专题六 新型电源、电解原理与应用 - 备战2024年高考化学二轮复习讲与练

专题六 新型电源、电解原理与应用 1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能正确书写电极反应式和总反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理，能够书写新型化学电源的电极反应式。 3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。 考点一 新型电池的分析应用 1．原电池工作原理示意图 2．原电池装置图的判断 【特别提醒】(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。 (2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。 (3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。 (4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 3.陌生原电池装置的知识迁移 (1)燃料电池 (2)二次电池 4．识别“交换膜”情境下，书写电极反应式 (1)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。 负极：2H2O－4e－===O2＋4H＋。 正极：2CO2＋4H＋＋4e－===2HCOOH。 (2)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。 负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 5．辨析燃料电池不同“介质”情境下，书写电极反应式 (1)按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。 ①酸性介质，如H2SO4溶液： 负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。 正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。 ②碱性介质，如KOH溶液： 负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。 ③熔融盐介质，如K2CO3： 负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。 正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。 ④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－： 负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。 正极：O2＋6e－===3O2－。 【特别提醒】 碱性介质　C→CO 其余介质　C→CO2 酸性介质　H→H＋ 其余介质　H→H2O 6.明确“充放电”情境下，书写电极反应式 ①镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。 负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。 ②某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x＜1)。则： 负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6。 正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2。 【方法技巧】锂离子电池充放电分析 常见的锂离子电极材料 正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等) LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等) LiMPO4(M：Fe等) 负极材料：石墨(能吸附锂原子) 负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC 正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2 总反应：Li1－xMO2＋LixCnnC＋LiMO2。 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。 (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动。 (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。 (4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。 (5)C＋H2O(g)CO＋H2可设计成原电池。 1. （2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A. b电极为电池正极 B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动 C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量 2.（2023·新课标卷第10题）一种以V2O5和Zn为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成。下列说法错误的是