適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學一輪總復習第6章化學反應與能量熱點專攻16新型化學電源及分析課件

熱點專攻16新型化學電源及分析熱點精講近幾年高考中的新型電池種類繁多,“新型二次電池”“濃差電池”“液流電池”“鋰離子電池”等這些新型電池常以選擇題的形式呈現(xiàn)。解析這類考題,首先要理解常見的化學電源種類及原電池的工作原理,其次會判斷正、負電極或陰、陽極,以及會書寫電極反應式等。熱點精練題型1裝置中有外接電源的“二次電池”1.(2023·遼寧卷)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是(

)

A.放電時負極質量減小B.儲能過程中電能轉變?yōu)榛瘜W能C.放電時右側H+通過質子交換膜移向左側D.充電總反應:B2.水系鈉離子電池有成本低、壽命長、環(huán)保等諸多優(yōu)勢,未來有望代替鋰離子電池和鉛酸蓄電池。一種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.放電時,電極N上的電勢高于電極M上的電勢B.放電時,若導線中流過2mole-,理論上有2molNa+移入M電極區(qū)C.充電時,光可以促進電子轉移D.充電時,陽極的電極反應式為B題型2新型濃差電池及分析3.(2022·浙江1月選考卷)pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示,以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內放置已知濃度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測溶液中組成電池,pH與電池的電動勢E存在關系:pH=(E-常數(shù))/0.059。下列說法正確的是(

)A.如果玻璃薄膜球內電極的電勢低,則該電極反應式為AgCl(s)+e-═Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)B.玻璃膜內外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢,可得出未知溶液的pHD.pH計工作時,電能轉化為化學能C解析

如果玻璃薄膜球內電極的電勢低,則該電極為負極,發(fā)生氧化反應,A錯誤;pH與電池的電動勢E存在關系:pH=(E-常數(shù))/0.059,則玻璃膜內外氫離子濃度的差異會引起電動勢的變化,B錯誤;結合pH=(E-常數(shù))/0.059,則分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢,可得出未知溶液的pH,C正確;pH計工作時,利用原電池原理,則化學能轉化為電能,D錯誤。4.濃差電池中的電動勢是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示,該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時又獲得了電能。下列有關該電池的說法錯誤的是(

)A.電池工作時,Li+通過離子導體移向Y極區(qū)B.電流由X極通過外電路流向Y極C.正極發(fā)生的反應為2H++2e-═H2↑D.Y極每生成1molCl2,X極區(qū)得到2molLiClA解析

加入鹽酸,X極上生成氫氣,H+發(fā)生還原反應:2H++2e-═H2↑,X極為正極,Y極上Cl-發(fā)生氧化反應:2Cl--2e-═Cl2↑,Y極是負極,電池工作時,Li+向X極區(qū)移動,A項錯誤、C項正確;在外電路中電流由正極流向負極,B項正確;Y極每生成1

mol

Cl2,轉移2

mol電子,有2

mol

Li+向正極移動,則X極區(qū)得到2

mol

LiCl,D項正確。思維建模濃差電池是利用物質的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置,為了限制某些離子的移動,常使用離子交換膜。分析思路如下:(1)結合目的及離子的定性移動判斷離子交換膜的種類,確定是陽離子交換膜、陰離子交換膜還是質子交換膜等。(2)判斷電池的正、負極:兩側半電池中的特定物質存在濃度差,離子是由“高濃度”區(qū)移向“低濃度”區(qū),陰離子移向負極,陽離子移向正極。(3)結合原電池的工作原理,確定正極、負極的反應式,判斷電極區(qū)(或電解質溶液)的pH變化等。題型3液流電池5.(2022·廣東卷)科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質,發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-═Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是(

)A.充電時電極b是陰極B.放電時NaCl溶液的pH減小C.放電時NaCl溶液的濃度增大D.每生成1molCl2,電極a質量理論上增加23gC解析

由充電時電極a的反應可知,充電時電極a為陰極,則電極b是陽極,A錯誤;同一電極上放電時電極反應和充電時相反,則由放電時電極a的反應為Na3Ti2(PO4)3-2e-═NaTi2(PO4)3+2Na+可知,NaCl溶液的pH不變,B錯誤;放電時,負極反應為Na3Ti2(PO4)3-2e-═NaTi2(PO4)3+2Na+,正極反應為Cl2+2e-═2Cl-,反應后Na+和Cl-濃度都增大,則放電時NaCl溶液的濃度增大,C正確;充電時陽極反應為2Cl--2e-═Cl2↑,陰極反應為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-═Na3Ti2(PO4)3,由得失電子守恒可知,每生成1

mol

Cl2,電極a質量理論上增加23

g·mol-1×2

mol=46

g,D錯誤。6.全釩液流儲能電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能系統(tǒng)(工作原理如圖,電解液含硫酸)。該電池負載工作時,左罐顏色由黃色變?yōu)樗{色。下列說法錯誤的是(

)A.該電池工作原理為B.a和b接用電器時,左罐電動勢小于右罐,電解液中的H+通過離子交換膜向左罐移動C.電池儲能時,電池負極溶液顏色變?yōu)樽仙獶.電池無論是負載還是儲能,每轉移1mol電子,均消耗1mol氧化劑B題型4鋰電池與鋰離子電池7.鋰-液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲能成本低等優(yōu)點,以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化鋰[Li2Sx(2≤x≤8)]分別作兩個電極的反應物,固體Al2O3陶瓷(可傳導Li+)為電解質,其反應原理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.該電池比鈉-液態(tài)多硫電池的比能量高B.放電時,內電路中Li+的移動方向為從電極a到電極bC.Al2O3的作用是導電、隔離電極反應物D.充電時,外電路中通過0.2mol電子,陽極區(qū)單質硫的質量增加3.2gD解析

由圖分析知電極a為負極,電極b為正極,放電時,內電路中Li+從電極a移向電極b,B正確;Al2O3為固體電解質,能導電,同時將兩極反應物隔開,C正確;當外電路中通過0.2

mol

e-時,陽極區(qū)生成0.1x

mol硫,故陽極區(qū)生成硫的質量為3.2x

g,D錯誤。8.隨著各地“限牌”政策的推出,電動汽車成為汽車界的“新寵”。某品牌全電動汽車使用的是鈷酸鋰(LiCoO2)電池,其工作原理如圖,A極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質為一種能傳導Li+的高分子材料,隔膜只允許特定的離子通過,電池反應為

。下列說法不正確的是(

)A.隔膜只允許Li+通過,放電時Li+從左邊流向右邊B.放電時,正極鋰的化合價未發(fā)生改變C.充電時B作陽極,電極反應式為LiCoO2-xe-═Li1-xCoO2+xLi+D.廢舊鈷酸鋰(LiCoO2)電池進行“放電處理”讓Li+進入石墨中而有利于回收D解析

據(jù)題意分析可知,A極為負極,B極為正極,該隔膜只允許Li+