专题6 第31讲 新型化学电源的分类突破(教参)-【名师导航】2024年高考化学一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

第31讲　新型化学电源的分类突破 (能力课) 　1．了解新型燃料电池和二次电池的电极判断、电极反应、电子和离子的移动方向等。　2．了解协同电池和浓度差电池的原理及有关反应式书写等。 　新型燃料电池与二次电池 1．新型燃料电池——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。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(一般为氧气)在正极得到电子被还原再与质子结合成水。 [示例]　微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。电池工作示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。 ①a极为负极：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋ ②b极为正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③总反应为CH3COO－＋2O2＋H＋===2CO2↑＋2H2O 2．新型二次电池 [示例]　如图是一种最新研制的聚合物锂电池，a极为含有Li、Co、Ni、Mn、O等元素组成的混盐，电解质为一种能传导Li＋的高分子复合材料，b极为镶嵌金属锂的石墨烯材料，反应原理为LixC6＋Li3－xNiCoMnO6C6＋Li3NiCoMnO6。 ①放电 b为负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6； a为正极：Li3－xNiCoMnO6＋xe－＋xLi＋===Li3NiCoMnO6。 ②充电 b为阴极：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6， a为阳极：Li3NiCoMnO6－xe－===Li3－xNiCoMnO6＋xLi＋。 1．(2022·泰州检测)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，可获得电能，同时实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法不正确的是(　　) A．a极电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．b极为正极 C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 D．当电路中转移2 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g D　[据题图可知，a极上CH3COO－转化为CO2和H＋，C元素被氧化，所以a极为原电池的负极，则b极为正极。A.a极为负极，CH3COO－失电子被氧化成CO2和H＋，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，故A正确；B.由以上分析可知b极为正极，故B正确；C.为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故C正确；D.当电路中转移1 mol电子时，根据得失电子守恒可知，海水中会有1 mol Cl－移向负极，同时有1 mol Na＋移向正极，即除去1 mol NaCl，质量为58.5 g，则转移2 mol电子时，模拟海水理论上除盐117 g，故D错误。] 2．(2022·无锡检测)中国新能源汽车处于世界领先地位，某品牌电动汽车使用三元锂电池，总反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6LiNixCoyMnzO2＋6C 。如图是工作原理，隔膜只允许X离子通过，汽车加速时，电动机提供推动力，减速时，发电机将多余能量转化为电能储存。下列说法错误的是(　　) A．减速时，电池充电；加速时，电池放电 B．加速时，电子的方向为甲电极→电动机→乙电极 C．减速时，乙电极的反应为LiNixCoyMnzO2＋ae－===Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋ D．加速时，X离子由甲经过隔膜向乙移动 C　[放电过程中Li1－aNixCoyMnzO2得电子结合a个Li＋生成LiNixCoyMnzO2，电极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCoyMnzO2，LiaC6失电子生成6C和aLi＋，电极反应式为LiaC6－ae－===aLi＋＋6C。充电时LiNixCoyMnzO2失去a个Li＋生成Li1－aNixCoyMnzO2，电极反应式为LiNixCoyMnzO2－ae－=== Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋，C得到ae－生成LiaC6，电极反应式为6C＋ae－＋ aLi＋===LiaC6。A.减速时发电机将多余的能量转化为电能储存，减速时电池充电，加速时电动机提供推动力，电池放电，A正确；B.加速时LiaC6放电，电子从甲电极经过电动机到乙电极，B正确；C.减速时，乙电极的反应为LiNixCoyMnzO2－ae－===Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋，C错误；D.加速时，乙电