【升级版】微专题34 新型高能化学电源 -备战2024年高考化学考点微专题

微专题34 新型高能化学电源 1．（2023·全国·统考高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx 下列叙述错误的是 A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 2．（2023·全国·统考高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是    A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： 1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写) 2．突破二次电池的四个角度 1．新型可充电电池 (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互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。 (3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。 ①首先应分清电池是放电还是充电。 ②再判断出正、负极或阴、阳极。 放电：阳离子→正极，阴离子→负极； 充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极； 总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。 2．燃料电池中电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况： (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式： O2＋4e－===2O2－。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式： O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式 电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结 负极 正极 1．（2022·全国·统考高考真题）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电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(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 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 2．（2022·全国·高考真题）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 1．写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。 (1)酸性介质(如H2SO4) 负极：_____________________________________________________________； 正极：_______________________________________________________________； 总反应式：__________________________________________________________。 (2)碱性介质(如KOH) 负极：__________________________________________________________________； 正极：___