2026届高考化学专题复习课件：新型化学电源

这是一份2026届高考化学专题复习课件：新型化学电源，共41页。PPT课件主要包含了燃料电池工作原理，充电电池原理分析等内容，欢迎下载使用。
　1.原电池的基本装置及原理
4.有机物燃料电池电极反应式的书写(1)在酸性电池中,电极反应式用H+平衡电荷,不能出现OH-。负极生成H+,正极消耗H+。以CH4燃料电池为例(电解液为H2SO4溶液),写出电极反应式。负极:CH4+2H2O-8e-═CO2+8H+。正极:O2+4e-+4H+═2H2O。电池总反应式:CH4+2O2═CO2+2H2O。
(4)固态氧化物燃料电池(O2-平衡电荷)。以CH4燃料电池为例,写出电极反应式。负极:CH4+4O2--8e-═CO2+2H2O。正极:O2+4e-═2O2-。(5)微生物燃料电池。微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用),将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示:
①微生物有利于有机物的氧化反应,促进了反应中电子的转移。②有机物在负极失去电子,负极反应中有CO2生成,同时生成H+(如葡萄糖在负极发生反应:C6H12O6+6H2O-24e-═6CO2+24H+),H+通过质子交换膜从负极区移向正极区。
1.(2025·深圳一模)Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池,电池放电时,下列说法不正确的是(　　)A.Cl-由负极向正极迁移B.海水作电解质溶液C.Mg作负极发生氧化反应D.正极反应为AgCl+e-═Cl-+Ag
【解析】电池放电时,为原电池原理,阴离子由正极向负极迁移,A项错误;Mg-AgCl电池是一种用海水激活的贮备电池,海水作为电解质溶液,B项正确;原电池负极发生氧化反应,Mg失电子,作原电池的负极,C项正确;原电池正极发生还原反应,AgCl得电子,生成Ag和Cl-,电极反应式为:AgCl+e-═Cl-+Ag,D项正确。
2.(2025·广州模拟预测)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如上。该电池工作时,下列说法正确的是(　　)A.石墨电极是负极B.Mg电极发生还原反应C.溶液中Na+向负极移动D.石墨电极的电极反应式为:H2O2+2e-═2OH-
【解析】由分析可知,Mg电极为电池的负极,A错误;Mg电极失去电子发生氧化反应,B错误;溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动,C错误;　D.石墨为正极,H2O2具有氧化性,得到电子被还原:H2O2+2e-═2OH-,D正确。
3.(2025·惠州一调)一种锂-空气电池的工作原理如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.金属锂作电池的负极B.电子由金属锂经负载流向石墨烯C.石墨烯表面发生的电极反应:O2+4e-+4H+═2H2OD.每消耗1 ml O2,金属锂电极减少28 g
【解析】锂为活泼金属,锂(Li)—空气电池中,锂作负极,发生氧化反应,A正确;原电池中电子由负极流向正极,则电子由金属锂经负载流向石墨烯,B正确;通入空气的一极为正极,在碱性条件下氧气被还原生成氢氧根离子,正极的电极反应:O2+2H2O+ 4e-═4OH-,C错误;每消耗1 ml O2,转移4 ml电子,则消耗4 ml Li,金属锂电极减少4 ml×7 g/ml=28 g,D正确。
4.(2024·广西二模)海水电池在海洋能源领域应用广泛,铁、镁、钠、锂都可以作为海水电池的电极材料,工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　)A.该装置不能将化学能完全转化为电能B.海水中盐分大,可作为电解质溶液C.钠、锂等活泼金属作为M极,要防止它们与海水直接接触D.若铁为M极材料,则正极电极反应式一定为2H2O+2e-═2OH-+H2↑
【解析】一般情况下,活泼金属作为负极,石墨作为正极,所以该装置中N极是正极,M极是负极。原电池在工作中不可能将化学能完全转化为电能,A正确;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,B正确;Na、Li等活泼金属易与水反应,要防止它们与水直接接触,C正确;若铁为M极材料,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-,D错误。
7.由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池,当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是(　　)A.铜电极Ⅰ上发生氧化反应B.Cu2+从左极室透过隔膜移向右极室C.电池工作一段时间后,右极室CuSO4浓度增大D.该电池工作时,电能转化为化学能
【解析】根据题意可知,铜电极Ⅰ附近CuSO4浓度高,发生的反应是Cu2++2e-═Cu,是还原反应,A错误;当两极室离子浓度相等时放电完成,说明左侧硫酸铜浓度要降低,右侧硫酸铜浓度要升高,直至左右两侧硫酸铜浓度相等,则隔膜应为阴离子交换膜,硫酸根离子从左侧移向右侧,B错误;铜电极Ⅱ附近CuSO4浓度低,发生的反应是Cu-2e-═Cu2+,硫酸根离子从左侧移向右侧,导致右极室CuSO4浓度增大,C正确;该电池工作时,化学能转化为电能,D错误。
1.(2025·广东卷)某理论研究认为:燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c,其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知,理论上(　　)A.负极反应的催化剂是ⅰB.图a中,ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低C.电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变D.相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
【解析】由分析可知,氧气发生还原反应,作正极,正极反应的催化剂是ⅰ,A错误;图a中,ⅰ到ⅱ过程为O2获得第一个电子的过程,根据题中信息,O2获得第一个电子的过程最慢,则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高,B错误;氢气发生氧化反应,作负极,电极方程式为:H2-2e-═2H+,同时,反应负极每失去1个电子,就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室,故电池工作过程中,负极室的溶液质量保持不变,C正确;由图a、c可知,氧气催化循环一次需要转移4个电子,氢气催化循环一次需要转移2个电子,相同时间内,电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同,D错误。
2.(2025·重庆卷)下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.放电时,M极为正极B.放电时,N极上反应为Ag-e-+Cl-═AgClC.充电时,消耗4 ml Ag的同时将消耗1 ml Sb4O5Cl2D.充电时,M极上反应为Sb4O5Cl2+12e-+10H+═4Sb+2Cl-+5H2O
3.(2025·江苏卷)下列说法正确的是(　　)A.电极a上发生氧化反应生成O2B.H+通过质子交换膜从右室移向左室C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变D.外电路每通过0.01 ml电子,电极b上产生0.01 ml H2
【解析】根据分析,电极a为负极,发生氧化反应,电极反应式为:2H2O-4e-═O2↑+4H+,生成物有O2,A正确;原电池中阳离子向正极移动,电极a上生成H+,电极b上消耗H+,H+通过质子交换膜从左室移向右室,B错误;在探究溶液浓度变化时,不仅要关注溶质的变化,也要关注溶剂的变化,在光解总反应是电解水,H2SO4溶液中H2O减少,H2SO4溶液浓度增大,pH减小,C错误;生成1 ml H2,转移2 ml电子,外电路通过0.01 ml电子时,电极b上生成0.005 ml H2,D错误。
4.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnOOH,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A.电池工作时,MnO2发生氧化反应B.电池工作时,OH-通过隔膜向正极移动C.环境温度过低,不利于电池放电D.反应中每生成1 ml MnOOH,转移电子数为2×6.02×1023
【解析】根据电池总反应可知,电池工作时,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O,MnO2为正极,电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnOOH+OH-,MnO2得到电子,发生还原反应,A错误;电池工作时,OH-通过隔膜向负极移动,B错误;环境温度过低,化学反应速率减小,不利于电池放电,C正确;由正极电极反应式可知,反应中每生成1 ml MnOOH,转移电子数为6.02×1023,D错误。
5.(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如下图所示的可充电Mg—CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是(　　)A.放电时,电池总反应为2CO2+Mg═MgC2O4B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移D.放电时,每转移1 ml电子,理论上可转化1 ml CO2