专题09 新型化学电源-备战2022年高考化学母题题源解密（湖南专用）

专题09 新型化学电源 【母题来源】2021年高考湖南卷第10题 【母题题文】锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所： 下列说法错误的是 A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中 的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为 D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 【答案】B 【试题解析】 由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e—=2Br—，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。 A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确； B．由分析可知，放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误； C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e—=Zn，故C正确； D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确； 故选B。 【命题意图】考查电化学原理的应用，考查新情境下电解池和原电池的工作原理及应用，很好的落实了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等学科素养。明确电解池过程、原电池过程、图示中的物质转化是解题的关键。 【命题方向】 电化学是历年高考的重要考点之一，考查的内容为：提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池电极名称判断及电极反应式的书写，提供反应方程式设计原电池、电解池（包括电镀池、精炼池），根据电解时电极质量或溶液pH的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。展望2022年高考化学试题呈现仍然会以我国化学领域最近取得的重大创新科研成果为载体考查考生的必备知识和关键能力，考查社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。 【得分要点】 一、必备知识 (一)原电池的工作原理(如锌−铜原电池可用简图表示) 总反应离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑ 1．电极 (1)负极：失去电子，发生氧化反应； (2)正极：得到电子，发生还原反应。 2．电子定向移动方向和电流方向 (1)电子从负极流出经外电路流入正极； (2)电流从正极流出经外电路流入负极； 故电子定向移动方向与电流方向正好相反。 3．离子移动方向 阴离子向负极移动(如SOeq \o\al(2－,4))，阳离子向正极移动(如Zn2+和H+，溶液中H+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 [提醒]　①电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 ②无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (二)单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥) 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 正、负极电极反应，总反应式，电极现象 不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2+不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长 [提醒]　盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。 (三)电极反应式的书写 1．八种新型电池的电极反应式 锌银电池 总反应：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+Zn(OH)2 正极 Ag2O+H2O+2e−===2Ag+2OH− 负极 Zn+2OH−−2e−===Zn(OH)2 锌空气电池 总反应：2Zn+O2+4OH−+2H2O===2Zn(OH)eq \o\al(2－,4) 正极 O2+4e−+2H2O===4OH− 负极 eq \a\vs4\al(Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH(\o\al(2－,4)) 镍铁电池 总反应：NiO2+Fe+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 正极 NiO2+2e−+2H2O===Ni(OH)2+2OH− 负极 Fe−2e−+2OH−===Fe(OH)2 高铁电池 总反应：3Zn+2FeOeq \o\al(2－,4)+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH− 正极 FeOeq \o\al(2－,4)+3e−+4H2O=