11二次電池解題模型（原卷版）

二次電池解題模型二次電池是指當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能之后，還可以用電能使化學(xué)體系修復(fù)，然后再利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，又稱為充電電池或蓄電池。充電電池的充放電循環(huán)可達(dá)數(shù)千次到上萬次，故其相對(duì)干電池而言更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。市場(chǎng)上主要充電電池有鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸(或鉛蓄)電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池等。第一步：讀題(1)逐字逐句讀，挖掘關(guān)鍵字，排除無效信息，找到對(duì)解題有價(jià)值的信息，并作標(biāo)記。第一步：確定裝置類型放電為原電池，充電為電解池。第二步：判斷電極名稱放電時(shí)的正極為充電時(shí)間陽極，放電時(shí)的負(fù)極為充電時(shí)的陰極。第三步：寫出電極反應(yīng)放電時(shí)的正極反應(yīng)顛倒過來為充電時(shí)的陽極反應(yīng)；放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)顛倒過來為充電時(shí)的陰極反應(yīng)。第四步：分析離子移動(dòng)由生成一極向消耗一極移動(dòng)；區(qū)域【例1】(2023·河北省邯鄲市高三摸底聯(lián)考)鈦酸鋰電池由于具有體積小、重量輕、能量密度高、安全穩(wěn)定、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，在通信電源領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。其工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A．放電時(shí)，移向N極B．充電時(shí)，M極接外電源的負(fù)極C．充電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式：D．用該電池電解精煉銅，當(dāng)M、N兩極質(zhì)量變化差為時(shí)，理論上可生成精銅【答案】C【分析】【解析】A項(xiàng)，，N極為負(fù)極，吸引陰離子，所以Li+移向M極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)M極為正極，充電時(shí)為陽極，與電源正極相連，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)，N極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為，C正確；D項(xiàng)，放電時(shí)，M極質(zhì)量減少的量為L(zhǎng)ie，N極增加的量為L(zhǎng)i~e，當(dāng)兩級(jí)的質(zhì)量差為14g時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1mol，當(dāng)精煉銅時(shí)，電池轉(zhuǎn)移的電子數(shù)等于陰極增重時(shí)電子轉(zhuǎn)移數(shù)，而陰極增重的質(zhì)量為銅，銅與電子之間的關(guān)系為Cu~2e，所以增重的質(zhì)量為32g。【例2】(2022?全國(guó)乙卷)電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電LiO2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e)和空穴(h+)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e=Li+)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li+O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2+2Li++2e=Li2O2【答案】C【解析】充電時(shí)光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li++e=Li+)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)，則充電時(shí)總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li+O2，結(jié)合圖示，充電時(shí)金屬Li電極為陰極，光催化電極為陽極；則放電時(shí)金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極。A項(xiàng)，光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行充電，結(jié)合陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，充電時(shí)電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li+O2，A正確；充電時(shí)，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽極反應(yīng)與空穴有關(guān)，故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li+從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，放電時(shí)總反應(yīng)為2Li+O2=Li2O2，正極反應(yīng)為O2+2Li++2e=Li2O2，D正確；故選C。最常見的二次電池是鉛蓄電池，它由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2，負(fù)極板上覆蓋有Pb，電解質(zhì)是H2SO4溶液，總反應(yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(放電),\s\do4(===))),\s\do7(充電))2PbSO4(s)＋2H2O(l)：1．(2022?廣東選擇性考試，16改編)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3+2Na++2e=Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是()A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g2．(2022?遼寧省選擇性考試)某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)32e=NaTi2(PO4)3+2Na+B．放電時(shí)Cl透過多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過程中，NaCl溶液濃度增大3．(2021?浙江1月選考)鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是()A．?dāng)嚅_K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B．?dāng)嚅_K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd+2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)24．(2020?新課標(biāo)Ⅰ卷)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn2e+4OH=Zn(OH)42+B．放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)42+=2Zn+O2↑+4OH+2H2OD．充電時(shí)，正極溶液中OH?濃度升高5．高電壓水系鋅—有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.充電時(shí)，中性電解質(zhì)NaCl的濃度增大B.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=Zn(OH)C.充電時(shí)，1molFQH2轉(zhuǎn)化為FQ轉(zhuǎn)移2mol電子D.放電時(shí)，正極區(qū)溶液的pH增大6．(2023屆·河南省洛陽市第一高級(jí)中學(xué)高三模擬)磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，放電時(shí)的反應(yīng)為：LixC6+Li1xFeO4=6C+LiFePO4，某磷酸鐵鋰電池的切面如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，Li+脫離石墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極B．充電時(shí)的陽極反應(yīng)為L(zhǎng)iFePO4xe=Li1xFeO4+xLi+C．充電時(shí)電子從電源經(jīng)鋁箔流入正極材料D．若初始兩電極質(zhì)量相等，放電過程中當(dāng)轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子時(shí)，兩電極的質(zhì)量差為28g7．(2023屆·廣東省惠州市(惠陽中山、龍門、仲愷中學(xué))高三三校聯(lián)考)某公司推出一款鐵—空氣燃料電池，成本僅為鋰電池的，其裝置放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，M為正極B．放電一段時(shí)間，KOH溶液濃度不變C．充電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式中包括：2O3+H2O+D．放電時(shí)，K+從M移向N8．(2023屆·湖北省九師聯(lián)盟高三開學(xué)考試)如圖所示是一種可實(shí)現(xiàn)氫氣循環(huán)利用的新型電池的放電工作原理。下列說法正確的是()A．放電時(shí)，M電極的電勢(shì)低于N電極B．充電過程中Na+由右池通過交換膜向左池移動(dòng)C．放電時(shí)，N極電極反應(yīng)式為H2+2OH――2e－=2H2OD．若用鉛蓄電池作為電源充電M電極連接鉛蓄電池的鉛電極9．(2023屆·河南省TOP二十名校高三摸底考試)劉天驃教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種鋅－二茂鐵氧化還原雙極性儲(chǔ)能材料，應(yīng)用于pH中性水系液流電池，將水系有機(jī)液流電池的性能推進(jìn)到了一個(gè)新的高度。下列說法正確的是()A．放電時(shí)，電極A作負(fù)極B．放電時(shí)，Zn2+穿過離子交換膜向電極電極B遷移C．充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)為Zn2++2e=ZnD．充電時(shí)，1molZn2+過膜時(shí)，有2mol二茂鐵被還原10．(2023·湖南省部分教育聯(lián)盟高三模擬考試)我國(guó)科學(xué)家正在研究一種可充電Na－Zn雙離子電池體系(如圖)。下列說法不正確的是()A．閉合K1時(shí)，鋅電極為電池負(fù)極B．閉合K2時(shí)，裝置中的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，負(fù)極區(qū)電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加6.5gD．充電時(shí)，陽極反應(yīng)式為Na0.6MnO2xe=Na0.6xMnO2+xNa+11．(2022·廣東省六校高三第六次聯(lián)考)一種高達(dá)94.2%能