2025版高考化学全程一轮复习第36讲新型化学电源课件

第36讲新型化学电源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及电池反应方程式。考点一考点二考点三考点四考点一考点一锂电池和锂离子电池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Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。

【教考衔接】典例1[2022·全国乙卷，12]Li­O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li­O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(

)A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2答案：C解析：根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子（Li＋）向正极迁移，C项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li＋结合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D项正确。典例2[2021·浙江6月，22]某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是(

)A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失

amolLi＋C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2

Si＋LiCoO2答案：B【对点演练】1．[2024·山东青州校际联考]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(2≤x≤8)]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bC．Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物D．充电时，外电路中通过0.2mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2g答案：D解析：由图分析知电极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0.2mole－时，阳极区生成0.1xmol硫，故阳极区生成硫的质量为3.2xg，D错误。2．[2024·湖北荆州模拟]锂电池在航空航天领域应用广泛，Li­CO2电池供电的反应机理如图所示，下列说法正确的是(

)A.X方向为电流方向B．交换膜M为阴离子交换膜C．正极的电极反应式：4Li＋

＋4e－＋3CO2===2Li2CO3＋CD．可采用LiNO3水溶液作为电解质溶液答案：C解析：Li为原电池的负极，电子从Li电极经导线流向CO2电极，所以X方向为电子方向，A错误；离子交换膜需要Li＋通过，所以M为阳离子交换膜，B错误；正极为CO2生成C单质，电极反应式：4Li＋＋4e－＋3CO2===2Li2CO3＋C，C正确；Li为活泼金属，能与水反应，所以该电池不能用水性电解质，D错误。

3．[2024·浙江乐清联考]某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图所示)。下列说法正确的是(

)A．该电池可以用LiCl溶液做电解质溶液B．放电时，Fe2O3做负极C．放电时，负极的电极反应式为2Li－2e－＋O2－===Li2OD．选择合适条件反应，该电池能量转化效率可达100%答案：C解析：Li为活泼金属单质，电池放电时Li为负极，据图可知被氧化为Li2O，Fe2O3为正极，被还原为Fe单质，从而被磁铁吸引。单质锂可以与水反应（类似金属钠），电解质溶液不能是水溶液，A错误；放电时Fe2O3做正极，B错误；放电时Li为负极被氧化为Li2O，电极反应为：2Li－2e－＋O2－===Li2O，C正确；电池能量转化效率不可能达到100%，D错误。考点二考点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。【教考衔接】典例[2020·山东卷，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，用下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CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B．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1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1答案：B解析：结合图示可知放电时的电极反应如下：根据上述分析可知，A项正确；该电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1mol电子时，向a极和b极分别移动1molCl－和1molNa＋，则模拟海水理论上可除盐58.5g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。电极名称电极反应负极（a极）CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋正极（b极）2H＋＋2e－===H2↑

答案：C

2．[2024·山西朔州摸底]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(

)A．X电极是负极B．Y电极上的反应式：Cm(H2O)n－4me－===mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋C．H＋由左向右移动D．有1molCO2生成时，消耗1molMnO2答案：B解析：根据装置图，X电极上MnO2转化成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）n－4me－===mCO2↑＋（n－2m）H2O＋4mH＋，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MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，建立关系式为2mMnO2～4me－～mCO2，有1molCO2生成时，消耗2molMnO2，D错误。考点三考点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。【教考衔接】典例[2022·辽宁卷，12]某储能电池原理如图。下列说法正确的是(

)A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1mol电子，理论上CCl4吸收0.5molCl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大答案：A解析：放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3－2e－===NaTi2（PO4）3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－===Cl2，A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；放电时每转移1mol电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5molCl2，C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。

答案：D

答案：C

考点四考点四浓差电池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(2)离子交换膜的作用①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。②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。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．“浓差电池”的分析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。【教考衔接】典例[2022·浙江1月，21]pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059。下列说法正确的是(

)A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(0.1mol·L－1)B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pHD．pH计工作时，电能转化为化学能答案：C解析：如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH＝（E－常数）/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝（E－常数）/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化