2022高考化学一轮复习（步步高） 第六章 第30讲 微专题16　新型电源及电极反应式的书写课件

这是一份2022高考化学一轮复习（步步高） 第六章 第30讲 微专题16　新型电源及电极反应式的书写课件，共24页。PPT课件主要包含了练后反思，归纳总结，xS＋2e－，导电和隔离钠与硫等内容，欢迎下载使用。

1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2.新型燃料电池(1)燃料电池常用的燃料H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。(2)燃料电池常用的电解质①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。
(3)燃料电池电极反应式书写的常用方法第一步，写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
3.新型可逆电池(1)铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液)已知：Fe＋NiO2＋2H2O Fe(OH)2＋Ni(OH)2，则放电：负极：__________________________；正极：___________________________________。充电：阴极：__________________________；阳极：___________________________________。
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－
Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O
(2)LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质)已知：FePO4＋Li LiFePO4，则放电：负极：_____________；正极：__________________________。充电：阴极：______________；阳极：__________________________。
Li－e－===Li＋
FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
Li＋＋e－===Li
LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋
(3)高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质)已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，则放电：负极：_____________________________；正极：______________________________________。充电：阴极：______________________________；阳极：_______________________________________。
3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2
3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－
题组一　新型燃料电池1.以甲烷燃料电池为例，分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)总反应式：_______________________。负极：_____________________________。正极：________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
(2)碱性介质(如KOH)总反应式：_______________________________。负极：________________________________。正极：_________________________。(3)固体电解质(高温下能传导O2－)总反应式：________________________。负极：______________________________。正极：__________________。
2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
2.(1)肼分子(H2N—NH2)可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池的负极、正极反应式：_____________________________、_______________________。(2)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，写出该电池的负极反应式：____________________________________。
N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋
(1)新型燃料电池的分析模板(2)解答燃料电池题目的几个关键点①通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。②注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。③通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
题组二　新型可逆电池3.锂离子电池充放电电池总反应：LixC6＋Li1－xCO2 LiCO2＋C6，该电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的是A.该电池具有很高的比能量B.负极的反应式：LixC6－xe－===xLi＋＋C6C.放电时，Li＋从石墨晶体中脱出回到正极 氧化物晶格中D.充电时，若转移1 ml e－，石墨电极将增重7x g
解析　锂是摩尔质量最小的金属元素，因此制成的电池具有很高的比能量，A正确；根据总反应可判断，负极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，B正确；从图示可知，放电时锂离子从石墨晶格中脱出，通过电解质迁移到层状正极表面后嵌入正极氧化物晶格中，C正确；
充电时，石墨(C6)电极嵌入Li＋变成LixC6，电极反应式为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，则石墨电极增重的质量就是Li＋的质量，根据关系式：xLi＋　　～　　xe－1 ml　　　 　1 ml可知若转移1 ml e－，石墨电极将增多1 ml Li＋，即增重7 g，D错误。
4.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如图所示，其中固体薄膜只允许Li＋通过。锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4 LiMn2O4。下列有关说法错误的是A.放电时，Li＋穿过固体薄膜进入水 溶液电解质中B.放电时，正极反应为Li1－xMn2O4＋ xLi＋＋xe－===LiMn2O4C.充电时，电极b为阳极，发生氧化反应D.该电池的缺点是存在副反应：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析　Li为活泼金属，放电时，发生氧化反应，故电极a为负极，阳离子从负极移向正极，即Li＋穿过固体薄膜进入水溶液电解质中，然后移向电极b，A、B项正确；充电时，电池正极接电源正极，发生氧化反应，是阳极，C项正确；由于固体薄膜只允许Li＋通过，水不能与Li接触，故不存在Li与水的反应，D项错误。
锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：C、Ni、Mn等) LiM2O4(M：C、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋Cn，正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2，总反应：Li1－xMO2＋LixCn Cn＋LiMO2
5.(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的是A.放电时， 向负极移动B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为3CO2＋4e－===D.充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
解析　根据电池的总反应知，放电时，负极反应：4Na－4e－===4Na＋充电时，阴极反应：4Na＋＋4e－===4Na放电时， 向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。
题组三　复杂电极反应式的书写方法6.铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)在水溶液中可形成许多微电池。将含有 的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 转化为Cr3＋，其电极反应式为_________________________________。
7.用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐( )已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中 的反应原理如图所示。(1)作负极的物质是_____。(2)正极的电极反应式是_______________________________。
8.如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池的反应式为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_________________。