2024届高三化学一轮复习 专题六微专题5 二次电池 导学案

二次电池 【必备知识】 1．二次电池(可充电电池)的有关规律 (以铅蓄电池为例) 铅蓄电池示意图 铅蓄电池介绍 铅蓄电池可放电亦可充电，具双重功能。它是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在浓度为30%的稀硫酸溶液中，两极间用橡胶或微孔塑料隔开。它在放电过程中将化学能能转化为电能，充电时，蓄电池属于电路组成中的用电器。铅蓄电池的工作原理为： Pb (s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 放电时电极反应 负极(Pb)： Pb (s)＋SO42－(aq)－2e－===PbSO4(s) (氧化反应) 正极(PbO2)：PbO2(s)＋4H+＋SO42－(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) (还原反应) 充电时电极反应 阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO42－(aq) (还原反应) 阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H+＋SO42－(aq) (氧化反应) 规律 ①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应 ②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式 ③二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正 ④放电总反应和充电总反应在形式上互逆 (但不是可逆反应) 2．常见二次电池及电极反应书写 铅蓄电池 总反应 Pb (s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极反应 正极反应 锂离子电池 总反应 Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1) 负极反应 正极反应 高铁电池 总反应 Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH 负极反应 正极反应 镍镉电池 总反应 Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 负极反应 正极反应 氢镍电池 总反应 NiO(OH)＋MH Ni(OH)2＋M 负极反应 正极反应 铁镍电池 总反应 Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2 负极反应 正极反应 【真题感悟】 1．(2022·全国乙卷)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Li2O2＝2Li＋O2 B．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 2．(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na+＋2e－＝Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　) A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的pH减小 C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g 3．(2022·辽宁卷)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1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 4．(2022·山东卷)(多选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2 ，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2 (s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材