2020版高考化学大一轮复习 高考经典必考题创新突破6课件

高考经典必考题创新突破(六)新型化学电源的视角及解题策略高考总复习·化学题型特点考情分析命题趋势2018，全国卷Ⅲ，11T2016，全国卷甲，11T，乙，11T，丙，11T近年高考试题中出现的“金属—空气”电池、微生物电池、热激活电池、高铁电池等均属于新型化学电源。这类试题一般具有题材广泛，信息新颖、陌生度大等特点。分值：6～8分预计在2020年高考中，新型化学电源有“变热”的趋势，更新情境，涉及题材更加广泛，根据题干信息判断正负极并书写电极反应式是考生必备能力要求。[解题思维]1．正、负极的判断新型电池中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2．新型电池中离子的移动方向——阴离子接力e－移动，阳离子与电流相同方向移动原电池中的阴离子移向负极、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；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质，剩余的阴离子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。3．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，提高了试题的难度。[真题剖析]1．(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是()A．放电时，多孔碳材料电极为负极B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋1－x2O2答案D解析根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－x2)O2，D项正确。误区防错可充电电池的电极判断及电极反应分析AD2．(经典海南卷)(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A．Zn为电池的负极B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向负极迁移解析根据电极材料判断，金属Zn在反应中作还原剂，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，A项正确；KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3↓＋10OH－，B项错误；该电池放电过程中电解质溶液浓度改变，C项错误；电池工作时阴离子OH－向负极迁移，D项正确。3．(经典浙江卷)金属(M)－空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源：该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Al－空气电池的理论比能量最高C．M－空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)nD．在Mg－空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析因为使用阴离子交换膜，M－空气电池放电过程中，正极为氧气得到电子生成OH－，C项错误。答案C4．(经典四川卷)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＋LixC6===LiCoO2＋C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6C．充电时，若转移1mole－，石墨(C6)电极将增重7xgD．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋C解析电池放电时，阳离子由负极移向正极，A项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C6＋xe－＋xLi＋===LixC6,当转移1mol电子时，阴极(C6电极)析出1molLi，增重7g，C项错误。归纳总结两种不同类型的锂电池(1)锂金属电池锂电池分为锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池的负极材料是金属锂或锂合金，工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋。由于单质锂是活泼金属，易与空气中的H2O、O2反应，所以必须在无水、无氧的条件下组装锂金属电池。(2)锂离子电池锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等，充电、放电时这些正极材料上的电极反应、电池总反应如表：正极材料充电时阳极反应式放电时正极反应式电池总反应式LiFePO4LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4LiFePO4＋6C充电放电Li1－xFePO4＋LixC6LiCoO2LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2LiCoO2＋6C充电放电Li1－xCoO2＋LixC6LiMn2O4LiMn2O4－xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4LiMn2O4＋6C充电放电Li1－xMn2O4＋LixC6[模拟预测]1．(2019·简阳模拟)中科院深圳研究院成功开发出一种新型铝－石墨双离子电池，可大幅度提升电动汽车的使用性能，其工作原理如图所示。充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝－锂合金化反应，下列叙述正确的是()A．放电时，电解质中的Li＋向左端电极移动B．充电时，与外加电源负极相连一端电极反应为AlLi－e－===Li＋＋AlC．充电时，若转移0.2mol电子，则铝电极上增重5.4gD．放电时，正极反应式为Cn(PF6)＋e－===PF－6＋Cn答案D解析放电时，属于原电池的工作原理，根据电子流向可知石墨是正极。原电池中阳离子向正极移动，即放电时，电解质中的Li＋向右端电极移动，A项错误；充电时，属于电解池的工作原理，与外加电源负极相连一端电极是阴极，电解池的阴极得电子发生还原反应，即Al＋Li＋＋e－===AlLi，B项错误；充电时，若转移0.2mol电子，根据电极反应式Al＋Li＋＋e－===AlLi可知铝电极上增重0.2mol×7g·mol－1＝1.4g，C项错误；放电时，原电池正极Cn(PF6)得电子被还原，电极反应式为Cn(PF5)＋e－===PF－6＋Cn，D项正确。2．(2019·安阳一模)新一代全固体锂离子电池使用硫化物固体电解质，利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导能力，从而实现了无需机械加压的充、放电。电池的工作原理为LiMO2＋nC充电放电Li1－xMO2＋LixCn(M可以是Co、Ni、Fe等)，内部结构如图所示。下列有关说法正确的是()A．电池放电时，负极发生的反应为nC＋xLi＋＋xe－===LixCnB．充电时，a端接电源的负极，b端接电源的正极C．电池充电时Li＋自左向右移动D．电池工作时，固体电解质因熔融而导电答案B解析电池放电时，负极发生的反应为失电子的氧化反应，A项错误；可充电电池充电时，原来的负极连接电源的负极，正极连接电源的正极，B项正确；电池充电时相当于电解池，Li＋向阴极移动，即自右向左移动，C项错误；锂离子电池利用薄层成膜技术和加压成型技术，提高了材料颗粒间的离子传导性，使得硫化物固体不需要在熔融状态下即可导电，D项错误。3．(2019·九江调研)一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池的工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。下列说法不正确的是()A．放电时，Mg(液)层的质量减小B．放电时，正极反应为：Mg2＋＋2e－===MgC．该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应D．该电池充电时，Cl－向下层移动C解析镁－锑液态金属储能电池的工作原理，考查证据推理与模型认知化学核心素养。根据电流方向(由正极流向负极)可知，镁(液)层为原电池的负极，放电时，Mg(液)层的质量减小，A项正确；根据题意知，正极反应为熔融的Mg2＋得电子发生还原反应，电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg，B项正确；充电时镁(液)层为阴极，Mg－Sb(液)层为阳极，则Mg－Sb(液)层发生氧化反应，C项错误；充电时阴离子向阳极移动，即Cl－向下层移动，D项正确。