1、全国卷热考题型大突破(五)新型化学电源 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综合分析的能力及知识的迁移应用能力。1(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 S8 材料，电池反应为 16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()(导学号 56470122)A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6
2、2Li2e=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D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多解析：原电池工作时，Li向正极移动，则 a 为正极，正极上发生还原反应，随着放电的多少可能发生多种反应，其中可能为 2Li2S62Li2e=3Li2S4，A 正确；电池工作时，转移 0.02 mol 电子，被氧化的锂的物质的量为 0.02 mol，质量为 0.14 g，B 正确；石墨能导电，利用石墨烯的作用，可提高电极 a 的导电性，C 正确；电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的 Li2S8越多，Li2
3、S2量越少，D 错误。答案：D2(2017太原模拟)LiFeS2热激活电池以固体 KCl、LiCl 为电解质，放电总反应为 FeS24Li=Fe2Li2S，下列说法不正确的是()A负极反应式为 Lie=LiB正极反应式为 FeS24e=Fe2S2C电池放电时 K向正极移动D可用 KCl、LiCl 的水溶液做电解质溶液解析：根据总反应式 FeS24Li=Fe2Li2S 可知，负极为 Li，发生氧化反应，电极反应式为 LieLi，故 A 正确；正极材料为 FeS2，发生还原反应，电极反应式为 FeS24e=Fe2S2，故 B 正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，故 C 正确；Li 是活泼金属，能
4、与水反应，不能用水溶液作电解质溶液，应选择熔融盐，故 D 错误。答案：D已知电池反应方程式书写电极反应式的方法技巧(1)书写步骤。写出电池总反应方程式，标出电子转移的方向和数目(ne)。找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。写电极反应式。负极反应：还原剂ne=氧化产物 正极反应：氧化剂ne=还原产物(2)书写技巧。若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH33O2=2CO23H2O 正极：3O212H12e=6H2O 负极：CH3OCH33H2O1
5、2e=2CO212H1如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，该固体氧化物电解质在 700900 温度时，O2可在该固体氧化物电解质中自由移动，电池反应生成均为无毒无害的物质，下列说法正确的是()A电池内的 O2由电极乙移向电极甲B电池的总反应为 N2H42O2=2NO2H2OC当甲电极上有 1 mol N2H4消耗时，乙电极上有 1 mol O2被氧化D电池外电路的电子由电极乙移向电极甲解析：放电时，阴离子向负极移动，即 O2由电极乙移向电极甲，故 A 正确；反应生成物均为无毒无害的物质，负极上反应生成氮气，则电池总反应为 N2H4O2=N
6、22H2O，故 B 错误；由电池总反应为 N2H4O2=N22H2O 可知，当甲电极上有 1 mol N2H4消耗时，乙电极上有 1 mol O2被还原，故 C 错误；电池外电路的电子由负极移向正极，所以由电极甲移向电极乙，故 D 错误。答案：A2乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，其总反应为 2CH2CH2O22CH3CHO。下列有关说法正确的是()(导学号 56470123)A该装置能量转化形式是电能转化为化学能B 负 极 反 应 式 为CH2 CH2 2e H2O=CH3CHO2HC每有 0.1 mol O2反应，则向正极迁移的 H的物质的量为 0.4 molD电流方向：电极
7、a负载电极 b解析：该装置是原电池，化学能转化为电能，A 错误；正极发生还原反应，电极反应式为 O24H 4e=2H2O，负 极 反 应 为CH2=CH2 2e H2O=CH3CHO2H，B 错误；由电极反应式 O24H4e=2H2O 可知，每有0.1 mol O2反应，则向正极迁移 H 0.4 mol，C 正确；D项所述为电子流向，D 错误。答案：C3如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为 xLiLiV3O8=Li1xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶体熔化，下列说法不正确的是()A组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行B整个过程的能量转化涉及化学能转化为热能和电能C放电时
8、 LiV3O8电极反应为：xLiLiV3O8xe=Li1xV3O8D充电时 Cl移向 LiV3O8电极解析：Li 是活泼的金属，因此组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行，A 正确；整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，B正确；放电时正极发生得电子的还原反应，即正极反应式为xLiLiV3O8xe=Li1xV3O8，C 错误；放电时 Cl移向负极，因此充电时 Cl移向 LiV3O8电极，D 正确。答案：C4某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()(导学号 56470124)A光照时，b 极的电极反应式为 VO2 eH2O=VO2 2HB光照时，毎转移 2
9、mol 电子，有 2 mol H由 a 极区经质子交换膜向 b 极区迁移C夜间，a 极的电极反应式为 V3e=V2D硅太阳能电池供电原理与该电池相同解析：光照时，b 极发生失去电子的氧化反应，电极反应式为 VO2eH2O=VO2 2H，A 正确；光照时，b 极 VO2eH2O=VO2 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 错误；夜间无光照时，相当于蓄电池放电，a 极的电极反应式为 V2e=V3，发生氧化反应，是负极，C 错误；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，而该电池是化学能转化为电能，两者原理不同，D 错误。答案：A5CNaMO2电池是科学家
10、正在研发的钠离子电池，据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升 7 倍。该电池的电池反应式为 NaMO2nCNa(1 x)MO2NaxCn，下列有关该电池的说法正确的是()A电池放电时，溶液中钠离子向负极移动B该电池负极的电极反应为 NaMO2xe=Na(1x)MO2xNaC消耗相同质量金属时，用锂作负极产生电子的物质的量比用钠时少D电池充电时的阳极反应式为 nCxNaxe=NaxCn解析：电池放电时，溶液中钠离子向正极移动，A 错误；电池负极反应失去电子，发生氧化反应，该电极的电极反应式为 NaMO2 xe=Na1xMO2xNa，B 正确；由于 Li、Na 都是1 价的金属，Li、Na 相对
11、原子质量分别是 7、23，所以 7 g Li 失去 1 mol 电子；23 g Na 失去 1 mol 电子，故消耗相同质量金属时，用锂作负极产生电子的物质的量比用钠时多，C 错误；电池充电时的阳极发生氧化反应，电极反应式为 NaxCnxe=nCxNa，D 错误。答案：B6最近报道了一种新型可逆电池，该电池的负极为金属铝，正极为石墨化合物 CnAlCl4，电解质为 R(烃基取代咪唑阳离子)和AlCl4阴离子组成的离子液体。电池放电时，在负极附近形成双核配合物Al2Cl7。充放电过程中离子液体中的阳离子始终不变。下列说法中错误的是()A放电时，正极反应式为 CnAlCl4e=AlCl4CnB充电
12、时，阴极反应式为 4Al2Cl73e=Al7AlCl4C放电过程中，负极每消耗 1 mol Al，导线中转移的电子数为 3NAD充、放电过程中，R的移动方向相反解析：放电时，负极反应为 Al3e7AlCl4=4Al2Cl7，正极反应为 CnAlCl4e=CnAlCl4，A 项正确；充电时，阳极发生 CnAlCl4e=CnAlCl4，阴极发生还原反应，4Al2Cl73e=Al7AlCl4，B 项错误；放电时，负极 Al3e7AlCl4=4Al2Cl7，负极每消耗 1 mol Al，导线中转移的电子数为 3NA，C 项正确；放电时，R向正极移动，充电时，阳离子向阴极移动，充、放电过程中，R的移动方
13、向相反，D 项正确。答案：B7一种三室微生物电池污水系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用 C6H10O5表示。下列有关说法正确的是()(导学号 56470125)A该装置为原电池，b 是原电池的负扱B中间室：Na移向右室，Cl移向左室，a 极区溶液的 pH 滅小Cb 极反应式为 2NO3 10e12H=N26H2OD当左室有 4.48 L CO2(标准状况下)生成时，右室产生 N2的物质的量为 0.8 mol解析：从图示看，装置是利用 C6H10O5自发进行氧化还原反应生成 CO2设计而成的，属于原电池，左室中C6H10O5被氧化生成CO2，C元素化合价升高，故 a 极是负极，右室 NO3 被还原成 N2，N 元素化合价降低，NO3 得电子发生还原反应，则 b 极是正极，A 项错误，中间室：Na移向正极，即右室；Cl移向负极，即左室，负极上有机物在厌氧菌作用下生成 CO2，反应式C6H10O524e7H2O=6CO224H，反应产生 H，故负极区溶液的 pH 减小，B 项正确；b 极电极反应式为 2NO3 10e6H2O=N212OH，故 C 项错误；根据电极反应式可知关系式：5CO220e2N2，则有 0.2 mol CO2生成时，右室产生 N2的物质的量为 0.08 mol，D 项错误。答案：B
