专题1新型电池——化学学科发展前沿

专题1 新型电池——化学学科发展前沿 专题1 新型电池 高考真题中常以新型化学电源为载体或以电解在工业生产中的应用为背景，由题中所给装置提供信息，全面考查原电池、电解池的工作原理，离子移动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题)，正负极、阴阳极的判断，电势高低的判断，电极反应式的书写及判断，有关电化学的计算，金属的腐蚀及防护等。 锌离子电池是一种新型的可充电电池，具有高能量密度、良好的安全性、环保等特点，适合用于储能、移动电源、电动汽车等领域。目前，锌离子电池的研究主要集中在正极材料和电解液的优化方面。未来，锌离子电池有望成为电动汽车的主流电池技术之一、以下是水系锌基电池系统中不同电解质的反应类型： 1．一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O 2．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH—，工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜 B．充电时Zn电极反应式为Zn+4OH——2e—= C．放电时多孔Pd纳米片附近pH升高 D．当放电时，复合膜层间有lmolH2O解离时，正极区溶液增重23g 3．我国科学家利用电池，以水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为：。下列说法正确的是 A．放电时，为负极，发生氧化反应 B．放电时，参与反应，转移 C．充电时，通过阳离子交换膜从极移向极 D．充电时，阳极发生反应： 4．科学家发明了一种新型Zn-MnO2水介质二次电池，原理如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，正极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O B．X膜和Y膜分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，放电时中间室c(K2SO4)减小 C．充电后溶液pH由小到大的顺序：正极室<中间室<负极室 D．充电时，电池总反应为+Mn2+=Zn+MnO2+2H2O 5．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，电池工作时，复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+ 和OH-，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn-CO2电池工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．闭合K2时，Zn电极与直流电源正极相连 B．闭合K2时，Pd电极是阳极，发生氧化反应 C．闭合K1时，H+通过a膜向Pd电极方向移动 D．闭合K1时，Zn表面的电极反应式为Zn + 4OH- - 2e- = Zn(OH) 6．我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合、断开时，制氢并储能；断开、闭合时，供电。［已知与的性质相似］下列说法不正确的是 A．制氢时，太阳能转化为电能再转化为化学能 B．制氢时，X电极反应式为 C．供电时，电极发生氧化反应，移向电极 D．供电时，装置中的总反应为 7．电化学制氢是实现氢经济的重要途径。中国科学院近来提出了一种新型的可充电锌—肼()电池，采用双功能电催化剂实现了独立的析氢反应，原理如图，下列说法不正确的是 A．放电时，左侧电极反应式： B．充电时，右侧电极反应式： C．电池工作时，与可同时在右侧生成 D．放电时，每转移，可产生标况下气体 8．一种新型AC/LiMn2O4体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1:2反应合成)，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极，Li2SO4作电解液，充电、放电的过程如图所示： 下列说法正确的是 A．合成LiMn2O4的过程中可能有O2产生 B．放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+xe- = Li(1-x)Mn2O4+xLi+ C．充电时AC极应与电源正极相连 D．可以用Na2SO4代替Li2SO4作电解液 9．液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地理环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/溴液流电池作为新能源储能技术的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示： 下列说法正确的是 A．放电时，N极为负极 B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小 C．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 D．充电时，M极的电极反应式为 10．电子科技大学孙威教授首次将弱酸性的醋酸锌电解液应