高考新型化学电源课件.ppt

1、新新 型型 化化 学学 电电 源源巧解陌生情景的理性思维巧解陌生情景的理性思维一、化学电源发展史一、化学电源发展史 1799年年伏打电堆伏打电堆1859年年铅蓄电池铅蓄电池1887年年锌锰干电池锌锰干电池20世纪中后期世纪中后期锂离子电池锂离子电池与燃料电池与燃料电池21世纪更多的世纪更多的新型化学电源新型化学电源海洋电池海洋电池浓差电池浓差电池微生物电池微生物电池铝离子电池铝离子电池光化学电池光化学电池液态金属电池液态金属电池等等等等巧解陌生情景的理性思维巧解陌生情景的理性思维 立足题目信息立足题目信息书写电极反应式书写电极反应式分析数据变化分析数据变化判断电极类型判断电极类型分析微粒移动分

2、析微粒移动原电池模型原电池模型 负载负载负负极极正正极极还原剂还原剂失去电子失去电子化合价升高化合价升高氧化剂氧化剂得到电子得到电子化合价降低化合价降低阳离子阳离子阴离子阴离子电子电子e转移转移1、判断电极类型、判断电极类型 例题例题1判断下列新型化学电源中的正负极。判断下列新型化学电源中的正负极。海洋电池海洋电池微生物燃料电池微生物燃料电池液态金属储能电池液态金属储能电池浓差电池浓差电池1、判断电极类型、判断电极类型 例题例题1判断下列新型化学电源中的正负极。判断下列新型化学电源中的正负极。依据依据1反应物的类别：反应物的类别：还原剂在负极反应，还原剂在负极反应，氧化剂在正极反应。氧化剂在正

3、极反应。负极负极正极正极1、判断电极类型、判断电极类型 例题例题1判断下列新型化学电源中的正负极。判断下列新型化学电源中的正负极。依据依据2化合价的变化：化合价的变化：负极反应化合价升高，负极反应化合价升高，正极反应化合价降低。正极反应化合价降低。正极正极 负极负极1、判断电极类型、判断电极类型 例题例题1判断下列新型化学电源中的正负极。判断下列新型化学电源中的正负极。依据依据3电流的流动方向：从正极电流的流动方向：从正极沿导线沿导线负极，负极，电子的流动方向：从负极电子的流动方向：从负极沿导线沿导线正极。正极。负极负极正极正极高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT

4、)1、判断电极类型、判断电极类型 例题例题1判断下列新型化学电源中的正负极。判断下列新型化学电源中的正负极。依据依据4离子的移动方向：离子的移动方向：阳离子移向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极。阴离子移向负极。正极正极负极负极Li+高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)2.分析微粒移动分析微粒移动例题例题2现今铝离子电池技术已获重大突破，该电池以现今铝离子电池技术已获重大突破，该电池以Al、石墨烯石墨烯Cn为电极，阴离子为电极，阴离子(AlCl4、Al2Cl72)与有机阳离与有机阳离子组成的离子液体为电解质，总反应可表示为：子组成的离子液体为电解质，总反应可表

5、示为：Al+3CnAlCl4+4AlCl4 4Al2Cl7+3Cn下图为该电池的充放电示意图，判断下图为该电池的充放电示意图，判断AlCl4 分别在放电分别在放电和充电过程中的移动方向。和充电过程中的移动方向。高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)二次电池的充放电模型二次电池的充放电模型 充电过程：电解池模型充电过程：电解池模型(负极负极)电源电源(正极正极)阴阴极极阳阳极极得到电子得到电子化合价降低化合价降低失去电子失去电子化合价升高化合价升高阳离子阳离子阴离子阴离子放电过程：原电池模型放电过程：原电池模型负载负载负负极极正正极极失去电子失去电子化合价升高化合价

6、升高得到电子得到电子化合价降低化合价降低阳离子阳离子阴离子阴离子高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)2.分析微粒移动分析微粒移动例题例题2Al+3CnAlCl4+4AlCl4 4Al2Cl7+3Cn负极负极正极正极放电过程放电过程充电过程充电过程AlCl4向铝电极移动向铝电极移动AlCl4向石墨烯电极移动向石墨烯电极移动阴极阴极阳极阳极高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)巧解陌生情景的理性思维巧解陌生情景的理性思维 立足题目信息立足题目信息书写电极反应式书写电极反应式分析数据变化分析数据变化判断电极类型判断电极类型分析微粒移动分析

7、微粒移动高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)3、书写电极反应式、书写电极反应式 例题例题3利用乙烯的催化氧化原理可设计成下图的燃料电利用乙烯的催化氧化原理可设计成下图的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，请写出电极池，能在制备乙醛的同时获得电能，请写出电极a上的上的电极反应式。电极反应式。高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题3步骤步骤1立足题意，理清物质变化立足题意，理清物质变化步骤步骤2结合介质，平衡电荷数目结合介质，平衡电荷数目步骤步骤3原子守恒，补充剩余物质原子守恒，补充剩余物质C2H4 2e CH3CHO211

8、2eC2H4 2e CH3CHO+2H+C2H4 2e+H2O =CH3CHO+2H+三步法三步法高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题4利用反应利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能减少氮构成电池的方法，既能减少氮氧化物的排放，又能充分利用氧化物的排放，又能充分利用化学能，装置如图所示化学能，装置如图所示，写出电极写出电极B的电极反应式。的电极反应式。例题例题5一种新型电池以液态肼一种新型电池以液态肼(N2H4)为燃料，为燃料，O2为氧化剂，为氧化剂，某固体氧化物为电解质，某固体氧化物为电解质，O2可在该电解质中自由移动，反可

9、在该电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害物质，应生成物均为无毒无害物质，写出电极甲的电极反应式。写出电极甲的电极反应式。高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题4利用反应利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能减少氮构成电池的方法，既能减少氮氧化物的排放，又能充分利用氧化物的排放，又能充分利用化学能，装置如图所示化学能，装置如图所示，写出电极写出电极B的电极反应式。的电极反应式。步骤步骤1立足题意，理清物质变化立足题意，理清物质变化步骤步骤2结合介质，平衡电荷数目结合介质，平衡电荷数目步骤步骤3原子守恒，补充剩余物质原子守恒，补

10、充剩余物质6NO2+24e 3N2+40+24e6NO2+24e 3N2+24OH6NO2+24e+12H2O =3N2+24OH高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题5一种新型电池以液态肼一种新型电池以液态肼(N2H4)为燃料，为燃料，O2为氧化剂，为氧化剂，某固体氧化物为电解质，某固体氧化物为电解质，O2可在该电解质中自由移动，反可在该电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害物质，应生成物均为无毒无害物质，写出电极甲的电极反应式。写出电极甲的电极反应式。步骤步骤1立足题意，理清物质变化立足题意，理清物质变化步骤步骤2结合介质，平衡电荷数目结合介质，平衡

11、电荷数目步骤步骤3原子守恒，补充剩余物质原子守恒，补充剩余物质N2H4 4e N220 4eN2H4 4e+2O2 N2N2H4 4e+2O2 =N2+2H2O高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)3、书写电极反应式、书写电极反应式 分析数据变化分析数据变化例题例题6放电时，电极放电时，电极a附近溶液的附近溶液的pH。放电时，当电路中通过放电时，当电路中通过1 mol电子的电量时，电子的电量时，会有会有mol的的CH3CHO生成。生成。电极电极a反应式：反应式：C2H4 2e+H2O =CH3CHO+2H+减小减小0.5高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化

12、学电源(共27张PPT)四、书写电极反应式四、书写电极反应式 分析数据变化分析数据变化例题例题7放电时，电极放电时，电极B附近溶液的附近溶液的pH。放电时，当电路中通过放电时，当电路中通过2 mol电子的电量时，电子的电量时，会有约会有约L的的NO2被消耗（标准状况下）。被消耗（标准状况下）。增大增大11.2电极电极B反应式：反应式：6NO2+24e+12H2O =3N2+24OH高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题8下图是一种可应用于航天飞行器中的全天候光化学下图是一种可应用于航天飞行器中的全天候光化学电池，在有光照和无光照条件下能够发生不同的原电池反

13、电池，在有光照和无光照条件下能够发生不同的原电池反应，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照应，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，已知：情况下会由紫色逐渐变为绿色，已知：V2+为紫色，为紫色，V3+为绿色，为绿色，VO2+为蓝色，为蓝色，VO2+为黄色。为黄色。请分析该电池分别在光照时和无光照情况下的：请分析该电池分别在光照时和无光照情况下的：电极正负、电极正负、H+的移动方向、电极反应式、相关数据变化的移动方向、电极反应式、相关数据变化高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题8 光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变

14、为紫色，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，V2+紫色紫色V3+绿色绿色VO2+蓝色蓝色VO2+黄色黄色光照时，电极光照时，电极a为为极，电极极，电极b为为极。极。无光照，电极无光照，电极a为为极，电极极，电极b为为极。极。正正负负负负正正V3+V2+，得电子，得电子V2+V3+，失电子，失电子高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题8 光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，V

15、2+紫色紫色V3+绿色绿色VO2+蓝色蓝色VO2+黄色黄色光照时，光照时，H+向电极向电极移动。移动。无光照，无光照，H+向电极向电极移动。移动。ab光照时，电极光照时，电极a为正极，电极为正极，电极b为负极。为负极。无光照，电极无光照，电极a为负极，电极为负极，电极b为正极。为正极。高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题8 光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，V2+紫色紫色V3+绿色绿色VO2+蓝色蓝色VO2+黄色黄色光照时光照时无光照无光照电

16、极电极a：电极电极b：电极电极a：电极电极b：V3+e =V2+V2+e =V3+VO2+e+H2O =VO2+2H+VO2+e+2H+=VO2+H2O高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)例题例题8 光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，光照时左槽室的溶液由绿色逐渐变为紫色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，而无光照情况下会由紫色逐渐变为绿色，V2+紫色紫色V3+绿色绿色VO2+蓝色蓝色VO2+黄色黄色光照时，电极光照时，电极b附近溶液的附近溶液的pH。无光照，电极无光照，电极b附近溶液的附近溶液的pH。减小减小增大增大VO2+e+H2O =VO2+2H+VO

17、2+e+2H+=VO2+H2O高考新型化学电源(共27张PPT)高考新型化学电源(共27张PPT)直击高考直击高考1.我国科学家研发了一种室温下我国科学家研发了一种室温下“可呼吸可呼吸”的的NaCO2二次电池。二次电池。将将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网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：分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是（）。下列说法错误的是（）A.放电时，放电时，ClO4向负极移动向负极移动B.充电时释放充电时释放CO2，放电时吸收，放电时吸收CO2C.放电时，正极

18、反应为：放电时，正极反应为：3CO2+4e =2CO32+CD.充电时，正极反应为：充电时，正极反应为：Na+e =NaD直击高考直击高考2.全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极其中电极a常用掺有石墨烯的常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列说法错误的是（）。下列说法错误的是（）A电池工作时，正极可发生反应：电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时，外电路流过电池工作时，外电路流过0.02 mol电子，负极材料减重电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性的导电性D电池充电时间越长，电池中电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多的量越多D