化学电源专业先容

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化学电源——氢氧燃料电

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常睹的化学电源

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  解题技能6 新型化学电源的高考 命题角度及解题指导 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 章末考能特训 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: 角度一 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-2eH2↑。 Zn2+;正极:2H++2e- 【解题指导】 负极材料 新型电池中 正极材料 元素化合价升高的物质 发生氧化反应的物质 元素化合价降低的物质 发生还原反应的物质 【典例导析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 解析 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,应为原电池的负极,A、B错; 电子只能经外电路流动,而不能在电解液中流动, 电解液内电流的形成是由于阴、阳离子的定向移 动,C错;电池负极反应式为Zn-2e-+H2O ZnO+2H+, 用总反应式减去负极反应式得正极反应 式 为2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH-。 答案 D 角度二 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-2ePbSO4。 2? Pb2+;②Pb2++SO 4 PbSO4 。 2? 把二者合起来,即负极反应式:Pb-2e-+SO 4 正极:PbO2得电子变为Pb2+,①PbO2+2e-+4H+ 2? Pb2++2H2O ; Pb2+ 跟 4 SO 结 合 生 成 PbSO4 , ② 4 2? Pb2++SO ? PbSO2 4。把二者合起来,即正极反应式: 4 PbO2 +2e-+4H++SO 2? 4 PbSO4+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。 【典例导析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-3eAl(OH)3↓ 4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH- 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 解析 电池工作时,正极上O2得到电子被还原,电 4OH-,A正确;电解液为 极 反应为:O2+2H2O+4eNaOH溶液时,在负极上产生的是NaAlO2而不是 A l(OH)3,B 错 误 ; 电 池 的 总 反 应 为 : 4Al+3O2+4NaOH 4NaAlO2+2H2O,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。 答案 A 角度三 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。 【典例导析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+2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2 ( ) Li+ 下列说法不正确的是 A.放电时,负极的电极反应式:Li-e反应 B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原 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 解析 A项,Li从零价升至正价,失去电子,作为负 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 应迁移至正极失电子,故错。 答案 D 角度四 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 2? Cu极;SO 4 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。 【典例导析4】(2008·广东,16改编)LiFePO4电池具有 稳 定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。 电池

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