1、1突破全国卷专题讲座(四)新型化学电源的高考命题视角及解题指导备考分析新型化学电源是高考中每年必考的知识点，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”“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。虽然该类试题貌似新颖，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。命题解读角度一 新型电池
2、的正负极的判断该类电池一般会告诉相应的反应物、生成物或反应方程式，只要根据元素的常见价态去判断即可：新型电池中 负 极 材 料 元 素 化 合 价 升 高 的 物 质发 生 氧 化 反 应 的 物 质 )正 极 材 料 元 素 化 合 价 降 低 的 物 质发 生 还 原 反 应 的 物 质 )角度二 书写新型电池的电极反应式分析物质得失电子情况，据此确定正、负极上发生反应的物质。第 一 步分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。第 二 步写出比较容易书写的电极反应式。第 三 步若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电第 四 步极反应式。角度三 新型电
3、池充放电时各物质变化的判断电池充电的实质是把放电时发生的变化再复原的过程，即放电是原电池、充电是电解的过程，如铅蓄电池放电、充电的变化为放电时 充电时负极：Pb PbSO 4 阴极：PbSO 4 Pb 对 应 正极：PbO 2 PbSO 4 阳极：PbSO 4 PbO 2 对 应 解决该类题目时，先分清原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。角度四 新型电池中离子的移动方向原电池中均存在阴离子移向负极、阳离子移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；2正极得电子，该极附近的阳离子因得
4、电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。虽然从微观上讲不参与电极反应的离子发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。角度五 电化学与化学实验有机融合电化学知识中会涉及对电极材料、电解液中的离子等进行分析，因而就容易与化学实验融合在一起进行考查，如电解液的制备、净化，电极反应产物的检验，电化学装置的设计等，提高了试题的综合度。角度六 在元素推断等知识中渗透电化学内容物质推断、氧化还原反应、化学反应速率与化学平衡等知识是高考考查的重点内容，为了拓展知识考查的宽度，体现学科知识的密切相关性，故常在该类问题中设计一些简单的电化学知识。角度七 原电池与化学平衡
5、移动相碰撞将自发进行的氧化还原反应设计成原电池，根据阴、阳离子向电池的负极、正极移动来考查化学平衡移动原理和原电池原理。突破训练1海洋电池是一种以铝合金为电池负极，金属(Pt、Fe)网为正极，以海水为电解质溶液的新型电池。它靠海水中的溶解氧与铝反应而产生电能，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构。海水中只含有 0.5%的溶解氧。不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常更换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝合金板，电池总反应式：4Al3O 26H 2O=4Al(OH)3 。下列说法错误的是( )A负极铝被氧化B
6、海水温度升高，电池反应速率可能加快C正极制成仿鱼鳃的网状结构的目的是增大正极材料和氧气的接触面积D正极电极反应式为 O24H 4e =2H2O解析：选 D。A.根据电池总反应式：4Al3O 26H 2O=4Al(OH)3，铝失电子作负极，被氧化，A 项正确；B.海水温度升高，化学反应速率加快，电池反应速率可能加快，B 项正确；C.正极制成仿鱼鳃的网状结构的目的是增大正极材料和氧气的接触面积，C 项正确；D.氧气在正极得电子，海水呈中性，正极电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，D 项错误。2(2018安庆高三模拟)如图为一种新型的生物燃料电池，它有两个涂覆着酶的电极，处于充满空气和少量
7、氢气的玻璃槽中，由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜。下列对其工作原理叙述正确的是( )3A该电池工作过程中，H 浓度不断增大B该电池在高温环境下能提供更好的动力C该电池负极反应为 H22e =2HD该电池正极反应为 O24e =2O2解析：选 C。根据信息该电池反应方程式为 2H2O 2=2H2O，在生物体中，H 2O 为稳定产物，则正极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，负极反应式为 2H24e =4H ，C 正确，D 错误；H 生成量与消耗量相同，则该电池工作过程中，H 浓度不变，A 错误；由于酶高温受热易发生变性而失去催化效果，B 错误。3(2018沈阳模拟)如图是用于航天
8、飞行器中的一种全天候太阳能电化学电池在光照时的工作原理。下列说法正确的是( )A该电池与硅太阳能电池供电原理相同B光照时，H 由 a 极室通过质子膜进入 b 极室C夜间无光照时，a 电极流出电子D光照时，b 极反应式是 VO2 2OH e =VO H 2O 2解析：选 C。A.硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是将化学能转化为电能，两者原理不同，A 错误；B.光照时，b 极VO2 H 2Oe =VO 2H ，产生氢离子，而氢离子由 b 极室透过质子膜进入 a 极室，B 2错误；C.夜间无光照时，相当于蓄电池放电，a 极的电极反应式为 V2 e =V3 ，发生氧化反
9、应，是负极，a 电极流出电子，C 正确；D.光照时，b 电极是电子流出的一极，是负极，b 极反应式为 VO2 H 2Oe =VO 2H ，D 错误。 24“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)2 2NiOOHH 2。则下列说法正确的是( ) 充 电 放 电4A放电时，NiOOH 发生氧化反应B充电时，a 电极的 pH 增大，K 移向 b 电极C充电时，a 电极的电极反应为 2H2O2e =H22OH D放电时，负极反应为 NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH 解析：选 C。放电时，NiOOH 在正极上放电，发生还原反应，A 错误；充电时，a 电极作阴极，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，pH 增大，K 移向 a 电极，B 错误、C 正确；放电时，负极上 H2放电，D 错误。
