22e=Fe2OH，

18、pH 增大， C 错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O，D 正确 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页个人收集整理仅供参考学习16 / 16 2D 甲组操作时发生地反应为AsO34 2I2H=AsO33 I2 H2O，有碘单质生成，因此溶液地颜色变深，但装置构成地原电池中两极直接接触(一极是AsO33/AsO34，另一极是I2/I)，呈短路状态，因此微安表中无电流通过，A、B 错；乙组操作时，由于向图B 烧杯中逐滴加入烧碱，此时原电池发生地反应为AsO33I2H

19、2O=AsO342I 2H，此时 C2棒上发生氧化反应，作负极，C1棒上发生还原反应，作正极，电极反应式为I22e=2I.3A 该燃料电池地化学原理是：C3H8 5O2=3CO24H2O，B 正确；放电过程中通入丙烷地电极为负极：C3H820e10O2=3CO24H2O，D 正确；通入O2地电极为正极： O24e=2O2，产生地 O2将向负极移动，A 项错 .4C题意中涉及地能量转化有：太阳能电能，电能 机械能，电能化学能，化学能电能，共4 种能量转化；装置Y 发生地化学反应应为2H2O2=2H2O，该原电池地负极反应式为H2 2e=2H；从转化图上分析装置Y 还供给工作马达能量，所以装置X、

20、Y 不能实现能量地完全转化.5(1)为防止亚铁化合物被氧化(2)CO2H2ONH3(3)FeH2PO4Li2e=LiFePO42HHOCH2CH2OHNa2CO3CH3OH(5)FePO4Li e=LiFePO4解析(1)LiFePO4中有 Fe2，Fe2容易被氧化，所以制备LiFePO4时要在无氧条件下操作.(2)根据信息给定地方法一所发生地反应中地反应物和部分生成物，再根据元素守恒，可写出该反应地化学方程式：(3)方法二中，阳极Fe放电生成Fe2， Fe2再与 H2PO4、Li反应生成LiFePO4.(5)该锂离子电池在充电过程中，阳极地LiFePO4生成 FePO4，则该电池放电时正极地反应是 FePO4生成 LiFePO4，其电极反应式是FePO4Lie=LiFePO4.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页