《新高考化学一轮复习精品学案 第7章 第41讲 常考新型化学电源（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考化学一轮复习精品学案 第7章 第41讲 常考新型化学电源（含解析）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第41讲常考新型化学电源复习目标1.知道常考新型化学电源的类型及考查方式。2.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。类型一锂电池与锂离子电池1锂电池锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li，负极反应均为Lie=Li，负极生成的Li经过电解质定向移动到正极。2锂离子二次电池(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6xLixe=LixC6；放电时负极反应
2、是充电时阴极反应的逆过程：LixC6xe=C6xLi。(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。1锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂Li2Sx(2x8)分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是()A该电池比钠-液态多硫电池的比能量高B放电时，内电路中Li的移动方向为从电极a到电极bCAl2O3的作用是导电、隔离电极反应物D充电时，外电路中通过0.2 mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g答案D解析由图分析
3、知电极a为负极，电极b为正极，放电时，内电路中Li从电极a移向电极b，B正确；Al2O3为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；当外电路中通过0.2 mol e时，阳极区生成0.1x mol硫，故阳极区生成硫的质量为3.2x g，D错误。2随着各地“限牌”政策的推出，电动汽年成为汽车界的“新宠”。某品牌全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法不正确的是()A隔膜只允许Li通过，放电时L
4、i从左边流向右边B放电时，正极锂的化合价未发生改变C充电时B作阳极，电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLiD废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收答案D解析据题意分析可知，A极为负极，B极为正极，该隔膜只允许Li通过，放电时Li向正极移动，即从左边流向右边，A正确；无论放电还是充电，Li元素化合价都是1价，化合价不变，B正确；充电时，B电极是阳极，其电极反应与放电时正极反应相反，故电极反应式为LiCoO2xe= Li1xCoO2xLi，C正确；根据电池反应知，充电时锂离子进入石墨中，D错误。类型二微生物燃料电池微生物燃料电池是一种利用微生物将有
5、机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。1(2022山西朔州一中模拟)利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是()AX电极是负极BY电极上的反应式：Cm(H2O)n4me=mCO2(n2m)H2O4mHCH由左向右移动D有1 mol CO2生成时，消耗1 mol MnO2答案B解析根据装置图，X电极上MnO2转化
6、成Mn2，化合价降低，发生还原反应，X作正极，A错误；Y电极为负极，Cm(H2O)n中C的平均化合价由0价升高为4价，电极反应式为Cm(H2O)n4me=mCO2(n2m)H2O4mH，B正确；根据原电池工作原理，阳离子由负极向正极移动，即H由右向左移动，C错误；正极反应式为MnO22e4H=Mn22H2O，建立关系式为2mMnO24memCO2，有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。2(2022牡丹江一中高三模拟)如图是利用微生物将废水中的乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是()AM极电极反应式：H2N(
7、CH2)2NH24H2O16e=2CO2N216HB充电时二次电池的正极应与M极相连CH通过质子交换膜由N极向M极移动D若N极消耗了标准状况下2.24 L O2，则有0.4 mol电子从N极流向M极答案A解析由题图知，M极为负极，N极为正极，H2N(CH2)2NH2 在负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2N(CH2)2NH24H2O16e=2CO2N216H，A正确；充电时二次电池的正极应与外接电源的正极相连，即与N极相连，B错误；H通过质子交换膜由M极移向N极，C错误；当N电极消耗标况下2.24 L O2时，则转移 40.4 mol电子，所以有0.4 mol电子从M极流向N极，D错误。
8、类型三物质循环转化型电池根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。1液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是()A充电时电极A连电源负极B放电时正极电极反应为Fe(CN)e=Fe(CN)C放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小D充电时阴极电极反应：ZnBr2e=Zn4Br答案C解析由图可知，放电时，电极A为负极，电极反应式为Zn4Br2e=ZnBr，放电时负极区离子浓度减小，C错误；电极B为正极，电极反
9、应式为Fee=Fe，故B正确；充电时，电极A连电源负极，作电解池的阴极，电极反应式为ZnBr2e=Zn4Br，故A、D正确。2利用微生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B解析由题图和题意知，电池总反应是3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，条
10、件温和，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应：MVe=MV2，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。类型四浓差电池1在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。(1)常见的离子交换膜阳离子交换膜只允许阳离子(包括H)通过阴离子交换膜只允许阴离子通过质子交换膜只允许H通过(2)离子交换膜的作用能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。(3)离子交换膜的选择依据离子的定向移动。2“浓差电池”的分析
11、方法浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。1浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是()A电池工作时，Li通过离子导体移向Y极区B电流由X极通过外电路流向Y极C正极发生的反应为2H2e=H2DY极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl答案A解析加入盐酸，X极上生成氢气，H发生还原反应：2H2e=H2，X极为正极，
12、Y极上Cl发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，Y极是负极，电池工作时，Li向X极区移动，A项错误、C项正确；在外电路中电流由正极流向负极，B项正确；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D项正确。2利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池工作原理如图所示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。下列说法不正确的是()已知：Cu24NH3Cu。A放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu4NH32e=CuB放电时，电池的总反应为
13、Cu24NH3=CuH0C放电时，NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移D上述原电池的形成说明相同条件下，Cu的氧化性比Cu2的弱答案B解析通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，则左侧电极作负极，电极反应为Cu4NH32e=Cu；右侧电极质量增加，则右侧电极作正极，电极反应为Cu22e=Cu，则放电时电池的总反应为Cu24NH3=Cu，结合题给信息可知，H0，A项正确、B项错误；A为阴离子交换膜，则放电时，NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C项正确；负极反应中，Cu作还原剂，失电子生成氧化产物Cu(NH3)，正极反应中Cu2作氧化剂，相同条件下，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性：C
14、u2Cu(NH3)，D项正确。1(2020山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为21答案B解析由题图可知，a极为负极，b极为正极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol电子通过时，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极反应：CH3COO2H2O8e=2CO27H，正极反应：2H2e=H2，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为21，A、D项正确。2(2021湖南，10)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
