新型化学电源的高考命题角度及其解题策略

高考化学一轮复习测试卷及解析 加油，高考！

高考化学一轮复习测试卷及解析（34）：

新型化学电源的高考命题角度及其解题策略

高考中的新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌—锰碱性电池”、我国首创的“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(单位质量释放的能量)高等特点。

取材于这些知识点的试题，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的是学生迁移应用的能力。具体有以下几种考查角度：

【题型一】新型电池“放电”时正极、负极的判断

知识基础 在Zn－Cu原电池中，较活泼的金属材料作负极，较不活泼的金属材料或－＋＋－

非金属材料作正极。负极：Zn－2e===Zn2；正极：2H＋2e===H2↑。

解题指导

? 新型电池中?元素化合价降低的物质?正极材料发生还原反应的物质 ??元素化合价升高的物质

负极材料?

??发生氧化反应的物质

?????

典例导悟1 被称之为“软电池”的纸质电池，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。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列说法正确的是( )

A．该电池的正极为锌

B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用

C．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1．204×1023

－－

D．电池正极反应式为2MnO2＋2e＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH 听课记录：

【题型二】新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式的书写 知识基础 铅蓄电池[Pb－PbO2(H2SO4溶液)]电极反应的书写：

－＋＋－

负极：①Pb－2e===Pb2；②Pb2＋SO24===PbSO4。把二者合起来，即负极反应式：－－Pb－2e＋SO24===PbSO4。

＋－＋＋＋－

正极：PbO2得电子变为Pb2：PbO2＋2e＋4H===Pb2＋2H2O；Pb2跟SO24结合生成

＋－－＋2－

PbSO4：Pb2＋SO24===PbSO4。把二者合起来，即正极反应式：PbO2＋2e＋4H＋SO4===PbSO4＋2H2O。

＋－

总反应式＝正极反应式＋负极反应式，即：PbO2＋Pb＋4H＋2SO2 4===2PbSO4＋2H2O。解题指导 首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，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的方法解决。

典例导悟2 (2009·广东，14)可用于电动汽车的铝-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。下列说法正确的是( )

－－

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e===4OH

－－

B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－3e===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的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：

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【题型三】新型电池“充电”时阴极、阳极的判断

知识基础 充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。如铅蓄电池：

解题指导 首先应搞明白原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的原理，进行分析。

典例导悟3 (2009·浙江理综，12)市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能＋

传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：

Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2 下列说法不正确的是( )

－＋

A．放电时，负极的电极反应式：Li－e===Li

B．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的判断

知识基础 原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，如Zn－Cu(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的运动规律。

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，进而即可确定离子的移动方向。

＋

典例导悟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：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( )

A．电子通过外电路从b极流向a极

－－

B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2

＋

D．H由a极通过固体酸电解质传递到b极 听课记录：

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1．(2011·课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：

Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2

下列有关该电池的说法不正确的是( )

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe

－－

B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－2e===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低

－－

D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－2e===Ni2O3＋3H2O

－－＋3－

2．(2011·苏州调研)下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应AsO34＋2I＋2H===AsO3＋I2＋H2O设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。

下列叙述正确的是( )（双选）

A．甲组操作时，微安表指针不发生偏转 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上发生的电极反应式为I2＋2e===2I

3．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。电池中的一极通－

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。下列对该燃料电池的说法不正确的是( ) －

A．在熔融电解质中，O2由负极移向正极

B．该电池的总反应是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O

C．电路中每通过5 mol电子，约有5.6 L标准状况下的丙 烷被完全氧化 D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：

－－

C3H8－20e＋10O2===3CO2＋4H2O

4．(2010·江苏，11)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

－－

B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e=== 4OH C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实 现化学能与电能间的完全转化

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