新教材适用2024版高考化学二轮总复习第1部分新高考选择题突破专题6化学反应与能量微专题2原电池新型化学电源课件

这是一份新教材适用2024版高考化学二轮总复习第1部分新高考选择题突破专题6化学反应与能量微专题2原电池新型化学电源课件，共53页。PPT课件主要包含了高考真题·研析，知能对点·突破，关键能力·提升，二次电池解题模型，双液电池等内容，欢迎下载使用。
专题6　化学反应与能量
微专题2　原电池　新型化学电源
命题角度1　新型化学电源1. (2022·湖南选考)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( 　　)A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂—海水电池属于一次电池
【解析】锂—海水电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，和反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；故选B。
2. (2021·重庆选考)CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质。当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是( 　　)
命题角度2　二次电池3. (2022·广东选考)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( 　　)A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
【解析】由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g·ml－1×2 ml＝46 g，故D错误；故选C。
4. (2021·河北选卷)K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( 　　)
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析解答。金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，故B正确；生成1 ml超氧化钾时，消耗1 ml氧气，两者的质量比值为1 ml×71 g·ml－1∶1 ml×32 g·ml－1≈2.22∶1，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应方程
5. (2022·辽宁省选择性考试)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( 　　)
A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1 ml电子，理论上CCl4吸收0.5 ml Cl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
【解析】放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－===Cl2，由此解析。放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 ml电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 ml Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误；故选A。
命题角度3　燃料电池6. (2022·全国乙卷)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燃料电池(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Li2O2===2Li＋O2B．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
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应 (Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据以上分析作答。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确；故选C。
7. (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1 ml O2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
【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；(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)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；N2H4—O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质
〔思维建模〕1．原电池基础模型
3．电极反应式的书写方法(1)书写步骤
(2)不同介质在电极反应式中的“去留”
知能对点1　原电池的原理1.原电池模型和原理
2.确定正、负极的依据
注意：根据电极材料确定正、负极通常情况适用，但根本依据为自发的氧化还原反应。如Mg—Al、NaOH溶液形成的原电池中，铝作负极，因为只有铝与NaOH溶液发生氧化还原反应。
知能对点2　新型化学电池1.单液电池
3.间接电池媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解质溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。其原理如下图所示：
命题角度1　新型化学电源1. (2023·河北邯郸二模)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是( 　　)
命题角度2　二次电池 2. (2023·河北张家口二模)我国新能源汽车有望推广使用钠离子电池，一种钠离子电池工作示意图如下，充电时Na＋经电解液嵌入石墨(C6)，下列说法错误的是( 　　)
A．放电时，电势：电极a>电极bB．放电时，电子从电极b经外电路流向电极a，再经电解液流回电极bC．放电过程中，导线上每通过1 ml e－，负极质量减少23 gD．充电时，电极a上发生反应的电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋
【解析】放电时，电极b为负极，电极反应式为Na－e－===Na＋，电极a为正极，电极反应式为Na1－xFePO4＋xNa＋＋xe－===NaFePO4；根据电池工作示意图分析可知，放电时，电极a为正极，电极b为负极，正极的电势高于负极，则电势：电极a>电极b，A项正确；放电时，电子从电极b经外电路流向电极a，电子不能通过电解液，B项错误；放电过程中，导线上每通过1 ml e－，负极上Na失e－生成Na＋进入电解液，质量减少23 g，C项正确；充电时，电极a为阳极，发生反应的电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋，D项正确；故选B。
3. (2023·山东枣庄二模)以柏林绿Fe[Fe(CN)6]新型可充电钠离子电池为电源，采用电解法在N-羟基邻苯二甲酰亚胺介质中用乙醇制乙醛。下列说法正确的是( 　　)
A．制备乙醛时a极连接d极B．电池工作时溶液中Na＋移向b极C．当有2 ml Fe[Fe(CN)6]转化成Na2－xFe[Fe(CN)6]时，生成(4－2x)ml CH3CHOD．电源充分充电时，a极反应式为Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－===Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋
【解析】根据放电工作原理图，在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，a为电源正极，负极上是失电子的氧化反应：2Mg＋2Cl－－4e－===[Mg2Cl2]2＋，b为电源负极，充电时，原电池的负极连接电源的负极，电极反应和放电时的相反，据此回答即可。由题图可知，制备乙醛时，c极Ni2＋转化为Ni3＋，发生氧化反应，则c极为阳极，则a极连接c极，故A错误；由分析可知，a为电源正极，b为电源负极，电池工作时溶液中Na＋移向正极，故B错误；C2H5OH发生氧化反应生成CH3CHO的过程中转移2个电子，由分析可知
在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，当有2 ml Fe[Fe(CN)6]转化成Na2－xFe[Fe(CN)6]时，失去(4－2x)ml电子，则在电极装置中生成(2－x)ml CH3CHO，故C错误；由分析可知，在正极上发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，则电源充分充电时，a极反应式为Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－===Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋，故D正确；故选D。
命题角度3　燃料电池4. (2023·河北省衡水中学模拟)研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，同时还可对污水、餐厅废弃物等进行科学处理。利用微生物燃料电池原理处理含乙酸的废水的示意图如图所示。下列说法正确的是( 　　)
A．工作时，H＋由b极区移向a极区B．负极反应为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－C．消耗0.1 ml CH3COOH，a极区质量减小9.6 gD．放电过程中，b极附近溶液的pH变大
【解析】该原电池中，还原剂CH3COOH在负极失去电子发生氧化反应转化为CO2，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上[Fe(CN)6]3－作氧化剂得到电子发生还原反应生成[Fe(CN)6]4－，内电路中阳离子移向正极。工作时，a极区为负极区，b极区为正极区，H＋由a极区移向b极区，故A错误；正极反应为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，故B错误；负极电极反应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，每消耗1 ml CH3COOH，a极区释放2 ml CO2气体、8 ml H＋从a极区移向b极区，a极区质量减小2 ml×44 g·ml－1＋8 ml×1 g·ml－1＝96 g，则消耗0.1 ml CH3COOH，a极区质量减小9.6 g，故C正确；放电过程中，b极附近溶液的氢离子浓度增大，pH变小，故D错误；故选C。
5. (2023·浙江省杭州市高三摸底考试)微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示：
下列有关叙述正确的是( 　　)A．MFC—CW系统中电子由A极流向B极B．若A极处溶解O2不足，则电路中无电流通过C．若电路中转移0.2 ml e－，则A极消耗O2 1.12 LD．B极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋