上篇专题3 选择题突破3.1 新型化学电源（PPT课件）-【创新教程】2025年高考化学大二轮专题增分方案（单选）

2025-01-13

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1.新型化学电源上篇专题三电化学下一页上一页返回导航化学上篇专题三　电化学课时作业 01 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1．化学电源认知模型 2．有机材料电池作为一种新型的电池技术，有机材料电池利用有机物作为电极材料，相较于传统的无机材料电池，具有更高的能量密度、更轻的重量以及更好的柔韧性，为电池技术的发展开辟了新的道路。有机材料电池的工作原理主要基于有机物在电化学反应中的特性。在有机材料电池中，有机物作为电极材料，通过氧化还原反应产生电流。这种反应过程中，有机物分子中的电子被抽取出来，形成负离子，而正离子则留在原来的位置。通过外部电路，电流得以产生并输送到外部设备。与此同时，正负离子的分离使得电极材料内部产生电位差，从而保持电池的电压。 3．金属－硫电池金属－硫电池工作原理以锂－硫电池为例：负极金属锂被氧化释放出锂离子和电子；锂离子和电子分别通过电解液、外部负载移动到正极；单质硫在正极被还原成放电产物硫化锂。 4．液流电池液流电池的基本装置如图所示，液流电池的正、负极电解液储罐是完全独立分离放置在堆栈外部的，通过两个循环动力泵将正、负极电解液通过管道泵入液流电池堆栈中并持续发生电化学反应，通过将化学能与电能进行相互转换作用来完成电能的储存和释放。由于液流电池的电解液为水溶液，其化学反应基本都发生在水溶液中，所以液流电池不存在任何爆炸或者发生火灾的安全隐患危险，具有相当高的使用安全性；而且其电化学极化反应相对较小，所以可以进行深度的充放电作业，循环次数多使得电池寿命更长。 5．浓差电池浓差电池，顾名思义，是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，由于浓度差导致半电池上发生的氧化还原反应程度不同，从而产生不同的电势。电解质浓差电池由两个材料相同的金属或金属微溶盐，插入浓度不同的相同电解质溶液中构成。金属电极构成的电解质浓差电池 Ag∣AgNO3　(a1)‖AgNO3(a2)∣Ag NOeq \o\al(－,3)由高浓度(右)向低浓度(左)扩散负极(A)：Ag－e－===Ag＋正极(B)：Ag＋＋e－===Ag 反应的结果是浓溶液变稀，稀溶液浓度升高，最终趋于平衡。 1．(新型Mg电池|2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电MgCO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1,3丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是(　　) A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4 B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移 D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 分析　放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由＋4价降低为＋3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极：定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。电极过程电极反应式 Mg电极放电 Mg－2e－===Mg2＋充电 Mg2＋＋2e－===Mg 多孔碳纳米管电极放电 Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4 充电 MgC2O4－2e－===Mg2＋＋2CO2↑ 解析：C　[A.根据以上分析，放电时正极反应式为Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4、负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：Mg＋2CO2===MgC2O4，故A正确；B.充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，故B正确；C.充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2＋向阴极迁移，故C错误；D.根据放电时的电极反应式Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4可知，每转移2 mol电子，有2 mol CO2参与反应，因此每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，故D正确。] 2．(铝－硫电池|2023·福建卷)一种可在较高温下安全快充的铝－硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnCleq \o\al(－,3n＋1)(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应：2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是 A．AlnCleq \o\al(－,3n＋1)含4n个Al—Cl键 B．AlnCleq \o\al(－,3n＋1)中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C．充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnCleq \o\al(－,3n＋1)浓度越高解析：D　[A.AlnCleq \o\al(－,3n＋1)的结构为所以1个AlnCleq \o\al(－,3n＋1)中含4n个Al—Cl键，A正确；B.由AlnCleq \o\al(－,3n＋1)的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，B正确；C.由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由铝离子得到3 mol电子，所以至少转移3 mol电子，C正确；D.由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多，所以n值大的AlnCleq \o\al(－,3n＋1)浓度越高，D错误。] 可充电电池工作原理分析流程 3．(液流电池|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溶液浓度增大解析：A　[A.放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；B.放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C.放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；D.充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误；故选A。] 4．(双选)(浓差电池|2023·山东卷)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响解析：CD　[A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误； C. 左侧负极反应式是Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正确；D.NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。] 1．(生物质电池|2024·九省联考)某生物质电池原理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是(　　) A．放电时，正极电极反应为： INCLUDEPICTURE"A148.TIF" ＋H2O－2e－===＋2H＋ B．放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH C．充电时，K＋通过交换膜从左室向右室迁移 D．充电时，阴极电极反应为：＋2H2O＋2e－===＋2OH－解析：D　放电时，负极发生氧化反应， INCLUDEPICTURE"A148.TIF" 转化为，所以放电时，Rh/Cu是负极。充电时，Rh/Cu是阴极。放电时，负极糠醛发生氧化反应生成，故A错误；放电时，正极得电子，Co0.2Ni0.8OOH转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，故B错误；充电时，阳离子向阴极移动，充电时，Rh/Cu是阴极，K＋通过交换膜从右室向左室迁移，故C错误；充电时，Rh/Cu为阴极，糠醛发生还原反应生成，阴极电极反应式为＋2H2O＋2e－===＋2OH－，故D正确。] 2．(新型有机燃料电池|2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是(　　) A．充电时，b电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的正极连接b电极 C．放电时，①区溶液中的SOeq \o\al(2－,4)向②区迁移 D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 解析：B　[ 放电时，电极材料转化为极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是电极，①为酸性溶液是二氧化锰电极，充电时，b电极上得电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B错误；放电时①区溶液多余的SOeq \o\al(2－,4)向②区迁移，C正确；放电时a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。] 3．(Li电池)LiFeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(　　 ) A．Li为电池的负极，发生还原反应 B．电池工作时，Li＋向负极移动 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－ D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好解析：C　[ A项，由eq \o(Li,\s\up6(0)) ―→eq \o(Li2S,\s\up6(＋1 　))发生氧化反应可知，Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子(Li＋)移向正极；D项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。] 4．(液流电池|2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是(　　) A．放电时，N极为正极 B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小 C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过解析：B　[A项，由题意可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B项，由分析可知，放电或充电时，左侧贮液器和右侧贮液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；C项，由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，故C正确；D项，由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。] 5．(浓差电池|2019·浙江卷)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．右边吸附层中发生了还原反应 B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O C．电池的总反应是2H2＋O2===2H2O D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClOeq \o\al(－,4)向左移动解析：C　[A. 右边吸附层中发生了还原反应，A正确；B. 氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，B正确；C. 没有氧气参与反应，C不正确；D. 电解质溶液中Na＋向右边的正极移动，ClOeq \o\al(－,4)向左边的负极移动，D正确。] $$

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