专题三 知识区间一 (选择题)二 新型化学电池分析（课件PPT）-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，双选版）

高三二轮专题复习高效讲义 化 学 高三二轮专题复习高效讲义 化 学 1 专题三 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应原理 2 知识区间一 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应与能量变化 3 一、常以选择题形式考查的学习任务群 (二)　新型化学电池分析 课下巩固检测练（十七） 新型化学电池分析 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 谢谢观看 高考真题导向 1.(2024·全国卷甲)科学家使用δ­MnO2研制了一种MnO2­Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　) A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH [点拨]根据原电池工作原理，分析可充电电池的示意图可知： 解析：选C。充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2+＋2e－===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D不正确。 2．(2024·安徽高考)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn­TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为：＋Zn Zn2+＋3I－ C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn­TCPP D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 解析：选C。标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，Zn­TCPP为正极，电极反应式为＋2e－===3I－，则电池总反应为Zn＋ Zn2+＋3I－，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2+＋2e－===Zn，Zn2+来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn－2e－===Zn2+知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。 解题必备知能 突破新型化学电池 (1)明确题目考查的是不是原电池，是不是可充电电池，清楚哪些是放电过程(关联原电池原理)，哪些是充电过程(关联电解原理)，哪些是前置反应(发生在电化学过程之前的反应)或后续反应(发生在电化学过程之后的反应)。 (2)解决原电池反应问题注意关联氧化还原反应的有关理论，进行有关电化学计算一般要关联得失电子守恒。 (3)分析电池放电题型时，要弄清楚题目所涉及的时间(放电前、放电过程中、放电一段时间后)和地点(电极周围、电极区、整个溶液)。 (4)分析某一区域溶液质量的变化时，要分析起始状态如何、反应过程中发生的电极反应(或总反应)是什么、“走”了什么物质、“来”了什么物质、最终状态如何。 (5)正极反应的一般书写形式为氧化剂＋ne－===还原产物，负极反应的一般书写形式为还原剂－ne－===氧化产物，氧化产物、还原产物具体以什么形式存在，需要结合体系环境确定。 题组跟进演练 1.(2023·河北张家口一模)利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是(　　) A．熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2- B．工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极 C．工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确 D．相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高 解析：选D。氧气在反应中得到电子发生还原反应，则参比电极作正极，氧气得电子转化为O2-，负极O2-失电子生成氧气，电子由负极经外电路流向正极，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递O2-，A正确，B正确；负极氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确；两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，则相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误。 2．(2024·江西等级考适应性测试)水系Zn­CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B．充电时，OH－从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应 C．放电时，催化电极上的反应为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O D．充电时，Zn电极上的反应为Zn2+＋2e－===Zn 解析：选C。充电时，Zn作为阴极，双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，氢离子移向阴极，电极反应式为＋4H＋＋2e－===Zn＋4H2O，催化电极为阳极，双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，氢氧根移向阳极，电极反应式为CO＋2OH－－2e－===CO2＋H2O。 3．(双选)(2024·辽宁模拟预测)一种SnBr2­Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含SnBr2； ③盐的水解忽略不计。 下列说法正确的是(　　) A．充电时，Ⅱ室中Br－向Ⅰ室迁移 B．充电时，N极电极反应式为Br2＋2e－===2Br－ C．X膜为阴离子交换膜，Y膜也为阴离子交换膜 D．放电时，Ⅲ室中电路上转移a mol电子，此时Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)＝1∶4，则起始时Ⅰ室中含有2.5a mol SnBr2 解析：选CD。由图可知，放电时Sn2+在M极失去电子生成Sn4+，即SnBr2转化为SnBr4，M极是负极；为了维持电荷守恒，NaBr溶液中的溴离子要通过X膜进入Ⅰ室，X膜为阴离子交换膜；Ⅲ室中Br2在N极得到电子生成溴离子并转移到Ⅱ室，则N极为正极，Y膜为阴离子交换膜。充电时，N极为阳极，M极为阴极，阴离子向阳极迁移，A项错误；充电时，N极电极反应式为2Br－－2e－===Br2，B项错误；X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C项正确；设起始时Ⅰ室n(SnBr2)＝x mol，，x＝2.5a，D项正确。 1．(2023·山西吕梁二模)液流电池是利用液态电解质的可逆氧化还原电化学反应实现循环的能量存储和释放，其工作原理如图所示，全钒液流电池体系C(m+1)＋为V3+, Cm＋为V2+, An＋为，A(n-1)＋为VO2+，下列说法正确的是(　　 ) A．电池工作过程中电子由双极板流向集流板 B．放电时正极反应式为＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O C．液流电池的总反应为VO2+＋V3+＋H2O ＋V2+＋2H＋ D．电池充电时，阳极区附近溶液的pH增大 解析：选B。放电时，正极＋e－＋2H＋===VO2+＋H2O，负极V2+－ e－===V3+，集流板为负极，双极板为正极，电子由负极移动到正极，则由集 流板流向双极板，A错误、B正确；总电极反应式为＋V2+＋2H＋ VO2+＋H2O＋V3+，C错误；充电时，阳极发生反应VO2+＋H2O－＋2H＋，氢离子浓度增加，pH减小，D错误。 2．(2024·广东名校一模联考)一种镁/海水燃料电池处理海水富营养化的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Mg作原电池的正极 B．放电时向气体扩散电极移动 C．反应初始阶段产生的是Mg(OH)2，后期会产生MgNH4PO4沉淀 D．气体扩散电极发生的电极反应：O2＋＋2H2O＋4e－===4NH3·H2O 解析：选D。镁/海水燃料电池工作时，Mg发生失电子的反应生成Mg2+，故作负极，A错误；原电池工作时，Mg电极为负极，气体扩散电极为正极向正极移动向负极(Mg电极)移动，B错误；反应初始阶段Mg2+与(NH4)3PO4反应生成MgNH4PO4沉淀，后期向正极移动，溶液碱性增强，生成Mg(OH)2沉淀，C错误；原电池工作时，Mg电极为负极，气体扩散电极为正极，正极上O2得电子生成OH－，与迁移过来的结合生成NH3·H2O，则正极反应式为O2＋＋2H2O＋4e－===4NH3·H2O，D正确。 3．“热电池”在航空航天领域有广泛应用。某热电池工作原理如图所示，电池放电时，1 mol FeS2完全反应时转移4 mol电子。下列说法错误的是(　　 ) A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极 B．负极质量减少27 g时理论上有3 mol阴离子向负极迁移 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2- D．如果用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变化 解析：选B。观察题图可知，锂铝合金电极为负极，二硫化亚铁电极为正极，电池放电时，电子由负极流出，经外电路流向正极，A正确；锂比铝活泼，放电时锂优先发生氧化反应，Li－e－===Li＋，n(Li)＝n(e－)＝≈4 mol，B错误；锂硅合金作负极，仍然是锂发生氧化反应，D正确。 4．(双选)(2023·辽宁鞍山二模)甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池，提供电能的同时可以获得烧碱，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．CEM隔膜为质子交换膜 B．甲为电池负极，电极反应为：HCOO－－ e－＋H2O===H2CO3＋H＋ C．电池在工作时，乙极附近溶液pH增大 D．单位时间内甲极产生的H2CO3与乙极消 耗的O2物质的量之比为2∶1 解析：选CD。该装置同时可以获得烧碱，则钠离子应与氢氧根离子结合，若为质子交换膜(只允许氢离子自由通过)，则钠离子与正极生成的氢氧根离子不能接触，无法得到NaOH，A错误；由装置信息可知乙电极上氧气得电子，则甲电极上HCOONa失电子生成碳酸，电极反应为：HCOO－－2e－＋H2O===H2CO3＋H＋，B错误；电池在工作时，乙极发生反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电极附近溶液氢氧根离子浓度增大，pH增大，C正确；由电极反应可知转移4 mol电子正极消耗1 mol氧气，负极生成2 mol碳酸，则单位时间内甲极产生的H2CO3与乙极消耗的O2物质的量之比为2∶1，D正确。 5．(2024·湖南长沙三模)某课题组利用一种“蓝”石墨电极(Li3P基固态电解质界面膜)，实现了锂离子电池的极速充电和长循环寿命，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．充电时，Li＋通过固态电解质向N极移动 B．放电时，M极的电极电势比N极高 C．充电时，M极发生的电极反应为xLi＋＋C＋xe－===LixC D．当电路中通过1 mol电子时，理论上两电极的质量变化差为7 g 解析：选C。由图可知，M为负极或阴极，N为正极或阳极。充电时，Li＋向阴极(M极)移动，A错误；放电时，正极电极电势高，M极的电极电势比N极低，B错误；充电时，阴极电极反应式为xLi＋＋C＋xe－===LixC，C正确；当电路中通过1 mol电子时，发生反应的Li＋为1 mol，理论上两电极的质量变化差为14 g(正负两极质量一增一减)，D错误。 6．(2024·广西柳州三模)利用微生物处理有机废水可获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(　　) A．正极反应为2H＋＋2e－===H2↑ B．该电池不能在高温环境下工作 C．电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动 D．当a电极产生44 g气体时，理论上转移2 mol电子 解析：选D。该装置为原电池，有机废水中的CH3COO－在a极上发生失电子的氧化反应生成CO2，则a极为负极，电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，b极为正极，酸性条件下，H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na＋通过隔膜2移向b极、Cl－通过隔膜1移向a极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜。当电路上通过8 mol电子时，负极上产生2 mol CO2，当a电极产生44 g气体时，即产生1 mol CO2，理论上转移4 mol电子，D错误。 7．(2024·湖北武汉模拟)一种以对苯二甲酸二钠复合材料和硬碳(多孔形态，化学式为C)为电极材料的有机钠离子电池，其内部结构如下图所示，放电时，a电极发生如下变化： 下列说法错误的是(　　) A．放电时，a电极电势高于b电极 B．充电时，Na＋向b电极移动 C．充电时，b电极的电极反应式为C＋xNa＋＋xe－===NaxC D.用该电池为一个60 200 mAh的充电宝充满电，a电极质量增加82.8 g(1 mAh＝3.6 C，一个电子的电量e－＝1.6×10-19 C，NA为6.02×1023 mol-1) 解析：选D。放电时，由a电极发生的变化知Na＋移向a电极，a电极为正极，b电极为负极，a电极电势高于b电极，A正确；充电时，a电极为阳极，b电极为阴极，Na＋向阴极移动，B正确；充电时，b电极为阴极，电极反应式为：C＋xNa＋＋xe－===NaxC，C正确；放电时a电极为正极，电极方程式为：＋2e－＋2Na＋===，a电极质量增加82.8 g时，参与反应的n(Na＋)＝＝3.6 mol，转移3.6 mol电子，则充入电量为＝9.632×104 mAh，D错误。 8．(2024·四川成都模拟)钙钛矿太阳能电池被称为第三代太阳能电池，图一是钙钛矿太阳能电池的工作示意图，图二是该电池作电源电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸的工作示意图。下列说法错误的是(　　) A．C电极接钙钛矿太阳能电池的B极 B．D电极发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ C．图二中的离子交换膜Ⅰ为质子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜 D．当太阳能电池有9 mol电子转移时，Cr棒上增重的质量为156 g 解析：选C。据钙钛矿太阳能电池的工作原理图可知，电子从B极流出，说明B极为负极，A极为正极，图二为电解池，由该装置可电解酸性硫酸铬溶液获取铬单质和硫酸可知，C极为阴极，电极反应式为Cr3+＋3e－===Cr，D极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。电解池的阴极接电源的负极，由钙钛矿太阳能电池的工作原理图可知，B极为负极，故C电极接钙钛矿太阳能电池的B极，A正确、B正确；电解池中，阴离子移向阳极，则离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，D电极为阳极，产生H＋，阳离子移向阴极，故离子交换膜Ⅱ为质子交换膜，C错误；当太阳能电池有9 mol电子转移时，根据得失电子守恒可知，Cr棒上有3 mol Cr单质生成，则增重的质量为52 g·mol-1×3 mol＝156 g，D正确。 9．(双选)(2023·浙江金华模拟)我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料——Cu3(PO4)2的水系双离子电池，该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　 ) A．充电时，电极a应接电源的正极 B．放电时，若电极a得到6.4 g Cu和1.44 g Cu2O，则电路中转移0.22 mol电子 C．充电时，电极b的电极反应式为Na0.44－xMnO2＋xNa＋－xe－===Na0.44MnO2 D．第2次放电时，溶液碱性逐渐减弱 解析：选CD。放电时a电极上Cu3(PO4)2得到电子发生还原反应最终生成铜，a为正极，则b为负极，充电时电极a为阳极，应接电源的正极，A正确；放电时，电子转移情况为：Cu～2e－、Cu2O～2e－，若电极a得到6.4 g Cu(为0.1 mol)和1.44 g Cu2O(为0.01 mol)，则电路中转移0.1 mol×2＋0.01 mol×2＝0.22 mol电子，B正确；充电时，电极b为阴极，Na0.44－xMnO2得到电子发生还原反应生成Na0.44 MnO2，电极反应式为Na0.44－xMnO2＋xNa＋＋xe－===Na0.44 MnO2，C错误；第2次放电时，Cu2O得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－，溶液碱性逐渐增强，D错误。 $$