专题微课3.2 高知能——化学能与电能（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（老教材）

专题微课3.2　高知能——化学能与电能 　　　　　　　　　　　　　　　　 [真题广度研究] 1．(2023·海南等级考)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1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 解析：选A　铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 2．(2023·辽宁等级考)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　 ) A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 解析：选D　钛网上发生氧化反应，为阳极，则电源a端为正极，电源b端为负极，a端电势高于b端电势，A项错误；理论上每转移2 mol e－，生成1 mol H2，质量为2 g，B项错误；由题图可知，阳极氯离子生成次氯酸，阴极发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故电解总反应为Cl－＋H2OClO－＋H2↑，则电解后海水的pH略有上升，C项错误；阳极上Cl－放电转化为HClO，电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D项正确。 3．(2023·全国乙卷)室温钠­硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠­硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2e－―→Na2Sx 下列叙述错误的是(　 ) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 解析：选A　由题意得 a：放电时，作负极，Na－e－===Na＋；充电时，作阴极，Na＋＋e－===Na。 b：放电时，作正极，2Na＋＋S8＋2e－===Na2Sx；充电时，作阳极，Na2Sx－2e－===2Na＋＋S8。充电时，阳离子Na＋应向阴极钠电极迁移，A错误；放电时，Na失去的电子经外电路流向正极，即电子流向是a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次标号为①②③，由×①＋×②＋③可得正极总反应，C正确；炭化纤维素纸具有良好的导电性，D正确。 [系统思维建模] 1．原电池与电解池的“装置—原理”二维模型 电子导体 离子导体 反应类型 2．电化学的一般解答思维模板 　　 典题例析 类型(一)　原电池的原理及应用 [例1]　以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　 ) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L [模型应用] 第一步：根据“装置—原理”二维模型图分析 ①阳离子(K＋)向正极移动； ②根据电极反应原理，N2H4­O2电池中生成N2和H2O，没消耗KOH； ③根据氧化还原反应中得失电子守恒进行相关计算。 第二步：逐项分析，获取正确答案 碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A项错误；N2H4­O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B项错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是×6、×4、×16，通过比较可知(CH3)2