高中 化学 选择性必修1 第四章 化学反应电能《专题突破（九）新型化学电源》教学设计.docx

一、正、负极的判断

1.根据装置图判断

(1)电子流向或电流流向；

(2)电解质溶液中离子流向；

(3)加入或生成物质的化合价变化。

2.根据总方程式判断：根据化合价变化，化合价升高的为负极，化合价降低的为正极。

针对练1.新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的装置如图所示，相关叙述正确的是()

A.b极为正极，发生氧化反应

B.电池应选用阴离子交换膜

C.电子移动方向：电极a→离子交换膜→电极b

D.a极的电极反应式为BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq\o\al(－,2)＋6H2O

答案：D

解析：根据题图可知，在b极上，H2O2转化为OH－，O元素化合价降低，发生还原反应，故b极为正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，又由题给信息和示意图可知，原料为NaBH4和H2O2，Na＋在a极通入，而在b极生成NaOH，故Na＋从负极区向正极区迁移，电池应选用阳离子交换膜，B错误；电子只能在导体、导线和电极中移动，不能在电解质溶液和离子交换膜中移动，则电子移动方向：电极a→负载→电极b，C错误；根据元素化合价变化可知，负极上BHeq\o\al(－,4)失电子发生氧化反应，故a极的电极反应式为BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－===BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，D正确。

针对练2.研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()

A.离子交换膜X为质子交换膜，质子从石墨电极移向Pt电极

B.C2H5OH在Pt电极发生还原反应

C.正极区反应为4NOeq\o\al(－,3)＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

D.若Pt电极生成2.24LCO2，电路中转移电子数为0.6NA

答案：C

解析：根据原电池原理，Pt电极为负极，发生氧化反应，电极反应为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为4NOeq\o\al(－,3)＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，据此分析来解题。根据分析，负极区生成的H＋将迁移到正极区参与反应，所以离子交换膜X为质子交换膜，质子从Pt电极移向石墨电极，故A项错误；Pt电极为负极，C2H5OH发生氧化反应，故B项错误；根据分析石墨电极为正极，发生还原反应，电极反应为4NOeq\o\al(－,3)＋12e－＋16H＋===4NO↑＋8H2O，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故C项正确；没有告知在标准状态下，无法通过气体体积来计算转移的电子数，故D项错误；答案选C。

二、电极反应式的书写

1.放电时电极反应式的书写

首先确定物质得失电子情形，然后结合电解质溶液来确定反应的生成物，最后结合守恒定律书写电极反应式。

2.充电时的电极反应式，利用放电时电极反应的逆方向书写。

针对练3.CO2电化学传感器是将环境中CO2转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是()

A.COeq\o\al(2－,3)迁移方向为界面X→电极b

B.电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1

C.电极b为负极，发生的电极反应为2COeq\o\al(2－,3)－4e－===O2↑＋2CO2↑

D.电池总反应为Li2CO3===Li2O＋CO2↑

答案：B

解析：根据题图可知：电极a上O2得到电子变为O2－，所以电极a为正极，在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极。COeq\o\al(2－,3)会向正电荷较多的负极区移动，故COeq\o\al(2－,3)迁移方向为界面X→电极b，A正确；在电极a上发生反应：O2＋4e－===2O2－，在电极b上发生反应：2COeq\o\al(2－,3)－4e－===O2↑＋2CO2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，B错误；电极b为负极，失去电子发生氧化反应，则负极的电极反应为2COeq\o\al(2－,3)－4e－===O2↑＋2CO2↑，C正确；负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)===2Li＋＋COeq\o\al(2－,3)，2COeq\o\al(2－,3)－4e－===O2↑＋2CO2↑，正极上发生反应：O2＋4e－===2O2－，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、