微專題五新型電池解題思策略[專題精講]

高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“堿性鋅錳電池”、我國首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用，電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點。取材于這些知識點的試題，題材廣、信息新，具體有以下幾種考查角度。

1.燃料電池。其特點一是有兩個相同的多孔電極，同時兩個電極不參與電極反應；二是不需要將還原劑和氧化劑全部儲存在電池內(nèi)；三是能量的轉(zhuǎn)化率高，燃料電池具有高能環(huán)保、電壓穩(wěn)定、經(jīng)久耐用等優(yōu)點。因此，這類電池正成為科學研究、高考命題的重點。其主要命題角度有燃料電池正負極的判斷，電池反應式的書寫，電子、離子的移動及電解質(zhì)溶液的組成變化情況分析等。

2.新型可充電電池，如“儲氫電池”“鋰-空氣電池”“高鐵電池”“鋰硫電池”等?？偟膩碚f，可充電電池是既能將化學能轉(zhuǎn)化為電能(放電)，又能將電能轉(zhuǎn)化為化學能(充電)的可多次利用的一類特殊電池。主要考查四點：一考“式子”，即考查原電池電極反應的書寫；二考“運動”，即考查原電池工作過程中，離子、電子的移動方向；三考“量值”，即考查原電池工作過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目、電極上消耗或生成物質(zhì)的物質(zhì)的量；四考“應用”，即考查原電池原理在生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護中的應用。【解題方法】1.新型電池放電時正極、負極的判斷新型電池負極反應物元素化合價升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應的物質(zhì)正極反應物元素化合價降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應的物質(zhì)2.新型電池正極、負極上電極反應式的書寫

首先分析物質(zhì)得失電子的情況，然后再考慮電極反應生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應。對于較為復雜的電極反應，可以利用“總反應式－較簡單一極電極反應式＝較復雜一極電極反應式”的方法解決。3.新型電池充電時陰極、陽極的判斷

首先應搞明白原電池放電時的正、負極，再根據(jù)電池充電時，陽極接正極，陰極接負極的原理進行分析。充電的實質(zhì)就是把放電時發(fā)生的變化再復原的過程，即充電時的電極反應是放電時電極反應的逆過程。4.新型電池充、放電時，電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷

解題時，首先應分清電池是放電還是充電，放電時為原電池，充電時為電解池，再判斷出正、負極或陰、陽極。原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負極；電解池中，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，符合帶電微粒在電場中的運動規(guī)律，進而確定離子的移動方向。

[典例精析]角度1燃料電池【典例1】(2019年全國Ⅰ卷)利用生物燃料電池原理研究

電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV＋在電極與酶之間傳遞

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2

發(fā)生還原反應生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動

B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應H2＋2MV2+===2H＋＋2MV＋

答案：B解析：相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時利用MV＋和MV2+的相互轉(zhuǎn)化，化學能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，A正確；左室為負極區(qū)，MV＋在負極失電子發(fā)生氧化反應生成MV2+，電極反應式為MV＋－e－===MV2+，放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應生成H＋和MV＋，反應的方程式為H2＋2MV2+

2H＋＋2MV＋，B錯誤；右室為正極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應生成MV＋，電極反應式為MV2+＋e－===MV＋，放電生成的MV＋與N2在固氮酶的作用下反應生成NH3和MV2+，C正確；電池工作時，氫離子(即質(zhì)子)通過交換膜由負極向正極移動，D正確。[思維建模]燃料電池的思維流程

根據(jù)題給信息，確定“兩物”——反應物、生成物，“兩產(chǎn)物”——氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，結合原電池原理作出判斷。

角度2

二次電池

【典例2】鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，鎂電池放電時電壓高且平穩(wěn)，因此成為人們研制綠色電池所關注的重點。有一種鎂二次電池的反應為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列說法錯誤的是()

解析：放電時

Mo3S4

中元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，C錯誤。

答案：C[思維建模]可充電電池的思維流程(1)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。

(2)放電時的負極反應和充電時的陰極反應互為逆反應，放電時的正極反應和充電時的陽極反應互為逆反應。將負(正)極反應式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。(3)充、放電時電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時，要結合電池總反應進行分析。①首先應分清電池是放電還是充電。②再判斷出正、負極