第4章 聚焦突破9 新型化学电源-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用Word(人教版)

聚焦突破9 新型化学电源 1.新型化学电源的解答步骤 （1）根据题意分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 （2）注意溶液酸碱性环境，书写正、负极的电极反应式。在水溶液中不存在，在酸性环境中转化为，在碱性环境中转化为。 （3）依据原电池原理或正、负极的电极反应式，分析判断电子、离子的移动方向，以及电解质溶液的酸碱性变化。 （4）灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 2.二次电池充放电原理分析 3.浓差电池分析的一般思路 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。电池内部，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性就越强。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。 例1 [（2024·江西卷）]我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子（如下图）。下列说法正确的是（ ） A. 电极反应为 B. 电极反应为 C. 放电过程中，通过质子交换膜从左室传递到右室 D. 处理废水过程中溶液不变，无需补加 【答案】B 【解析】由原电池中电子移动方向可知，电极为负极，转化为 和，电极反应为；电极为正极，转化为，电极反应为，错误，正确。质子交换膜只允许 通过，错误。总反应为，消耗，需补加，错误。 例2 [（2024·全国甲卷）]科学家使用研制了一种可充电电池（如下图所示）。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是（ ） A. 充电时，向阳极方向迁移 B. 充电时，会发生反应 C. 放电时，正极反应有 D. 放电时，电极质量减少，电极生成了 【答案】C 【解析】充电时,向阴极方向迁移，错误；由题意知，放电时，转化为 和，错误；放电时，电极为正极，发生的反应有，正确；放电时 电极的电极反应式为，电极质量减少 时，电路中通过 电子，故 电极有 发生反应，但 转化为 和少量，故生成的 的物质的量小于，错误。 例3 [（2022·浙江1月选考）]计是一种采用原电池原理测量溶液的仪器。如下图所示，以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的溶液，并插入电极）和另一电极插入待测溶液中组成电池，与电池的电动势存在关系：常数/。下列说法正确的是（ ） A. 如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为 B. 玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C. 分别测定含已知的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的 D. 计工作时，电能转化为化学能 【答案】C 【解析】如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应，错误；由已知“与电池的电动势 存在关系：常数/”可知，玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，错误；与电池的电动势 存在关系：常数/，则分别测定含已知 的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的，正确；计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，错误。 例4 [（2025·郑州高二月考）]“浓差电池”是一种利用物质的浓度差产生电势的装置。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。某浓差电池工作原理示意图如下。下列说法正确的是（ ） A. 电势：电极电极2 B. 装置中的离子交换膜应选用阳离子交换膜 C. 电极2的电极反应式为 D. 导线上每通过电子，负极区溶液质量减少 【答案】C 【解析】右侧铜离子浓度高于左侧，更易得到电子，因此 电极2为正极，电极1为负极，在原电池中，电势：正极 负极，故电势：电极 电极2，错误；装置中的离子交换膜应允许 自由通过，选用阴离子交换膜，错误；电极2为正极，电极反应式为，正确；导线上每通过 电子，负极区溶液中增加，从正极区转移入，故负极区溶液质量增加，错误。 【突破集训】 1．[（2022·湖南卷）]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（ ） A. 海水起电解质溶液作用 B. 极仅发生的电极反应： C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂电池属于一次电池 【答案】B 【解析】选。海水中含有大量的电解质，起电解质溶液作用，项正确；是活泼金属，为负极，则 极是正极，正极上海水中溶解的 放电，项错误；易与水反应，故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能，同时为形成闭合回路，也具有传导离子的功能，项正确；该锂 电池属于一次电池，项正确。 2．科学家报道了一种新型可充电二次电池，工作原理如下图所示。下列有关说法正确的是（ ） A. 放电时，电子由极经有机电解液流向极 B. 充电时，极的电极反应式为 C. 充电时，可用乙醇代替有机电解液 D. 电极材料的比能量： 【答案】B 【解析】选。根据题图可知，放电时，负极 上 发生失电子的氧化反应，电极反应式为，正极 上发生得电子的还原反应，电极反应式为；充电时为电解池，阴极的电极反应式为,阳极的电极反应式为。极为负极，极为正极，故放电时电子由 极经外电路流向 极，错误；充电时，极为阳极，电极反应式为，正确；能与乙醇反应，不能用乙醇代替有机电解液，错误；若 和 都失去 电子，则电极材料中消耗 的质量为,消耗 的质量为，单位质量金属放出的电能：，故比能量：,错误。 3．[（2023·辽宁卷）]某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 【答案】B 【解析】选。左侧电极为负极，电极反应为,转化为，负极质量增大，项错误；储能过程为充电过程，电能转化为化学能，项正确；放电时阳离子向正极移动，故左侧 通过质子交换膜移向右侧，项错误；放电时总反应为，故充电总反应为，项错误。 4．[（2025·郑州高二期末）]溶质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如下图所示是由电极和硝酸银溶液组成的电池,工作时,A电极的质量不断减轻。下列说法正确的是（ ） A. 此处应该用阳离子交换膜 B. B极为正极,发生氧化反应 C. 若外电路通过电子,则右侧溶液质量减轻 D. 原电池的总反应不一定是氧化还原反应 【答案】D 【解析】选。由题意可知,极为负极,极为正极,负极区 失电子发生氧化反应生成，电极反应为，浓度增大；正极区 得电子发生还原反应生成,电极反应为,浓度减小,浓差电池中溶质由高浓度向低浓度扩散,故正极区的 经过离子交换膜移向负极区,即离子交换膜应为阴离子交换膜,、项错误。若外电路通过 电子,则右侧溶液质量减轻,项错误。 5．[（2022·全国乙卷）]电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电电池（如下图所示）。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，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 【答案】C 【解析】选。充电时，由题意可知，光照时，光催化电极产生电子 和空穴，电子通过外电路转移到锂电极发生反应，光催化电极上发生反应 ，总反应为 ，因此充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，、项正确；放电时，阳离子移向正极，因此放电时，从负极穿过离子交换膜向正极迁移，项错误；放电时，正极发生还原反应，电极反应式为，项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $