第四章 素养微专题09 新型化学电源-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（人教版）

1．常见考查方向 ①电极的判断，②电子或电流的流向，③溶液中离子的流向，④电极的反应类型，⑤pH的变化，⑥电子的转移数目，⑦电极反应式的书写。 2．正、负极的判断 (1)根据装置图判断：①电子流向或电流流向，②电解质溶液中离子流向，③加入或生成物质的化合价变化。 (2)根据总方程式判断：根据化合价变化，化合价升高的为负极，化合价降低的为正极。 3．电极反应式的书写 (1)放电时电极反应式的书写 根据电极反应中化合价变化的物质，找出反应物和生成物，然后利用氧化还原反应的配平方法，写出电极反应式。 (2)充电时的电极反应式，利用放电时电极反应的逆方向书写。 4．常见新型化学电源类型 (1)新型燃料电池，如肼、Li-Cu空气电池、有机物等。 (2)新型熔融盐电池。 (3)新型元素形成的电池，如B、V。 (4)浓差电池。 (1)若有质子交换膜，则电解质溶液为酸性。 (2)水溶液中不存在O2－，2O2－＋4H＋===2H2O(酸性)，O2－＋H2O===2OH－(碱性)。 (3)考虑产物与溶液中的离子是否共存。 (4)熔融碳酸盐燃料(CO、CxHy或CxHyOz)电池工作时，负极燃料失电子与CO结合生成CO2，正极O2得电子生成的O2－与CO2反应生成CO。　　 　(2022·全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O [思考路径] [解析]　A．根据题目信息分析，Ⅱ区的K＋只能向Ⅰ区移动，A错误；B．Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 [答案]　A [拓展探究] 1．放电过程中，当1 mol Zn参与反应时，理论上有多少 mol K＋发生迁移？ 提示：放电过程中每消耗1 mol Zn会生成1 mol Zn(OH)，即每消耗4 mol 负电荷生成2 mol负电荷，电解质中减少2 mol 负电荷，因此有2 mol K＋发生迁移。 2．充电过程中，左侧池中溶液pH如何变化？ 提示：充电过程中左侧Mn2＋不断失去电子并结合水生成MnO2，同时生成大量H＋，因此，pH不断减小。 　(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是(　　) A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH) B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高 [思考路径] [解析]　由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH－生成Zn(OH)，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C的化合价为＋4价，HCOOH中C的化合价为＋2价，1 mol CO2转化为1 mol HCOOH，转移2 mol 电子，B项正确；充电时，阴极上Zn(OH)参与反应得到锌，阳极上H2O参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，OH－浓度降低，D项错误。 [答案]　D [强化训练] 1．2019年度诺贝尔化学奖授予在锂离子电池发展做出贡献的三位科学家。某浓差电池的原理示意图如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。下列有关该电池的说法不正确的是(　　) A．该装置可在提取LiCl溶液的同时获得电能 B．电子由Y极通过外电路移向X极 C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑ D．Y极每生成22.4 L Cl2，有2 mol Li＋从b区移至a区 解析：D　根据浓差电池右边Li＋浓度大，向左移动故X为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Y为负极电极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑，电子由Y极移向X极，故A、B、C都正确，D中没有指明标准状况22.4 L不一定是1 mol故D错误。 2．某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2A