专题突破22 新型电池的分析-【尖子生系列】2023-2024学年高二化学同步重难点专题突破（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年 选择性必修1(人教版2019) 第四章 化学反应与电能 新型电池的分析 1 新型电池的试题分析 1.新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断。 (1)新型电池放电。 ①若给出新型电池的装置图:先找出电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂;再结合电解质确定出还原产物和氧化产物;最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式:先分析总反应式中各元素化合价的变化情况,找出氧化剂及其对应的还原产物,还原剂及其对应的氧化产物,最后考虑电解质是否参加反应,判断电极反应式的正误。 2 (2)新型电池充电。 ①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。 ②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。 2.有关计算的根本依据就是电子得失守恒。 上图中,装置甲是原电池,装置乙 是电解池,若电路中有0.2 mol电 子转移,则Zn溶解6.5 g,Cu电极上 析出H2 2.24 L(标准状况),Pt电极 上析出Cl2 0.1 mol,石墨电极上析 出Cu 6.4 g。甲池中H+被还原,产 生H2,负极Zn被氧化生成ZnSO4,溶液pH变大;乙池中是电解CuCl2溶液,电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 3 【典型例题1】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)。 A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料 电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔 碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x══2Li+(1- )O2 D 4 解析:放电时,该电池中锂作负极,多孔碳材料作正极,A项错误;放电时,外电路电子由负极流向正极,即由锂电极流向多孔碳材料电极,B项错误;充电时,锂电极作阴极,多孔碳材料电极作阳极,电解质溶液中Li+应向锂电极区移动,C项错误;充电反应与放电反应相反:Li2O2-x══2Li+(1- )O2,D项正确。 5 【典型例题2】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8══8Li2Sx(2≤x≤8)。 6 下列说法错误的是(　　)。 A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-══3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料质量减小0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 答案:D 7 解析:原电池内电路中阳离子移向正极,根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li+移动方向可知,电极a为正极,正极发生还原反应,由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应,A项正确;电池工作时负极反应式为Li-e-══Li+,当外电路中流过0.02 mol电子时,负极消耗Li 0.02 mol,其质量为0.14 g,B项正确;石墨烯具有良好的导电性,可以提高电极a的导电能力,C项正确;电池充电时为电解池,此时电解总反应为8Li2Sx 16Li+xS8(2≤x≤8),Li2S2的量会越来越少,D项错误。 8 提升1．新型电池的正、负极的判断 由反应物、反应产物或反应方程式，根据元素的常规价态去判断即可： 特别提醒： 判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。 9 10 提升2．新型电池的电极反应式书写步骤 第一步：分析物质得失电子情况，据此确定正极、负极上发生反应的物质。 第二步：分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。 第三步：写出比较容易书写的电极反应式。 第四步：若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 11 提升3．新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断 (1)新型电池放电 ①若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的电极反应式的正误。 ②若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。 12 【例题1】　(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　) A．Zn为电池