内容正文:
第31讲 新型化学电源的分类突破
(能力课)
专题6 化学反应与能量变化
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1.了解新型燃料电池和二次电池的电极判断、电极反应、电子和离子的移动方向等。 2.了解协同电池和浓度差电池的原理及有关反应式书写等。
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考点一
考点二
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真题感悟·明确考向
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考点一 新型燃料电池与二次电池
核心知能突破
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关键能力训练
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1.新型燃料电池——微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。在负极室厌氧环境下,有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子,电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递,并通过外电路传递到正极形成电流,而质子通过质子交换膜传递到正极,氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原再与质子结合成水。
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[示例] 微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。电池工作示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。
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①a极为负极:CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+
②b极为正极:O2+4H++4e-===2H2O
③总反应为CH3COO-+2O2+H+===2CO2↑+2H2O
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2.新型二次电池
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①放电
b为负极:LixC6-xe-===xLi++C6;
a为正极:Li3-xNiCoMnO6+xe-+xLi+===Li3NiCoMnO6。
②充电
b为阴极:xLi++C6+xe-===LixC6,
a为阳极:Li3NiCoMnO6-xe-===Li3-xNiCoMnO6+xLi+。
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1.(2022·泰州检测)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水,可获得电能,同时实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法不正确的是( )
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A.a极电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+
B.b极为正极
C.隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜
D.当电路中转移2 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
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D [据题图可知,a极上CH3COO-转化为CO2和H+,C元素被氧化,所以a极为原电池的负极,则b极为正极。A.a极为负极,CH3COO-失电子被氧化成CO2和H+,结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+,故A正确;B.由以上分析可知b极为正极,故B正确;C.为了实现海水的淡化,模拟海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则隔膜1为阴离子交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则隔膜2为阳离子交换膜,故C正确;D.当电路中转移1 mol电子时,根据得失电子守恒可知,海水中会有1 mol Cl-移向负极,同时有1 mol Na+移向正极,即除去1 mol NaCl,质量为58.5 g,则转移2 mol电子时,模拟海水理论上除盐117 g,故D错误。]
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A.减速时,电池充电;加速时,电池放电
B.加速时,电子的方向为甲电极→电动机→乙电极
C.减速时,乙电极的反应为LiNixCoyMnzO2+ae-===Li1-a NixCoyMnzO2+aLi+
D.加速时,X离子由甲经过隔膜向乙移动
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