1、1新型化学电源及其应用以新型化学电源为载体，考查原电池、电解池的工作原理以及电极反应式的书写，是新课标全国卷的必考热点之一，命题设计主要是选择题，偶有非选择题出现。该类试题常与工业生产，污水处理，能源开发相联系，题材广，信息新，陌生度大，主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识的迁移应用能力。1(2018全国卷)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 3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是 ( )A放电时，ClO 向负极移动 4B充电时释
2、放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为 3CO24e =2CO C23D充电时，正极反应为 Na e =Na解析：根 据 电 池 的 总 反 应 知 ， 放 电 时 负 极 反 应 ：4Na 4e =4Na ；正 极 反 应 ：3CO2 4e =2CO C。 充 电 时 ， 阴 (负 )极 ： 4Na 4e =4Na；阳(正)极：2 32CO C4e =3CO2。放电时，ClO 向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式23 4知，充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2。答案：D2(2017全国卷)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
3、S8材料，电池反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2 x8)。下列说法错误的是( )A电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S62Li 2e =3Li2S4B电 池 工 作 时 ， 外 电 路 中 流 过 0.02 mol 电 子 ， 负 极 材 料 减 重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性2D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8Li 2S6Li 2S4Li 2S2，其中可能有 2Li2S62Li 2e =3Li2S4，A 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02
4、mol Li(质量为 0.14 g)被氧化为 Li ，则负极质量减少 0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性，C 项正确；充电过程中，Li 2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中 Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多，D 项错误。答案：D1.解答新型化学电源题的步骤(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。(4)灵活应用守恒法、关系式法进行
5、计算。2注意可充电电池的三事项(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。(2)充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，可充电电池的负极连接外接电源的负极。(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断：分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。首先应分清电池是放电还是充电。再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。1(2019南平质检)有人设想以 N2和 H2为反应物，以溶有 X 的稀盐酸为电解质溶液，制造出新型燃料电池，装置如图所示。下列说法正确的是( )3A
6、放电时 H 向左移动，生成的物质 X 是 NH4ClB通入 H2的一极为正极C通入 N2的电极反应为：N 26H 6e =2NH3D放电过程右边区域溶液 pH 逐渐增大解析：以 N2、H 2为原料，以溶有 X 的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成 NH ，电极反应式为 N26e 8H =2NH ；负极是氢气 4 4失电子生成氢离子，电极方程式为 H22e =2H ，总反应为：N23H 22HCl= =2NH4Cl。A 项，放电时 H 向正极移动，即向左移动，生成的物质 X 是NH4Cl，正确；B 项，通入 H2的一极为负极，错误；C 项，通入 N2的电极为正
7、极，发生还原反应，N 26e 8H =2NH ，错误；D 项，放电过程右边区域为负极区， 4H22e =2H ，溶液 pH 逐渐减小，错误；故选 A。答案：A2(2019嘉兴模拟)镁空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为：2MgO 22H 2O=2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是( )A通入氧气的电极为正极B放电时，溶液中的 OH 由正极移向负极C负极的电极反应为 Mg2e 2OH =Mg(OH)2D当电路中转移 0.04 mol 电子时，参加反应的 O2为 0.02 mol解析：A 项，镁空气电池中，镁为负极，氧气为正极，正确；B 项，原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，
8、所以溶液中的 OH 由正极移向负极，正确；C 项，镁为负极，负极的电极反应为 Mg2e 2OH =Mg(OH)2，正确；D 项，氧气为正极，电极反应为O22H 2O4e =4OH ，根据电极反应可知：当电路中转移 0.04 mol 电子时，参加反应的O2为 0.01 mol，错误。答案：D3科学家设计出质子膜 H2S 燃料电池，实现了利用 H2S 废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜 H2S 燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法不正确的是( )4A电极 a 为电池的负极B电极 b 上发生的电极反应为 O24H 4e =2H2OC电路中每流过 4 mol 电子，在正极消耗 44.8 L H2
9、SD每 17 g H2S 参与反应，有 1 mol H 经质子膜进入正极区解析：根据图示，电极 a 上 H2S 失去电子被氧化成 S2，电极 a 为负极，A 项正确；电极 b 上 O2发生得电子的还原反应，电极反应式为 O24H 4e =2H2O，B 项正确；H 2S 在负极被消耗，负极电极反应式为 2H2S4e =S24H ，电路中流过 4 mol 电子，负极消耗 2 mol H2S，H 2S 所处温度和压强未知，无法计算消耗 H2S 的体积，C 项错误； n(H2S)0.5 mol，根据正极和负极电极反应式，每 17 g H2S 参与反应有 1 mol H17 g34 gmol 1经质子膜
10、进入正极区，D 项正确；答案选 C。答案：C4(2019乐山调研)据报道，用甲酸提供氢气的燃料电池由瑞士科技工作者开发成功。燃料电池包括两个部分：甲(HYFORM)中使用钌(Ru)基催化剂从甲酸中产生氢气；乙(PEMFC)是以 NaOH 为电解质的氢氧燃料电池。装置的原理示意图如图。下列有关说法错误的是( )A该燃料电池使用的甲酸比氢气更易储存和运输BY 室的电极反应式：O 24H 4e =2H2OCX 室为负极室，Y 室为正极室D甲中消耗 1 mol 甲酸，乙中转移 2 mol 电子解析：甲酸为液态，氢气为气态，且易在空气中燃烧发生爆炸，因此该燃料电池使用的甲酸比氢气更易储存和运输，A 正确
11、；Y 室为原 电 池 的 正 极 ， 发 生 还 原 反 应 ， 电 极 反 应 式O2 4e 2H2O=4OH ，B 错误；通过装置图看出，X 室为负极室，Y 室为正极室，C 正确；甲酸分解产生二氧化碳和氢气，HCOOH= =CO2H 2；反应转移 2 mol 电子，因此甲中消耗 1 mol 甲酸，乙中转移 2 mol 电子，D 正确。答案：B55(2019宜宾诊断)某锂离子电池工作原理如下图所示，电池反应为：Li1 xCoO2Li xC LiCoO2C。下列说法不正确的是( )放 电 充 电A放电时，电子从 b 极经用电器流向 a 极B放电时，若转移 1 mol e ，碳材料将增重 7 g
12、C充电时，锂离子通过隔膜进入右室D充电时，a 极反应：LiCoO 2 xe =Li1 xCoO2 xLi解析：电池反应为：Li 1 xCoO2Li xC LiCoO2C。放电时，a 极反应：放 电 充 电Li1 xCoO2 xLi xe =LiCoO2，故为原电池的正极，b 极为负极，电极反应：LixC xe =xLi C，A 项，放电时，电子从负极 b 极经用电器流向正极 a 极，正确；B项，根据电极反应：Li xC xe =xLi C，放电时，若转移 1 mol e ，碳材料将增重g，不正确；C 项，充电时，锂离子通过隔膜向阴极室进入右室，正确；D 项，充电时，12xa 极为阳极，电极反应
13、：LiCoO 2 xe =Li1 xCoO2 xLi ，正确。答案：B6(2019天津和平区模拟)氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600700 )，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )A电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B负极反应式为 H22e CO =CO2H 2O23C该电池可利用工厂中排出的 CO2，减少温室气体的排放D电池工作时，外电路中流过 0.2 mol 电子，消耗 3.2 g O26解析：根据图示，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极为负极，负极发生氧化反应，电极反
14、应式为 H22e CO =CO2H 2O，通入氧气的电极为正极，正极发生23还原反应，电极反应式为 O22CO 24e =2CO ，总反应为 2H2O 2=2H2O。根据上述分23析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，故 A 错误；负极发生氧化反应，电极反应式为 H22e CO =CO2 H2O，故 B 正确；根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化23碳，不能减少温室气体的排放，故 C 错误；电池工作时，外电路中流过 0.2 mol 电子，消耗 0.5 mol 氧气，质量为 16 g O2，故 D 错误。答案：B7某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺H 2N(CH2)2NH2氧化
15、成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b 均为石墨电极)。下列分析正确的是( )A电子流动方向为 a导线bBH 经质子交换膜由右向左移动C放电一段时间 b 极附近 pH 不变Da 电极发生反应：H 2N(CH2)2NH216e 4H 2O=2CO2N 216H 解析：H 2N(CH2)2NH2在 a 电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则 a为负极，电极反应式为 H2N(CH2)2NH24H 2O16e 4H =2CO2N 216H ，氧气在正极 b 上得电子发生还原反应，电子反应式为 O24e 4H =2H2O，电子由负极经导线流向正极，阳离子向正极移动。A 项，由上述分析可知，a 是负极，b 是正极，所以电子流动方向为 a导线b，正确；B 项，a 是负极，b 是正极，H 经质子交换膜由左向右移动，错误；C 项，b 的电极反应式为 O24e 4H =2H2O，所以 b 极附近溶液的 pH 增大，错误；D 项，H 2N(CH2)2NH2在负极 a 上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为 H2N(CH2)2NH24H 2O16e =2CO2N 216H ，错误。答案：A7
