2023届高三化学一轮复习 专题七 化学反应与能量 微专题5 含膜电池模型

含膜电池模型 命题分析 “隔膜”又叫离子交换膜, 在新型化学电源或电解池中有广泛的应用, 高考试题中经常出现带有“隔膜”的电化学装置, 此类试题源于最新科研成果或化工生产实际, 使高考试题情境更加真实, 要求考生在复杂的电化学情境中对必备知识和关键能力进行综合运用,体现《中国高考评价体系》关于学习掌握、实践探索、思维方法等学科素养的考查,要求考生运用学科相关能力,高质量地认识电化学问题,分析并解决问题。 考查的核心素养有：①变化观念与平衡思想：认识原电池/电解池反应的本质是自发的氧化还原反应；能多角度、动态地分析原电池/电解池中物质的变化及能量的转换；②证据推理与模型认知：能利用典型的电池装置，分析电池原理，建立解答电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律；③科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电池有关的社会热点问题做出正确的价值判断与分析。 近两年新高考真题：在新高考中，涉及离子交换膜的电池每年都考，且常考常新。根据透过的微粒，离子交换膜还可以分为多种。在近两年高考试题种主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种，隔膜的选择依据：离子的定向移动。题目的设置很好地考查和体现了学科核心素养的考查。设题背景新、设问角度新、解答方式新。命题在选择题中，常以新型电池的形式对电池的工作原理进行考查。在非选择题中，常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识，考查电极反应式的书写，以及利用电子守恒进行相关计算。主要的考查情境集中在隔膜的实际应用上：如海水淡化(阴、阳离子交换膜)；物质制备(隔膜、质子交换膜)；氯碱工业(离子交换膜电解槽)；燃料电池等。 高频考向练习 考向1 离子交换膜在原电池中的应用 基础强化练习 1.新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6。下列说法错误的是( ) A．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接 B．电池工作时，正极的电极反应为 C．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4mol电子 D．电池进水将会大大降低其使用寿命 2．利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示，下列说法错误的是( ) A.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜 B.负极的电极反应式：BH4-＋8OH-一8e-═B(OH)4-＋4H2O C.2室流出的溶液中溶质为Na2SO4和K2SO4 D.电路中每转移1mol电子，电极2上有32gCu析出 典例练习 1.某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含Cr2O废水(pH约为6)和淡化食盐水，其装置示意图如下图所示。图中，D和E为阳离子交换膜或阴离子交换膜，Z为待淡化食盐水。已知Cr3+完全沉淀所需的pH为5.6。下列说法不正确的是( ) A．E为阴离子交换膜 B．X为有机物污水，Y为含Cr2O废水 C．理论上处理lmol的Cr2O的同时可脱除175.5g的NaCl D．C室的电极反应式为Cr2O+6e-+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O 2. 铁基液流电池有显著的成本优势和资源优势。当前正研究的某种碱性铁基半液流电池的放电工作原理如图所示。 下列说法错误的是( ) A．放电时，b极为正极；充电时，该电极连接电源正极 B．充电时，a极电极反应式为Fe3O4+8e−+4H2O=3Fe+8OH− C．石墨烯的作用是提高电极中Fe3O4/Fe的反应活性，防止电极钝化 D．放电时，负极失去1 mol电子时，一定有1 mol的阳离子通过交换膜 3. 重铬酸钾是工业合成的常用氧化剂和催化剂，如图所示的微生物电池，能利用K2Cr2O7实现对含苯酚(或醛类)废水的有效处理，该电池工作一段时间后，中间室内的NaC1溶液浓度减小，则下列叙述正确的是( ) A．a电极为负极，电子从a电极经过中间室到达b电极 B．M为阳离子交换膜，电解过程中中间室内的n(NaC1)减小 C．处理含苯甲醛废水时a电极反应式为：C6H5CHO－32e－+13H2O=7CO2+32H+ D．当b电极消耗等物质的量的K2Cr2O7时，a电极消耗的C6H5OH或C6H5CHO的物质的量之比为8：7。 4.新一代电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。锂硒电池具有优异的循环稳定性。下列有关说法不正确的是( ) A．电极I为该电池的负极，被还原 B．电极材料可由通入亚硒酸()溶液中反应制得，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．锂硒电池放电时正极的电极反应式为 D．该电池放电时，电子由电极I经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极II 5. 我国科学家设计了一种新原电池，如图所示