微专题5 突破新型化学电源-2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版）配套课件.pptx

微专题5突破新型化学电源;能依据原电池工作原理,分析认识新型化学电池,增强科技意识,提升科学态度与社会责任的化学核心素养。;知识讲解

1.突破新型燃料电池。

燃料电池是利用燃料与氧气或空气或其他氧化剂进行反应,将化学能直接转化成电能的一类化学电源,基本工作原理与原电池相同。;解答燃料电池题目的几个关键点:

(1)要注意介质是什么,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。

(2)通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧气。

(3)通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正负极,同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。;2.突破二次电池。

二次电池放电遵循原电池原理,充电时遵循电解原理,其工作原理特点如下:;(1)新型电池放电。

①若给出新型电池的装置图:先找出电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂;再结合电解质确定出还原产物和氧化产物;最后判断相应的电极反应式的正误。

②若给出新型电池的总反应式:分析总反应式中各元素化合价的变化情况,找出氧化剂及其对应的还原产物,还原剂及其对应的氧化产物,最后考虑电解质是否参加反应,判断电极反应式的正误。;(2)新型电池充电。

①充电时阴极的电极反应是该电池放电时的负极反应的“逆反应”。

②充电时阳极的电极反应是该电池放电时的正极反应的“逆反应”。

(3)二次电池的题干条件如果已知总方程式,书写较难写的电极反应式时,可先写出较易的电极反应式,然后用总反应式减去较易写的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。;典例剖析

【例1】如图装置是一种微生物脱盐电池的装置,它可以通过处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)获得电能,同时还可实现海水淡化。已知a、b电极为惰性电极,X、Y均为离子交换膜,;下列说法错误的是()。

A.X、Y依次为阴离子、阳离子选择性交换膜

B.a极反应为CH3COO-+2H2O-8e-══2CO2↑+7H+,产生的H+向b极移动

C.b极为正极

D.当电路中转移1mol电子时,在b极室可以生成40gNaOH

答案:B;解析:根据图示可知,在a极上CH3COO-失去电子被氧化生成CO2和H+,碳元素化合价升高,被氧化,所以a极为该原电池的负极,则b极为正极。为了实现海水的淡化,海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则X为阴离???交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则Y为阳离子交换膜,A正确;;a极为负极,CH3COO-失去电子被氧化生成CO2,同时产生H+,则结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-══2CO2↑+7H+,隔膜X是阴离子交换膜,阻碍生成的H+向正极移动,B错误;当电路中转移1mol电子时,会有1molNa+进入b极室形成1molNaOH,其质量是40g,D正确。;【例2】(2022全国乙)Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e-══Li)和阳极反应(Li2O2+2h+══2Li++O2↑)对电池进行充电。;下列叙述错误的是()。

A.充电时,电池的总反应为Li2O2══2Li+O2

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e-══Li2O2

答案:C;解析:本题结合光催化充电过程,考查了Li-O2充电电池的工作原理。

根据电子守恒,将阴极反应和阳极反应加和可得充电时总反应方程式:Li2O2══2Li+O2↑,A项叙述正确;根据题给信息,充电过程通过光照产生的电子和空穴实现光能转化为电能,B项叙述正确;放电时,带正电的Li+应向电池的正极移动,C项叙述错误;根据图示,放电时正极上O2转化为Li2O2,电极反应为2Li++2e-+O2══Li2O2,D项叙述正确。;学以致用

1.(2021山东卷)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是

()。

A.放电过程中,K+均向负极移动

B.放电过程中,KOH的物质的量均减小

C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大;D.消耗1molO2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L

答案:C;解析:碱性环境下,甲醇燃料电池总反应为2CH3OH+3O2+4KOH══2K2CO3+6H2O;N2H4-O2清洁燃料电池总反应为N2H4+O2══N2+2H2O;偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价,H元素化合价为+1价,所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)