高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第24講 新型電池 膜電池 課件

第24講

新型電池膜電池一、多池串聯(lián)模型外接電源與電解池的串聯(lián)原電池與電解池的串聯(lián)正接正，負(fù)接負(fù)陰陽交替轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等【例】如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列關(guān)于該裝置工作時的說法正確的是A.該裝置工作時，Ag電極上有氣體生成B.甲池中負(fù)極反應(yīng)式為N2H4－4e－===

N2＋4H＋C.甲池和乙池中溶液的pH均減小D.當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時，乙池中理

論上最多產(chǎn)生6.4g固體√【例】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。(1)電源中X為直流電源的______極。負(fù)(2)pH變化：A________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B________，C________。增大減小不變(3)通電5min時，B中共收集224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_______________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。0.025mol·L－1(4)常溫下，若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為______(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。13二、多室裝置模型（膜電池）1.離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對溶液中的離子具有選擇性透過的高分子膜2.離子交換膜的種類：陽離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜、雙極膜3.功能作用：隔離、制備、分離提純4.判斷方法根據(jù)副反應(yīng)、根據(jù)反應(yīng)的實(shí)際目的、根據(jù)電荷守恒原電池中的離子移動方向一定符合基本規(guī)律（雙極膜問題）5.兩室電解池電極反應(yīng)？總反應(yīng)？a、b、c、d分別對應(yīng)的物質(zhì)？X、Y分別對應(yīng)的物質(zhì)？離子交換膜的類似？作用？氯堿工業(yè)可以得到哪些產(chǎn)品？【2021·湖北】Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H＋濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說法錯誤的是A.電解時只允許H＋通過離子交換膜B.生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1C.電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH－的濃度增大√6.三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示。電極反應(yīng)？總反應(yīng)？物質(zhì)A為？a、b分別對應(yīng)何種離子交換膜？Aab技巧：找到電極反應(yīng)關(guān)注目標(biāo)產(chǎn)物確定離子交換膜種類【2021·廣東】鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A.工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變√7.四室電解池利用“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)電極反應(yīng)？a、b、c分別對應(yīng)何種離子交換膜？技巧：關(guān)注隔室名稱確定離子交換膜種類abc8.含單個雙極膜的電解池特點(diǎn)：在電場作用下，陰、陽離子交換膜復(fù)合層間的水解離為H＋和OH－，并分別通過陽離子交換膜和陰離子交換膜向兩極移動離子遷移方向：電解池中雙極膜產(chǎn)生的H＋移向陰極，OH－移向陽極；原電池中雙極膜中產(chǎn)生的H＋移向正極，OH－移向負(fù)極。【2023·廣東卷】用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(如圖),可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-,有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說法不正確的是()√9.含組合膜的電解池雙極膜A區(qū)B區(qū)陽極陰極雙極膜陰離子交換膜NaClH2OH2O稀鹽酸雙極膜A區(qū)B區(qū)陽極陰極雙極膜陽離子交換膜NaClH2OH2O稀NaOH溶液NaClHClNaOHA區(qū)B區(qū)C區(qū)陽極陰極雙極膜雙極膜陰離子交換膜陽離子交換膜稀鹽酸稀NaOH溶液H2OH2O三、其他新型電池1.鋰離子電池電極材料：由金屬鋰或鋰合金為負(fù)極材料，正極材料一般為含Li＋的化合物，目前已商業(yè)化的正極材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4電極反應(yīng)：負(fù)極產(chǎn)生（脫嵌）Li＋，正極產(chǎn)生（嵌入）Li＋離子導(dǎo)體：非水電解質(zhì)溶液電子導(dǎo)體：導(dǎo)線鈷酸鋰(LiCoO2)電池，其工作原理如圖，A極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應(yīng)為LixC6＋Li1－xCoO2

?C6＋LiCoO2。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(yīng)式為LiCoO2－xe－===

Li1－xCoO2＋xLi＋D.廢舊鈷酸鋰(LiCoO2)電池進(jìn)行“放電處理”讓Li＋

進(jìn)入石墨中而有利于回收√充電放電全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS8══8Li2Sx(2≤x≤8)。錯誤的是A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e-══3Li2S4B.電池工作時,外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料質(zhì)量減小0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多√2.生物燃料電池利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(

)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B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D．電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動√3.有機(jī)物電池含乙酸鈉和氯苯的廢水可以利用微化學(xué)電池除去，其原理如圖所示，下列說法正確的是√4.液流電池（循環(huán)轉(zhuǎn)化）【2022·廣東】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，可作儲能設(shè)備(如圖)。充電時電極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(zhì)量理論上增加23g√5.濃差電池濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，依據(jù)內(nèi)電路離子移動方向判斷電池的正、負(fù)極某熱再生濃差電池工作原理如圖所示，通入NH3時電池開始工作，左側(cè)電極質(zhì)量減少，右側(cè)電極質(zhì)量增加，中間A為陰離子交換膜，放電后可利用廢熱進(jìn)行充電再生。下列說法不正確的是√四、計算專題1.分析某室pH的變化：既要考慮該區(qū)(或該電極)的化學(xué)反應(yīng)，又要考慮通過“交換膜”的離子。我國科學(xué)家開發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時合成氨和對外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A.電極電勢：Zn/ZnO電極<MoS2電極B.Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－

===ZnO＋H2OC.電池工作一段時間后，正極區(qū)溶液的pH

減小D.電子流向：Zn/ZnO電極→負(fù)載→MoS2電極√2.分析某室濃度的變化：既要考慮通過“交換膜”的離子，又要考慮水作為反應(yīng)物或生成物的問題。我國科研工作者提出通過電解原理聯(lián)合制備環(huán)氧乙烷同時處理酸性含鉻廢水，其工作原理如圖所示。其中雙極膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜組成，工作時內(nèi)層H2O解離為H＋和OH－，并分別向兩極遷移。下列說法正確的是A.電極a上的電勢高于電極b上的電勢B.膜q為雙極膜中的陽離子交換膜C.工作時，NaOH溶液濃度保持不變D.每生成1molCr3＋，酸性含鉻廢水質(zhì)量理論上

增加3g√3.分析某室質(zhì)量的變化：既要考慮通過“交換膜”的離子，又要考慮電極反應(yīng)是否有物質(zhì)逃逸或沉積在電極上（溶液中的離子反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，考慮離子遷移即可）外電路通過電子的n=電解質(zhì)溶液中通過交換膜離子的n