专题08 新型化学电源（选择题）-2023年高考化学毕业班二轮热点题型归纳与变式演练（全国通用）

专题08 新型化学电源（选择题） 目 录 一、热点题型归纳 【题型一】燃料电池 【题型二】一次电池和二次电池 【题型三】 离子交换膜 二、最新模考题组练 【题型一】燃料电池 【典例分析】 例1．NH3−O2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是 A．燃料电池能量之间的转化是由化学能转化为电能 B．电池工作时，溶液中的Na+向电极b迁移 C．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应 D．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH－−6e－=N2+6H2O 【答案】B 【解析】A．燃料电池能量之间的转化主要是化学能转化为电能，故A正确； B．电池工作时，根据图中信息氨气化合价升高变为氮气，作负极，根据阳离子向正极移动规律，溶液中的Na+向电极a迁移，故B错误； C．电池工作时，O2化合价降低，得到电子，发生还原反应，故C正确； D．电极b为负极，氨气化合价升高变为氮气，电极上的电极反应式为2NH3+6OH－−6e－=N2+6H2O，故D正确。 【提分秘籍】 1.燃料电池 （1）燃料电池就是将燃料（如氢气、甲烷、乙醇等）氧化时，化学能直接转变为电能的装置。它由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上具有正负极，且正负极被电解质分隔。所有燃料电池的基本形式为：将燃料和氧气（或空气）分别充入负极和正极，两者在电极的催化下发生化学反应，从而产生电流。 （2）燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧的总反应一样。一般是氧气做氧化剂，可燃物为还原剂。据电池的基本原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以可燃物为负极反应物，氧气为正极反应物。 （3）根据燃烧反应的方程式书写电极反应式应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒，注意电解质溶液参与电极反应，若电解质溶液为碱溶液，则正极反应式为：O2+2H2O+4e - =4OH-；若电解质溶液为酸溶液，则正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O；若电解质为熔融碳酸盐，则正极反应式为O2+4e- +2CO2=2CO32-。 2. 燃料电池的解题模板 3. 燃料电池电极反应式的书写 （1）先写出燃料电池总反应式：一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。但由于燃烧产物还可能与电解质溶液反应，燃烧产物与电解质溶液反应的方程式与其相加得总反应方程式。 （2）再写出燃料电池正极的电极反应式：由于燃料电池正极一般都是O2得到电子发生还原反应，若电解质为熔融固体时，O2-可自由通过，正极的电极反应式为O2+4e-=2O2-；若电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO；若电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；若电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O。 （3）最后写出燃料电池负极的电极反应式：燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式-燃料电池正极的电极反应式。在利用此法时一要注意消去反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。 【变式演练】 变式1．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 A．a为CH4，b为CO2 B．CO向正极迁移 C．此电池在常温下也能工作 D．正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO 【答案】D 【解析】从电子在电路中的流向可以确定左边电极是负极，所以a处通入的就是燃料甲烷，则右边电极是正极。 A．a处通入的就是燃料甲烷，则右边电极是正极，b处充入的是氧化剂氧气，不是二氧化碳，故A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以CO向负极移动，故B错误； C．此电池是用熔融碳酸盐作电解质，只能是在高温下进行工作，故C错误； D．正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，故D正确。 【题型二】一次电池和二次电池 【典例分析】 例2．磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C，其原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，石墨电极的电势更高 B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极 C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连 D．放电时，正极反应式为M1-xFexPO4+e-+Li+=LiFexPO4+(1-x)M 【答案】C 【解析】从电池总反应式可以分析出，放电时LiC6变为Li+和6C，Li元素化合价升高被氧化，所以石墨电极是负极，另一侧磷酸铁锂电极为正极，放电过程电解质中Li+向磷酸铁锂电极方向移动； A．根据分析，石墨电极为负极，故电势更低，描述错误，不符题意； B．根据分析，放电时Li+移向磷酸铁锂电极，而充电时离子移动方向相反，向石墨电极移动，描述错误，不符题意； C．放电时，磷酸铁锂电极是正