2023年高考化学二轮复习（人教版） 第1部分 专题突破 专题12　新型电池和电解原理的应用.docx

[复****目标]　1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能正确书写电极反应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。
考点一　新型电池的分析应用
1．识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式
(1)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。
负极：2H2O－4e－===O2＋4H＋。
正极：2CO2＋4H＋＋4e－===2HCOOH。
(2)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图所示。
负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O。
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
2．辨析燃料电池不同“介质”，书写电极反应式
(1)按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。
①酸性介质，如H2SO4溶液：
负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。
正极：O2＋6e－＋6H＋===3H2O。
②碱性介质，如KOH溶液：
负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。
正极：O2＋6e－＋3H2O===6OH－。
③熔融盐介质，如K2CO3：
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O。
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO。
④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－：
负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。
正极：O2＋6e－===3O2－。
碱性介质　C―→CO　其余介质　C―→CO2
酸性介质　H―→H＋　其余介质　H―→H2O
(2)明确“充放电”书写电极反应式
①镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。
负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。
阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O。
②某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x＜1)。则：
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6。
正极：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2。
锂离子电池充放电分析
常见的锂离子电极材料
正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)
LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)
LiMPO4(M：Fe等)
负极材料：石墨(能吸附锂原子)
负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC
正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2
总反应：Li1－xMO2＋LixCnnC＋LiMO2。
1．图解原电池工作原理
2．原电池装置图的升级考查
说明　(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。
(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。
(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。
(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。
3．陌生原电池装置的知识迁移
(1)燃料电池
(2)二次电池
1．(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型***流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　)
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
答案　C
解析　由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓