2018版高考化学总复习 专题六 新型化学电源教学案 苏教版

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1、课时4　新型化学电源[课时诠释]随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌锰碱性电池”、“海洋电池”、“燃料电池”、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。虽然该类试题题材新颖，但应用的解题原理还是原电池的知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。微点聚焦一　新型燃料电池的

2、分析与判断燃料电池(FuelCell)是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。其特点是：(1)有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应(掺杂适当的催化剂)。(2)不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。(3)能量转换率较高，超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。[典题示例]【示例1】(2016·课标全国Ⅲ，11)锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2[Zn(OH)4]2－。下列说法正确的是(　　)A．充电时，电解

3、质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，充电时，总反应方程式为2[Zn(OH)4]2－2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成[Zn(OH)4]2－，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5mol，在标准状

4、况体积为11.2L，错误。答案　C【解法指导】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤1．先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。2．再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极都是O2得到电子发生还原反应，基础反应式为O2＋4e－===2O2－，由于电解质的状态和电解质溶液的酸碱性不同，电池正极的电极反应也不相同。电解质为固体时，该固体电解

5、质在高温下可允许O2－在其间自由通过，此时O2－不与任何离子结合，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－。电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。3．最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料

6、电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。[体验感悟]1．(2017·保定模拟)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下图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　)A．b极发生氧化反应B．a极的反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2OC．放电时，电流从a极经过负载流向b极D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜解析　燃料电池燃料(N2H4)在负极(a极)发生氧化反应N2H4

7、＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，O2在正极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH－在正极生成，移向负极消耗，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。答案　B2．如图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是(　　)A．分子组成为Cm(H2O)n的物质一定是糖类B．微生物所在电极区放电时发生还原反应C.放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2

8、O解析　分子组成为Cm(H2O)n的物质不一定是糖类，如乙酸的分子组成为C2(H