2026届高三化学一轮复习课件—新型电池

2026届高三化学一轮复习 ——新型电池 电极材料： 使用铂电极Pt或多孔性碳 负极： 通氢气（燃料） （1）酸性电解质，如H2SO4溶液 H2 - 2e－ = 2H+ O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 一、燃料电池 1、氢氧燃料电池 正极： 通氧气（氧化剂） 正极: O2 负极： 燃料H2 酸性电解质 溶液：H2SO4 H+ ①燃料电池中通入O2(或空气)的一极为正极,通入可燃物的一极为负极。 ②书写燃料电池的电极反应时,要注意电解质溶液的酸碱性,电解质溶液的酸碱性对电极反应式和总反应式都会产生影响。 嘉禾县第一中学 电极材料： 使用铂电极Pt或多孔性碳 负极： 通氢气（燃料） （2）碱性电解质，如NaOH溶液 H2 + 2OH- – 2e- = 2H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 1、氢氧燃料电池 正极： 通氧气（氧化剂） 碱性电解质 溶液： KOH 正极: O2 负极： 燃料H2 OH- 阴离子 KOH 溶液 嘉禾县第一中学 ① H2SO4溶液： 总反应式：CH4+2O2 = CO2+2H2O 正极：2O2＋8H＋＋8e－ = 4H2O 负极：CH4＋2H2O－8e－ = CO2＋8H+ 【典例】用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别通入CH4和O2，该电池的反应式： 2、甲烷燃料电池 ② KOH溶液： 总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH－ = CO32－+3H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－ = 8OH－ 负极：CH4＋10OH－－8e－ = CO32－＋7H2O C 元素的酸性产物：CO2 C 元素的碱性产物：CO32－ 介质 电池反应： 负极 正极 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O O2 + 4e- = 2O2－ 2H2 +O2 = 2H2O 2、固体燃料电池 5 【典例】一极通入CO为燃料，一极通入空气和CO2混合气体为助燃气，以Li2CO3的熔融盐作电解质的电池。 总反应式：2CO+O2 = 2CO2 正极：O2+2CO2+4e- = 2CO32- 负极：2CO+2CO32--4e- = 4CO2 4、熔融盐燃料电池 【练习】CH4-熔融碳酸盐燃料电池 总反应：CH4＋2O2 = CO2＋2H2O 正极：2O2+4CO2+8e- = 4CO32- 将太阳能转换成电能的装置 用于“神六”的太阳能电池 二、太阳能电池 太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应 2、 如图为一种微生物燃料电池结构示意图，叙述正确的是(　　) A．分子组成为Cm(H2O)n的物质 一定是糖类； B．微生物所在电极区放电时 发生还原反应； C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区； D．正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－ = Mn2＋＋2H2O。 三、微生物燃料电池 D 四、液流电池 1.(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图所示)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-═Na3Ti2(PO4)3。 下列说法正确的是(　　) A.充电时电极b是阴极 B.放电时NaCl溶液的pH减小 C.放电时NaCl溶液的浓度增大 D.每生成1 mol Cl2,电极a的质量理论上增加23 g C 每生成1 mol氯气转移2 mol电子,电极a理论上有2 mol Na+转化为Na3Ti2(PO4)3,增重46 g 2.(2024·广东韶关二模)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一,如图为碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图,以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原产物。已知:聚苯并咪唑(PBI)膜允许OH-通过。下列说法正确的是(　　) A.充电时,惰性电极连接电源的负极 B.放电过程中,当有2 mol电子转移时,负极区电解质溶液增重65 g C.充电过程中,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-═[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4- D.充电过程中,惰性电极区的溶液pH逐渐增大 D 3.(2024·山东新高考联合测评)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池,称为浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大的一极。如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流表指针偏转。下列说法不正确的是(　　) A.充电前,该电池两电极存在电势差 B.放电时,右池中的N通过离子交换膜移向左池 C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为21.6 g D.放电时,电极Y为电池的正极 A 五、浓差电池 高浓度侧的离子向低浓度侧扩散，通常通过离子交换膜进行。 4.(2022·浙江1月选考卷)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=。 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 AgCl(s)+e-═Ag(s)+Cl-(0.1 mol·L-1) 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pH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pH D.pH计工作时,电能转化为化学能 C 典题3(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2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 C 六、“金属与气体”电池 必备知识•梳理 关键能力•提升 A.a极发生还原反应 B.OH-向b极迁移 C.每转移4 mol电子,正极消耗1 mol空气 D.负极反应:Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 一种铝-空气电池放电过程如图所示,下列关于该电池放电时的说法正确的是(　　)。 D 例7：一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池,工作原理如图所示。在700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　)。 A.若A为氢气,则正极反应式为H2-2e-+O2-=H2O B.若B为氧气,则乙电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- C.若A为甲烷,则消耗32 g甲烷时,外电路中流过的电子数目为16NA D.若A为肼(N2H4),B为氧气,则电池总反应为N2H4+3O2=2NO2+2H2O C 七、新型固态电解质电池 (2)(选择性必修1·P119复习与提高T3)一种用于心脏起搏器的微型电池具有容量大、寿命长和电压稳定等特点。该电池的电极材料是石墨和锂,电解质溶液为等物质的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。这种电池的总反应为8Li+3SOCl2═6LiCl+Li2SO3+2S,则该电池的负极反应式为________________,正极反应式为_______________________________。  Li-e-═Li+ 3SOCl2+8e-═6Cl-+2S+S 解析 电池总反应式为8Li+3SOCl2═6LiCl+Li2SO3+2S,Li失去电子、化合价升高,为负极,电极反应式为Li-e-═Li+;SOCl2在正极得电子被还原生成S,同时有Li2SO3生成,电极反应式为3SOCl2+8e-═6Cl-+2S+S。 必备知识•梳理 关键能力•提升 必备知识•梳理 关键能力•提升 1.(2024·广东顺德区适应性考试)IT-MoS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e-)和空穴(h+),其制氧效果优越。原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.放电时电势:a<b B.放电时,电子流向:b电极→离子交换膜→a电极 C.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 D.放电时存在反应:2H2O+4h+(空穴)═O2↑+4H+ C 2.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时,电极b为阳极 B.充电时,阳极附近溶液的pH增大 C.放电时,负极的电极反应:Cu2S-4e-═S+2Cu2+ D.放电时,溶液中Cu2+向电极b方向迁移 C Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+,阳极附近溶液的pH减小 3.(2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn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MnO(OH)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-═MnO(OH)+OH- D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnO(OH) C 4.(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时,下列叙述错误的是(　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O2═2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0. 4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C 负极：CH4－8e－＋4CO = 5CO2＋2H2O $