第6讲 新型电池和电解原理的应用 课件 2025高考化学二轮复习

这是一份第6讲 新型电池和电解原理的应用 课件 2025高考化学二轮复习，共40页。PPT课件主要包含了考点统计，考向分析，知识梳理，教材模型梳理，常见一次化学电源，常见二次化学电源，离子交换膜分类，重温经典感悟高考，平衡电荷溶质单一，Cu电极等内容，欢迎下载使用。
理想模型→真实情境：电极新材料、电极(副)反应、反应历程、电催化机理分析
装置(原电池：化学能→电能)
①电势高低②电极材料活性③电子、离子流向④氧还分析(得失电子、价态变化)
离子导体：电解质溶液(或熔液或多孔固体电解质)中离子迁移传递电荷，氧化性强或还原性强的粒子在两极得失电子，由离子导体转化为电子导体。
电子导体： n(e-)=Q/F ml=It/F ml，F为法拉第常量，常取96500 C/ml
离子传递电荷不仅与溶液(或熔液或多孔固体电解质，包括盐桥)电极间的距离有关，而且与离子的电荷、离子的迁移速率等因素有关。
优点：①物理隔离氧化剂和还原剂，减少副反应的发生，提高能量转化效率。 ②减少单液原电池中，电极表面的极化现象，提高电池效率。
装置(电解池：电能→化学能)
放电顺序：阳极(失电子能力)：活性金属材料电极(除Au、Pt)>S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。阴极(得电子能力)：阴极材料只起导电作用Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋
苏教版化学反应原理P18页
【例1】(2024·北京卷T3)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(     )A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，NH4+向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应     D．锌筒发生的电极反应为Zn-2e- = Zn2＋
【例2】(2024·江苏卷T8)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1ml MnOOH， 转移电子数为2×6.02×10-23
人教版化学反应原理P97页
【例】(2023•辽宁卷T11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(    )A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
放电：2Fe3++2e-=2Fe2+
储能:电能→化学能，为电解池。
放电：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
教材中离子交换膜的引入
人教版化学反应原理P98页
 人教版化学反应原理P104页
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。选择性地通过某些离子或阻止某些离子来隔离某些物质，又称离子选择透过性膜。
防止H2、O2混合引起爆炸。
将两极区隔离，阻止两极区的物质接触，防止发生化学反造成产物不纯
选择性通过离子，平衡电荷、形成闭合回路
2Cl―-2e― =Cl2↑
2H2O+2e― =H2↑+2OH―
【例2】（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是A．阳极反应：2Cl―-2e―=Cl2↑B．阴极区溶液中OH―浓度逐渐升高C．理论上每消耗1ml Fe2O3，阳极室溶液减少213gD．理论上每消耗1ml Fe2O3，阴极室物质最多增加138g
【例1】（2023·浙江6月T13）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：2H2O+2e―=H2↑+2OH―C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
O2+4e―+2H2O=4OH―
加强对教材中装置模型的深入理解和挖掘！
Fe2O3+6e―+3H2O=2Fe+6OH―
【例1】（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积B．电极2是阴极，发生还原反应：O2+4e- =2O2-C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2D．理论上电源提供2ml e-能分解1ml H2O
【例2】(2024·安徽卷T11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP (局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B．电池总反应为：I3-+Zn Zn2++3I-C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPPD．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 ml电子
对电极、电极反应的考查
2H2O+4e- =2H2+2O2-
2O2--4e- =O2
Zn-2e- =Zn2＋
I3-+2e- =3I-
增强吸附效果，提高电池效率！
【例1】(2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是(　　)A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuC．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋平衡逆移D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu
Cu-2e― =Cu2＋
Cu2＋+2e― =Cu
【例2】（2023山东卷T11）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：Cu2++4NH3=Cu[NH3]42+ D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
甲：Cu2+(ag)+4NH3▪H2O(ag)=Cu[NH3]42++4H2O
甲：Cu-2e―+4NH3=Cu[NH3]42+
乙：Cu2++2e― =Cu
Cu[NH3]4SO4
如NH3进入乙室，乙室Cu2+浓度降低，浓差电池的电动势减小
氧化剂、还原剂浓度的变化，改变了电极电势，影响了电极反应式！
【例1】 (2024·全国甲卷T6)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(    )A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移B．充电时，会发生反应Zn+2MnO2 =ZnMn2O4C．放电时，正极反应有MnO2+H2O+e- =MnOOH+OH-D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020mlMnOOH
放电(-) ①Zn-2e-=Zn2＋
放电(+) ②MnO2+H2O+e- =MnOOH+OH-副反应： ③2MnO2+2e- +Zn2+=ZnMn2O4
①+③：放电可能发生的总反应：Zn+2MnO2=ZnMn2O4
正极有ZnMn2O4生成，n(MnOOH)