专题1 微专题1 新型化学电源-【导与练】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步全程学习全书word（新教材，苏教版）

微专题1　新型化学电源 一、新型电源电极反应式的书写 1.一般电极反应式的书写 2.复杂电极反应式的书写 复杂电极反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式 如:CH4酸性燃料电池中 总反应式:CH4+2O2CO2+2H2O, 正极反应式:2O2+8H++8e-4H2O, 则:负极反应式=总反应式-正极反应式 负极反应式:CH4+2H2O-8e-CO2+8H+。 [典型例题1] 2019年诺贝尔化学奖授予了三位研究锂电池的科学家,以表彰他们在锂离子电池发展方面所作出的突出贡献。磷酸铁锂电池是锂离子电池的一种,其总反应式为Li(1-x)FePO4+LixC6LiFePO4+6C。下列说法错误的是(　D　) A.聚合物隔膜是阳离子交换膜 B.放电时,负极反应式为LixC6-xe-xLi++6C C.充电时,阳极反应式为LiFePO4-xe-Li(1-x)FePO4+xLi+ D.用该电池电解精炼铜,当转移电子1.25 mol时能得到精铜32 g,则电子利用率为85% 思路点拨: (1)电化学装置中隔离膜的选择,取决于迁移离子的类型。锂离子电池靠阳离子Li+在两极间迁移实现导电。(2)蓄电池的放电与充电过程相反,两过程电极反应互逆(负极逆反应为阴极反应,正极逆反应为阳极反应),可以据此判断电极反应情况。(3)不管是原电池还是电解池电极反应式书写均可以按照以下步骤进行:分析总反应中物质的价态变化确定正、负或阴、阳极反应物及对应产物,然后根据化合价变化值列出得或失电子数目,最后按照电荷守恒和元素守恒,适当考虑环境中参与反应的其他物质配平即可。 解析:电解质为锂盐,锂离子在充、放电过程中会向两极迁移,所以交换膜应该为阳离子交换膜,故A正确;放电时,负极反应式为LixC6-xe-xLi++6C,故B正确;充电时,阳极反应式为LiFePO4-xe-Li(1-x)FePO4+xLi+,故C正确;精炼铜时,得到精铜32 g即0.5 mol,根据Cu2++2e-Cu可知转移电子为1 mol,则电子利用率为×100%=80%,故D错误。 [跟踪训练1] 以Na3Ti2(PO4)3为负极材料的新型可充电钠离子电池的工作原理如图。下列说法错误的是(　C　) A.放电时,正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-Na2Fe[Fe(CN)6] B.充电时,阴极反应式为NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+Na3Ti2(PO4)3 C.充电时,每生成1 mol Fe[Fe(CN)6]消耗2 mol NaTi2(PO4)3 D.充电时,Na+通过离子交换膜从左室移向右室 解析:放电时,Mo箔为正极,Fe[Fe(CN)6]被还原为Na2Fe[Fe(CN)6],电极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-Na2Fe[Fe(CN)6],A正确;充电时右侧为阴极,电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+Na3Ti2(PO4)3,B正确;充电时阳极反应为Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+,根据电极反应可知每生成1 mol Fe[Fe(CN)6]转移2 mol电子,消耗1 mol NaTi2(PO4)3,C错误;充电时为电解池,电解池中阳离子由阳极流向阴极,即Na+通过离子交换膜从左室移向右室,D正确。 二、新型化学电源工作原理综合分析 1.若给出新型电池的装置图:先找出电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂;再结合电解质确定出还原产物和氧化产物;最后判断相应的电极反应式的正误。 2.若给出新型电池的总反应式:分析总反应式中各元素化合价的变化情况,找出氧化剂及其对应的还原产物、还原剂及其对应的氧化产物,最后考虑电解质是否参加反应,判断电极反应式的正误。 3.新型二次电池充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”;阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 [典型例题2] 锂-空气充电电池有望成为电池行业的“明日之星”,其放电时的工作原理如图所示。已知电池反应:2Li+O2Li2O2。下列说法错误的是(　B　) A.电池工作时,正极的电极反应式:O2+2e-+2Li+Li2O2 B.放电时,B极消耗22.4 L的O2,外电路中通过2 mol 电子 C.充电时,B电极上的电势比A电极上的高 D.充电时,A极接电源的负极 解析:电池工作时,正极发生还原反应,根据总反应可知,应是O2得电子结合迁移到正极的Li+生成Li2O2,电极反应式为O2+2e-+2Li+Li2O2,A正确;未注明是否为标准状况,无法确定22.4 L氧气的物质的量,B错误;放电时,Li电极发生氧化反应,为负极,则充电时A电极为阴极,B电极为阳极,阳极的电势高于阴极,C正确;充电时,A电极为阴极,连接电源的负极,D正