第二单元化学反应的方向和限度 (2).ppt

,新型化学电源,巧解陌生情景的理性思维,一、化学电源发展史,1799年伏打电堆,1859年铅蓄电池,1887年锌锰干电池,20世纪中后期锂离子电池与燃料电池,21世纪更多的新型化学电源,海洋电池浓差电池微生物电池铝离子电池光化学电池液态金属电池等等,二、新型化学电源与高考命题,巧解陌生情景的理性思维,立足题目信息,书写电极反应式,分析数据变化,判断电极类型,分析微粒移动,原电池模型,负载,负极,正极,还原剂失去电子化合价升高,氧化剂得到电子化合价降低,电子e转移,1、判断电极类型,例题1判断下列新型化学电源中的正负极。,1、判断电极类型,例题1判断下列新型化学电源中的正负极。,依据1反应物的类别：还原剂在负极反应，氧化剂在正极反应。,负极,正极,1、判断电极类型,例题1判断下列新型化学电源中的正负极。,依据2化合价的变化：负极反应化合价升高，正极反应化合价降低。,正极,负极,1、判断电极类型,例题1判断下列新型化学电源中的正负极。,依据3电流的流动方向：从正极沿导线负极，电子的流动方向：从负极沿导线正极。,负极,正极,1、判断电极类型,例题1判断下列新型化学电源中的正负极。,依据4离子的移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。,正极,负极,2.分析微粒移动,例题2现今铝离子电池技术已获重大突破，该电池以Al、石墨烯Cn为电极，阴离子(AlCl4、Al2Cl72)与有机阳离子组成的离子液体为电解质，总反应可表示为：Al+3CnAlCl4+4AlCl44Al2Cl7+3Cn下图为该电池的充放电示意图，判断AlCl4分别在放电和充电过程中的移动方向。,二次电池的充放电模型,充电过程：电解池模型,(负极)电源(正极),阴极,阳极,得到电子化合价降低,失去电子化合价升高,2.分析微粒移动,例题2Al+3CnAlCl4+4AlCl44Al2Cl7+3Cn,负极,正极,放电过程,充电过程,AlCl4向铝电极移动,AlCl4向石墨烯电极移动,阴极,阳极,巧解陌生情景的理性思维,立足题目信息,书写电极反应式,分析数据变化,判断电极类型,分析微粒移动,3、书写电极反应式,例题3利用乙烯的催化氧化原理可设计成下图的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，请写出电极a上的电极反应式。,例题3,步骤1立足题意，理清物质变化,步骤2结合介质，平衡电荷数目,步骤3原子守恒，补充剩余物质,C2H42eCH3CHO,2,1,1,2e,C2H42eCH3CHO+2H+,C2H42e+H2O=CH3CHO+2H+,三步法,例题4利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能减少氮氧化物的排放，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出电极B的电极反应式。,例题5一种新型电池以液态肼(N2H4)为燃料，O2为氧化剂，某固体氧化物为电解质，O2可在该电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害物质，写出电极甲的电极反应式。,例题4利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能减少氮氧化物的排放，又能充分利用化学能，装置如图所示，写出电极B的电极反应式。,步骤1立足题意，理清物质变化,步骤2结合介质，平衡电荷数目,步骤3原子守恒，补充剩余物质,6NO2+24e3N2,+4,0,+24e,6NO2+24e3N2+24OH,6NO2+24e+12H2O=3N2+24OH,例题5一种新型电池以液态肼(N2H4)为燃料，O2为氧化剂，某固体氧化物为电解质，O2可在该电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害物质，写出电极甲的电极反应式。,步骤1立足题意，理清物质变化,步骤2结合介质，平衡电荷数目,步骤3原子守恒，补充剩余物质,N2H44eN2,2,0,4e,N2H44e+2O2N2,N2H44e+2O2=N2+2H2O,3、书写电极反应式分析数据变化,例题6,放电时，电极a附近溶液的pH。放电时，当电路中通过1mol电子的电量时，会有mol的CH3CHO生成。,电极a反应式：C2H42e+H2O=CH3CHO+2H+,减小,0.5,四、书写电极反应式分析数据变化,例题7,放电时，电极B附近溶液的pH。放电时，当电路中通过2mol电子的电量时，会有约L的NO2被消耗（标准状况下）。,增大,11.2,电极B反应式：6NO2+24e+12H2O=3N2+24OH,例题8下图是一种可应用于航天飞行器中的全天候光化学电池，在有光照和无光照条件下能够发生不同的原电池反应，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，已知：V2+为紫色，V3+为绿色，VO2+为蓝色，VO2+为黄色。请分析该电池分别在光照时和无光照情况下的：电极正负、H+的移动方向、电极反应式、相关数据变化,例题8光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，,V2+紫色,V3+绿色,VO2+蓝色,VO2+黄色,光照时，电极a为极，电极b为极。,无光照，电极a为极，电极b为极。,正,负,负,正,V3+V2+，得电子,V2+V3+，失电子,例题8光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，,V2+紫色,V3+绿色,VO2+蓝色,VO2+黄色,光照时，H+向电极移动。,无光照，H+向电极移动。,a,b,光照时，电极a为正极，电极b为负极。,无光照，电极a为负极，电极b为正极。,例题8光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，,V2+紫色,V3+绿色,VO2+蓝色,VO2+黄色,光照时,无光照,电极a：,电极b：,电极a：,电极b：,V3+e=V2+,V2+e=V3+,VO2+e+H2O=VO2+2H+,VO2+e+2H+=VO2+H2O,例题8光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，,V2+紫色,V3+绿色,VO2+蓝色,VO2+黄色,光照时，电极b附近溶液的pH。,无光照，电极b附近溶液的pH。,减小,增大,VO2+e+H2O=VO2+2H+,VO2+e+2H+=VO2+H2O,直击高考,1.（2018全国卷.12）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是（）A.放电时，ClO4向负极移动B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为：3CO2+4e=2CO32+CD.充电时，正极反应为：Na+e=Na,D,直击高考,2.（2017全国卷.11）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列说法错误的是（）A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时，外电路流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多,D,（2016年江苏）铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72-的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72转化为Cr3，其电极反应式为_。,（2015江苏）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（）,A反应CH4H2O=3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO32,（20