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1、微专题大素养 12应用广泛的新型化学电源随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，应用广泛的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。一、新型电源中的“交换膜”例1科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是()A电极a为电池的负
2、极 B电极b上发生的电极反应为O24H4e=2H2OC.电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区练1我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极练2我国科技工作者首次提出一种新型的Li电池，该电池正极为含有I、Li的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质
3、溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是()A甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图B放电时，液态电解质溶液的颜色加深C充电时，Li穿过隔膜从右侧移向左侧D放电时，负极反应式为二、“微生物”燃料电池例2一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是()ACl由中间室移向左室BX气体为CO2C处理后的含NO3-废水的pH降低D电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4 L练3关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：
4、微生物促进了电子的转移微生物所在电极区放电时发生还原反应放电过程中，H从正极区移向负极区正极反应式为：MnO24H2e=Mn22H2O，正确的是()A. BC D三、“复杂原电池装置图”的审读例3环保、安全的铝空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是()ANaCl的作用是增强溶液的导电性B正极的电极反应式为：O24e2H2O=4OHC电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大D用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3，消耗铝电极的质量为54 g练4锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()A放电
5、时负极的电极反应式为Zn2e=Zn2B充电时电极a连接电源的负极C阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应D放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大微专题大素养例1解析：电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O24H4e=2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S4e=S24H，电路中每流过4 mol电子，在负极消耗2 mol H2S，而不是正极，且题中未指明H2S所处的状态，C项错误；根据2H2S4e=S24H知，17 g（0.5 mol）H2S参与反应，生成1 mol H经质子膜进入正极区，D项正确。答案：C练1解析：由
6、工作原理示意图中Zn2迁移的方向可判断放电时a为正极，b为负极。放电时，a极得到电子，发生还原反应，使溶液中离子数目增大，A、B项正确；充电时，a极接外接电源的正极，D项错误；充电时，b极为阴极，电极反应式为Zn22e=Zn，每增重0.65 g，转移0.02 mol电子，a极为阳极，电极反应式为2IBr2e=I2Br，转移0.02 mol电子，有0.02 mol I被氧化，C项正确。答案：D练2解析：“负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正极电极反应式为I3-2e=3I，I3-被还原为I，液态电解质溶液颜色变浅，B
7、错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li从左侧移向右侧，C错误。答案：D例2解析：该电池中，NO3-得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO3-10e12H=N26H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成X，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时，电解质溶液中阴离子Cl移向负极室（左室），A项正确；有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，所以X气体为CO2，B项正确；正极反应为2NO3-10e12H=N26H2O，H参加反应导致溶液的pH增大，C项错误；根据负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应为C6H
8、10O524e7H2O=6CO224H知，电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为424622.422.4（L），D项正确。答案：C练3解析：在微生物作用下Cm（H2O）n转化为CO2促进电子的转移，正确；微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；根据电流的方向，放电过程中，H从负极区移向正极区，错误；电池左侧为电池的正极区，MnO2在H条件下发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO24H2e=Mn22H2O，正确。答案：C例3解析：由图示可知Al电极为负极，电极反应式为：Al3e3OH=Al（OH）3，O2在正极反应：O24e2H2O=
9、4OH，总反应方程式为：4Al3O26H2O=4Al（OH）3，pH基本不变，A、B正确，C项错误；D项，1 mol KI制得1 mol KIO3转移6 mol电子，消耗2 mol Al，即54 g铝，正确。答案：C练4解析：由题知电解液为溴化锌水溶液，结合电解装置图分析可知充电时左侧电极上发生氧化反应：2Br2e=Br2，则左侧电极为阳极，充电时电极a连接电源的正极；充电时右侧电极上发生还原反应：Zn22e=Zn，则右侧电极为阴极，充电时电极b连接电源的负极，B选项错误。该电池放电时负极反应为充电时阴极反应的逆反应，即Zn2e=Zn2，A选项正确。阳离子交换膜只允许阳离子通过，可阻止Br2与Zn直接发生反应，C选项正确。该电池放电时正极反应为充电时阳极反应的逆反应，即为Br22e=2Br，放电时作原电池，原电池阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，且该装置使用了阳离子交换膜，其只允许阳离子通过，即左侧电极上生成了Br，同时Zn2不断移向左侧电极区，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，D选项正确。答案：B