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

专题三　电化学 1.新型化学电源 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 NO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[AlnCl(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．AlnCl含4n个Al—Cl键 B．AlnCl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AlnCl浓度越高 解析：D　[A.AlnCl的结构为 所以1个AlnCl中含4n个Al—Cl键，A正确；B.由AlnCl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AlnCl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：＋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，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SO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SO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 ―→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，ClO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，ClO向左边的负极移动，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$