2022届高考化学一轮复习微专题13应用广泛的新型化学电源课件

微专题·大素养·13 应用广泛的新型化学电源随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，应用广泛的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，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。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。 一、新型电源中的“交换膜”[例1]科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是（　　）A.电极a为电池的负极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC.电路中每流过4mol电子，在正极消耗44.8LH2SD．每17gH2S参与反应，有1molH＋经质子膜进入正极区C 解析：电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S－4e－===S2＋4H＋，电路中每流过4mol电子，在负极消耗2molH2S，而不是正极，且题中未指明H2S所处的状态，C项错误；根据2H2S－4e－===S2＋4H＋知，17g(0.5mol)H2S参与反应，生成1molH＋经质子膜进入正极区，D项正确。 [练1]科技工作者设计出的新型可充电锂空气电池如图所示，该电池使用了两种电解质溶液，a极一侧使用含有锂盐的有机电解液，b极一侧使用水性电解液。下列有关这种电池的判断正确的是（　　）A．放电时，a为负极，充电时，a为阴极B．放电时，正极反应式为4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑C．充电时，Li＋通过离子交换膜的方向是从左到右D．充电后，水性电解液的pH增大A 解析：放电时，Li失电子，发生氧化反应，Li＋进入有机电解液，a为负极，充电时，有机电解液中的Li＋得电子变为Li，发生还原反应，a为阴极，A项正确；放电时，负极Li失电子，正极O2得电子与水生成OH－，故正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项错误；充电时，Li＋通过离子交换膜的方向是从右到左，C项错误；放电后，水性电解液的pH增大，充电后pH减小，D项错误。 [练2]我国科技工作者首次提出一种新型的Li＋电池，该电池正极为含有I－、Li＋的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是（　　）A．甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图B．放电时，液态电解质溶液的颜色加深C．充电时，Li＋穿过隔膜从右侧移向左侧D．放电时，负极反应式为D C [练3]关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移②微生物所在电极区放电时发生还原反应③放电过程中，H＋从正极区移向负极区④正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确的是（　　）A．④B．①③C．①④D．②③C 解析：①在微生物作用下Cm(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③根据电流的方向，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在H＋条件下发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，④正确。 三、“复杂原电池装置图”的审读[例3]环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是（　　）A．NaCl的作用是增强溶液的导电性B．正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大D．用该电池做电源电解KI溶液制取1molKIO3，消耗铝电极的质量为54gC 解析：由图示可知Al电极为负极，电极反应式为：Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3，O2在正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应方程式为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3↓，pH基本不变，A、B正确，C项错误；D项，1molKI制得1molKIO3转移6mol电子，消耗2molAl，即54g铝，正确。 [练4]锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图所示），电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是（　　）A．放电时负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋B．充电时电极a连接电源的负极C．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应D．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大B 您好，谢谢观看！ 解析：由题知电解液为溴化锌水溶液，结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应：2Br－－2e－===Br2，则左侧电极为阳极，充电时电极a连接电源的正极；充电时右侧电极上发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn，则右侧电极为阴极，充电时电极b连接电源的负极，B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应，即Zn－2e－===Zn2＋，A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过，可阻止Br2与Zn直接发生反应，C选项正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应，即为Br2＋2e－===2Br－，放电时作原电池，原电池阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，且该装置使用了阳离子交换膜，其只允许阳离子通过，即左侧电极上生成了Br－，同时Zn2＋不断移向左侧电极区，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，D选项正确。