第9章 热点专攻12 新型化学电源及分析（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·化学

该高中化学高考复习课件聚焦“新型化学电源”专题，依据高考评价体系梳理液流电池、浓差电池、锂电池与锂离子电池三大核心考点，明确电极判断、反应式书写、离子移动等考查要求，通过近五年高考真题分析归纳选择题为主的常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+素养导向”，如以2022广东卷氯流电池为例，通过放电充电反应互逆性分析培养科学思维，结合全铁液流电池离子移动判断强化化学观念。设“易错点警示”如隔膜类型判断，帮助学生掌握电极反应式书写技巧，教师可依托真题解析精准把握命题趋势，实现高效复习。

热点专攻12　新型化学电源及分析 热 点 精 讲 热 点 精 练 目录索引 热 点 精 讲 近几年高考中的新型电池种类繁多,“浓差电池”“液流电池”“锂离子电池”等新型电池常以选择题的形式呈现。解答这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及其工作原理,其次会判断正、负极或阴、阳极,以及会书写电极反应式等。 1.液流电池 液流电池通常由电堆单元、电解质溶液、电解质溶液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成,是利用正、负极电解质溶液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。 (1)判断放电时电池的正极和负极:依据物质转化中元素化合价的变化,或离子的移动方向(电流的流向)等。 (2)结合原电池原理,确定正极、负极的反应,判断电极区(或整个电解质溶液)的变化等。 (3)根据放电、充电时电极反应的互逆性,推测充电时电极反应及变化等。 2.浓差电池 浓差电池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氧化还原反应的程度不同,从而产生不同的电势。 (1)结合目的及离子的定向移动判断离子交换膜的种类,确定是阳离子交换膜、阴离子交换膜还是质子交换膜等。 (2)判断电池的正、负极:两侧半电池中的特定物质存在浓度差,离子是由“高浓度”区移向“低浓度”区,阴离子移向负极,阳离子移向正极。 (3)结合原电池的工作原理,确定正极、负极的电极反应式,判断电极区(或电解质溶液)的pH变化等。 3.锂电池与锂离子电池 (1)锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+,负极反应为Li-e-══Li+,负极生成的Li+经过离子导体定向移动到正极。 (2)锂离子二次电池 ①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理,替代了传统的“氧化—还原”原理;在两极形成的电势差的驱动下,Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 ②锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-══LixC6;放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程:LixC6-xe-══C6+xLi+。 ③锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物,目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 热 点 精 练 题组1　液流电池 1.(2025·山东卷改编)全铁液流电池工作原理如图所示,两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是(　　) A.隔膜为阳离子交换膜 B.放电时,a极为正极 C.充电时,隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小 D.理论上,Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加2 mol C 解析:分析图示电池装置,a极区阳离子为Fe2+,b极区阳离子为Fe3+/Fe2+,为防止Fe3+与Fe直接接触反应,两者需分置于不同电极区,故a极为负载铁的石墨电极,b极为石墨电极。放电时a极为负极,电极反应为Fe-2e-══Fe2+;b极为正极,电极反应为Fe3++e-══Fe2+。充电时a极为阴极,电极反应为Fe2++2e-══Fe;b极为阳极,电极反应为Fe2+-e-══Fe3+,电池总反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。 为防止Fe3+透过隔膜进入a极区与负载铁的石墨电极直接反应,隔膜应选用阴离子交换膜,故A错误。放电时a极电极反应为Fe-2e-══Fe2+,a极为负极,故B错误。充电时,a极区Fe2+转变为Fe,b极区Fe2+转变为Fe3+,隔膜两侧的Fe2+浓度均减小,故C正确。根据电池总反应式,理论上,放电时Fe3+每减少1 mol,Fe2+总量相应增加1.5 mol,故D错误。 2.(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 解析:由充电时电极a的反应可知,充电时电极a发生还原反应,电极a是阴极,则电极b是阳极,A错误;放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-══ NaTi2(PO4)3+2Na+,正极反应为Cl2+2e-══2Cl-,反应后NaCl溶液的pH不变,Na+和Cl-浓度都增大,则放电时NaCl溶液的浓度增大,B错误、C正确;充电时阳极反应为2Cl--2e-══Cl2↑,阴极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-══ Na3Ti2(PO4)3,由得失电子守恒可知,每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,电极a的质量理论上增加46 g,D错误。 题组2　浓差电池 3.由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池为浓差电池,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 解析:充电前,左右两池电解质溶液的浓度相同,该电池两电极不存在电势差,A错误;充电时,Y电极为阳极,发生电极反应:Ag-e-══Ag+,X电极为阴极,发生电极反应:Ag++e-══Ag,充电一段时间后,左池溶液浓度小于右池,放电时,电子由溶液浓度较小的一极通过外电路流向浓度较大的一极,则X是负极、Y是正极,右池中的N通过离子交换膜移向左池,B正确、D正确;充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,X电极生成0.1 mol Ag,Y电极消耗0.1 mol Ag,所以两电极的质量差为21.6 g,C正确。 4.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 解析:如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极为负极,负极发生氧化反应而不是还原反应,A错误;已知pH与电池的电动势E存在关系:pH=,则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化,B错误;根据pH=,则分别测定含已知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,C正确;pH计工作时,利用原电池原理,则化学能转化为电能,D错误。 题组3　锂电池与锂离子电池 5.(2025·浙江1月选考卷)一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为Li2O和Li2O2,随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是(　　) A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率 B.充放电时,Li+优先于K+通过固态电解质膜 C.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区O2-转化为 D.充电时,锂电极接电源负极 C 解析:Li-O2电池放电时,锂电极为负极,发生反应:Li-e-══Li+,多孔功能电极为正极,低温时发生反应:O2+2e-══,随温度升高Q增大,正极区转化为O2-,电池总反应为O2+2Li Li2O2或O2+4Li 2Li2O,充电时有Li+参与,因此熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率,A正确;Li+比K+的半径小,充放电时,Li+优先于K+通过固态电解质膜,B正确;由上述分析可知,放电时,随温度升高Q增大,正极区转化为O2-,C错误;充电时,锂电极为阴极,连接电源负极,D正确。 6.利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出石墨烯电池,电池反应为LixC6+Li1-xCoO2 C6+LiCoO2,其工作原理如图。下列关于该电池的说法不正确的是(　　) A.该电池若用隔膜,可选用阳离子交换膜 B.对废旧的该电池进行“放电处理”,让Li+从石墨烯中脱出有利于回收 C.放电时,正极的电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-══LiCoO2 D.充电时,电路中每转移1 mol e-,石墨烯电极的质量增加7x g D 解析:该电池通过锂离子定向移动导电,该电池若用隔膜,可选用阳离子交换膜,A正确;石墨烯是负极,放电时,阳离子向正极移动,Li+从石墨烯中脱出有利于回收,B正确;放电时,正极得电子发生还原反应,电极反应式为 Li1-xCoO2+xLi++xe-══LiCoO2,C正确;充电时,电路中每转移1 mol e-,有1 mol Li+进入石墨烯电极,石墨烯电极的质量增加7 g,D错误。 $