解題技能新型化學(xué)電源的高考命題角度及解題指導(dǎo)-文庫吧
2024-12-23 08:17 本頁面
【正文】 電池反應(yīng)為： FePO4+Li LiFePO4,電池的正極材 料是 LiFePO4， 負(fù)極材料是石墨 ， 含 Li+導(dǎo)電固體為 電解質(zhì) 。 下列有關(guān) LiFePO4電池說法不正確的是 （ ） Li+向正極移動 ， 電池正極材料的質(zhì)量減少 ： FePO4+Li++e LiFePO4 解析 由于 Li能和稀 H2SO H2O反應(yīng) ,因此電解質(zhì)不 能用硫酸；放電過程為原電池原理 ， 在原電池中 ， 陰離子向著負(fù)極移動 ， 陽離子向著正極移動；充電 過程是電解的過程 ,電解池的陽極失電子 ,即 LiFePO4 e Li++FePO4， 因此陽極材料 （ LiFePO4） 質(zhì)量 會減少；將電解池陽極反應(yīng)倒過來就是原電池的正 極反應(yīng) 。 綜合上述分析可知 D正確 。 答案 D 遷移應(yīng)用 1 ．固體氧化物燃料電池是由美國西屋 ( W es tingho us e) 公司 研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯 — 氧化釔為電解質(zhì)，這種 固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子 (O2 －) 在其間通過。該 電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極 a 、 b 均不參 與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是 ( ) A ．有 O2放電的 a 極為電池的負(fù)極 B ．有 H2放電的 b 極為電池的正極 C ． a 極對應(yīng)的電極反應(yīng)為： O2＋ 2H2O ＋ 4e－== =4O H－ D ．該電池的總反應(yīng)方程式為： 2H2＋ O2== =2 H2O 解析 H 2 在 O 2 中燃燒的方程式為 2H 2 ＋ O 2 = = = = =點(diǎn)燃2H 2 O ， 所以氫氧燃料電池的總方程式為 2H 2 ＋ O 2 == =2H 2 O ， D 對； 而 O 2 為氧化劑，在正極反應(yīng)，所以 a 極為正極， A 錯； 因反應(yīng)介質(zhì)中沒有水，所以正極反應(yīng)式為 O 2 ＋ 4e－== = 2O2 －， C 錯；根據(jù)總反應(yīng)寫出負(fù)極反應(yīng)式為 2H 2 ＋ 2O2 － － 4e－== =2H 2 O ； H 2 為可燃物，為負(fù)極反應(yīng)物， B 錯。 答案 D 解析 H 2 在 O 2 中燃燒的方程式為 2H 2 ＋ O 2 = = = = =點(diǎn)燃2H 2 O ， 所以氫氧燃料電池的總方程式為 2H 2 ＋ O 2 == =2H 2 O ， D 對； 而 O 2 為氧化劑，在正極反應(yīng)，所以 a 極為正極， A 錯； 因反應(yīng)介質(zhì)中沒有水，所以正極反應(yīng)式為 O 2 ＋ 4e－== = 2O2 －， C 錯；根據(jù)總反應(yīng)寫出負(fù)極反應(yīng)式為 2H 2 ＋ 2O2 － － 4e－== =2H 2 O ； H 2 為可燃物，為負(fù)極反應(yīng)物， B 錯。 答案 D 2 ．燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。 此種電池的能量利用率可高達(dá) 80 % ( 一般柴油發(fā)電機(jī)只 有 40 % 左右 ) ，產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說 法錯誤的是 ( ) A ．上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物是氫氣、甲烷、乙醇等 物質(zhì) B ．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電 池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用 C ．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用 KOH 溶液，該電池的 負(fù)極反應(yīng)為 C2H5OH － 1 2e－== =2 CO2↑ ＋ 3H2O D ．甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為 O2＋ 2H2O ＋ 4e－ == =4O H－ 解析 氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中，發(fā)生的反應(yīng)為 氧化反應(yīng)，故作為電池的負(fù)極。電解質(zhì)為強(qiáng)堿 KOH 溶液， 因此不可能生成二氧化碳，應(yīng)該生成 CO2 －3 ，即負(fù)極反應(yīng) 為： C 2 H 5 OH － 12e－＋ 16 OH－== =2C O2 －3 ＋ 1 1H 2 O ，故 C 錯誤。 答案 C 解析 氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中，發(fā)生的反應(yīng)為 氧化反應(yīng)，故作為電池的負(fù)極。電解質(zhì)為強(qiáng)堿 KOH 溶液， 因此不可能生成二氧化碳，應(yīng)該生成 CO2 －3 ，即負(fù)極反應(yīng) 為： C 2 H 5 OH － 12e－＋ 16 OH－== =2C O2 －3 ＋ 1 1H 2 O ，故 C 錯誤。 答案 C 3.（ 2022 四川 ， 29） 新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位 ， 可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池 。 磷酸亞鐵鋰 （ LiFePO4） 是新型鋰離子電池的首選電極材料 ， 它的制備方法如下： 方法一：將碳酸鋰 、 乙酸亞鐵 ［ (CH3COO)2Fe］ 、磷酸二氫銨按一定比例混合 、 充分研磨后 ， 在800℃ 左右 、 惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰 ,同時生成的乙酸及其他產(chǎn)物均以氣體逸出 。 方法二：將一定濃度的磷酸二氫銨 、 氯化鋰混合溶液作為電解液 ， 以鐵棒為陽極 ， 石墨為陰極 ， 電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀 。 沉淀經(jīng)過濾 、 洗滌 、 干燥 ，在 800℃ 左右 、 惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰 。 在鋰離子的電池中 ， 需要一種有機(jī)聚合物作為正 、 負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì) ， 該有機(jī)聚合物的單體 之一 （ 用 M表示 ） 的結(jié)構(gòu)簡式如下： 請回答下列問題： （ 1） 上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在 惰性氣體氛圍中進(jìn)行 。 其原因是 。 （ 2） 在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中 ， 除生成磷酸亞鐵鋰 、 乙酸外 ， 還有 、 、 （ 填化學(xué) 式 ） 生成 。 （ 3） 在方法二中 ， 陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng) 式為 。 （ 4） 寫出 M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 （ 5） 已知該鋰離子電池在充電過程中 ， 陽極的磷酸 亞鐵鋰生成磷酸鐵 ， 則該電池放電時正極的電極反 應(yīng)式為 。 解析 （ 1） LiFePO4中有 Fe2+， Fe2+容易被氧化 ， 所以 制備 LiFePO4時要在無氧條件下操作 。 （ 2） 根據(jù)信息給定的方法一所發(fā)生的反應(yīng)中的反應(yīng) 物和部分生成物 ， 再根據(jù)元素守恒 ， 可寫出該反應(yīng) 的化學(xué)方程式： Li2CO3+2(CH3COO)2Fe+2NH4H2PO4 2LiFePO4 +4CH3COOH↑+ 2NH3↑+H 2O↑+CO 2↑ 。 （ 3） 方法二中 ， 陽極 Fe放電生成 Fe2+， Fe2+再與 H2PO 、 Li+反應(yīng)生成 LiFePO4。 （ 5） 該鋰離子電池在充電過程中 ， 陽極的 LiFePO4 生成 FePO4,則該電池放電時正極的反應(yīng)是 FeP
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