专题提升系列(九)　新型化学电源 教学课件

第四章化学反应与电能新型化学电源专题提升系列(九)一、正、负极的判断三、常见新型化学电源类型二、电极反应式的书写内容索引索引一、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。(2022·福建龙岩高二期末)如图是某科研团队设计的光电催化反应器，可由CO2制得异丙醇。其中A、B均是惰性电极，下列说法正确的是A．B为正极B．若A极产生2gH2，则B极产生16gO2C．电子从B极通过合成蛋白质纤维膜到A极D．A极上CO2参与的反应为：3CO2＋18H＋＋18e－===CH3CH(OH)CH3＋5H2O√典例1由图中电子的移动方向可知，B极为光电池的负极，水在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成异丙醇和水，同时还有氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气。A.由分析可知，B极为光电池的负极，故A错误；B.由分析可知，氢离子和二氧化碳都在正极放电，由得失电子数目守恒可知，若A极产生2g氢气，B极产生氧气的质量大于16g，故B错误；C.电解质溶液不传递电子，则电子不可能通过合成蛋白质纤维膜，故C错误；D.由分析可知，氢离子和二氧化碳都在正极放电，二氧化碳参与的电极反应式为3CO2＋18H＋＋18e－===CH3CH(OH)CH3＋5H2O，故D正确；故选D。

研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．离子交换膜X为质子交换膜，质子从石墨电极移向Pt电极B．C2H5OH在Pt电极发生还原反应C．正极区反应为4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3D．若Pt电极生成2.24LCO2，电路中转移电子数为0.6NA√典例2根据原电池原理，Pt电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为：4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，据此分析来解题。A.根据分析，负极区生成的H＋将迁移到正极区参与反应，所以离子交换膜X为质子交换膜，质子从Pt电极移向石墨电极，故A项错误；B.Pt电极为负极，C2H5OH发生氧化反应，故B项错误；C.根据分析石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为：4NO＋12e－＋16H＋===4NO＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故C项正确；D.没有告知在标准状态下，无法通过气体体积来计算转移的电子数，故D项错误；答案选C。索引索引二、电极反应式的书写(1)放电时电极反应式的书写根据氧化还原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。

中国科学技术大学陈维教授团队结合其前期工作基础，开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大，下列说法正确的是

A．负极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2OB．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜D．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极√典例1由图中Zn生成Zn(OH)为失电子的氧化反应，故为负极；MnO2得电子发生还原反应，为正极。A.Zn电极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A项错误；B.MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，反应消耗H＋，故一段时间后，正极区溶液的pH升高，B项错误；C.由装置工作一段时间后K2SO4溶液的浓度增大可知，a膜为能使SO通过的阴离子交换膜，b膜为能使K＋通过的阳离子交换膜，C项正确；D.电子只能在电极和导线上传导，不能在溶液中传导，正确的电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，D项错误；故选C。(2022•山东淄博二模)利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法错误的是

A.电流方向：B电极→用电器→A电极B．B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．A电极反应式为：

－4e－===＋4H＋D．若有机物为葡萄糖C6H12O6，处理0.25molC6H12O6时，会有6molH＋透过质子交换膜迁移√典例2A.由图分析可知：A电极为负极，B电极为正极，故电流由B电极→用电器→A电极，A项正确；B.由图示知，B极反应物为氧气，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；C.由A选项分析知，A是负极，结合图示，电极反应式为

－2e－―→

＋2H＋，C项错误；D.由反应C6H12O6＋6O2→6CO2↑＋6H2O可知1mol葡萄糖反应，转移24mol电子，电极反应也要转移24mol电子，处理0.25molC6H12O6时，电解质溶液中转移6molH＋，D项正确；答案选C。索引索引三、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。

镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电反应式为：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OB．放电过程是电能转化为化学能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性增强D．放电时电子由镍电极经导线流向镉电极√典例1该充放电电池放电时为原电池，Cd失电子、化合价升高，Cd为负极，反应式为Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，正极上NiOOH的电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极；充电时为电解池，与电源正极相接的为阳极，与电源负极相接的为阴极，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析解答。A.充电时为电解池，阳极反应与原电池正极反应相反，即阳极电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，故A正确；B.充电时为电解池，电能转化为化学能，故B错误；C.放电时为原电池，负极反应式为Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，碱性减弱，故C错误；D.放电时为原电池，电子由负极流向正极，即电子由镉电极经导线流向镍电极，故D错误；故选A。

世界首款石墨烯锂离子电池产品已发布，可在－30℃～－80℃环境下工作，电池循环寿命高达3500次左右，充电效率是普通充电产品的24倍。它是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性制作的一种新型二次电池。其工作原理如图所示，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。下列关于该电池的说法不正确的是A．充电时，Li＋移向石墨烯B．充电时，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加3.5gC．放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋D．对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li＋从石墨烯中脱出有利于回收√典例2A.根据LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2得到放电时石墨烯为负极，则充电时，石墨烯为阴极，Li＋移向阴极(石墨烯)，故A正确；B.充电时，Li＋移向阴极(石墨烯)，电极反应式为C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，转移0.5mol电子理论上阴