高中化学人教版选择性必修1第一、二节　复习课　第1课时　新型化学电源工作原理的分析课件

第四章第一、二节复习课第1课时新型化学电源工作原

理的分析1.掌握二次电池充放电过程的分析思路(重、难点)。2.了解常见新型化学电源的种类。学习目标目标一二次电池的充放电原理目标二常考新型化学电源内容索引二次电池的充放电原理

一1.(2021·浙江6月选考，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－===LiCoO2√由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有amolLi＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2

Si＋LiCoO2，D说法正确。2.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)

ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区√该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知，该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。二次电池题目的解答思路归纳总结返回常考新型化学电源

二类型一浓差电池1.(2022·浙江1月选考，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＝

。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√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；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝

，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＝

，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，则化学能转化为电能，D错误。2.某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是A.Cu(2)极发生还原反应B.Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移C.放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变D.当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1mol·L－1时，该电池停止放电√Cu(1)极附近硫酸铜溶液浓度大于Cu(2)极，故Cu(1)极的电解质溶液浓度降低，即Cu(1)极为正极，Cu(2)极为负极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A项错误；Cu(1)极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，为了维持电荷平衡，

通过膜1向右迁移，B项错误；理论上两膜之间的硫酸铜溶液浓度保持不变，C项正确；理论上正、负两极硫酸铜溶液浓度均为0.55mol·L－1时，该电池停止放电，D项错误。类型二电催化剂(电子传递体)电池3.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用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H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.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√由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===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，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===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。4.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如图所示。下列说法不正确的是A.放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B.放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD.整个反应过程中，铜相当于催化剂√由题中装置图和放电时总反应可知，放电时Li为负极，Cu为正极，阳离子向正极移动，A项正确；放电时，负极Li失电子转化成Li＋，B项错误；结合题中装置图可知，通入空气时，铜被腐蚀，生成Cu2O，C项正确；铜被腐蚀生成Cu2O，放电时Cu2O又被还原成Cu，所以整个反应过程中Cu相当于催化剂，D项正确。类型三太阳能转化电池5.(2022·全国乙卷，12)Li-O2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Li-O2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√充电时为电解池，由题目信息知，光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，因此，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，A、B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时，电池总反应为2Li＋O2===Li2O2，则正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。6.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性√由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。类型四液流储能电池7.(2022·辽宁，14)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√放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，则放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；正极电极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，放电时每转移1mol电子，理论上CCl4释放0.5molCl2，故C错误；充电过程中，阳极电极反应：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。类型五金属二次电池8.镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是A.放电时b极为正极B.放电时a极的反应：Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2C.充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极D.用该电池提供的电能电解饱和食盐水，当电路中通过0.2mole－，

阴极生成0.