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微专题13　 新型电池的分类突破
第一篇　考点突破
第四部分　化学反应原理
第六章　化学反应与能量
液流电池是正、负极电解液分开、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。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极(正极)发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极(负极)发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和(或)负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。
液流循环电池
如图为全钒液流电池放电示意图：
①正极反应：＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O；
②负极反应：V2+－e－===V3+。
1．(2024·玉林模拟)一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应为
D．连接电源时，电路中每通过2NA(NA为阿伏加德罗常数的值)个电子，生成NaOH的质量为80 g
√
C　[A项，根据题图，连接负载时，电极A发生反应：，电极A发生氧化反应，电极A为负极，错误；B项，根据题图，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，错误；C项，根据题图，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极区的电极反应为，正确；D项，连接电源时，电路中每通过2NA个电子，有2 mol Na＋通过膜a进入阴极区，有 2 mol OH－通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80 g，D错误。]
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，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键，但要注意交换膜的类型确定哪种离子迁移。
浓差电池
①a极：Ag－e－===Ag＋(负极)；
b极：Ag＋＋e－===Ag(正极)。
②通过阴离子交换膜移向a极。
2．(2025·玉树模拟)电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Cu(1)的电势低于Cu(2)的电势
B．C(1)极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
C．工作时，左池从左侧经膜Ⅰ移向右侧，右池OH－从左侧经膜Ⅱ移向右侧
D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到 22.4 L标准状况下的H2(忽略溶液体积变化)
√
B　[以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，C(1)电极上，NH3转化为N2，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，C(1)电极为阳极，则C(2)电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极，Cu(1)的电势高于Cu(2)的电势，A错误，B正确。原电池中阴离子向负极迁移，则向电池负极移动，故经过阴离子交换膜Ⅰ从右侧移向左侧；电解池中阴离子向阳极迁移，故OH－经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C错误。当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加x mol Cu2+，则正极减少x mol Cu2+，当浓差电池停止放电时有：x mol＋2 L×0.5 mol·L-1＝2 L×2.5 mol·L-1－x mol，解得x＝2，则此时电路中转移电子的物质的量为2×2 mol＝4 mol，右池阴极反应式为2H2O＋2e－===＝2 mol，标准状况下其体积为＝44.8 L，D错误。]
新型二次电池的研发已成当前重要的研究课题，可以从电极材料、介质成分、交换膜等方面进行改进，但考查角度仍是原电池的基础知识。
新型二次电池
下图为全固态钠电池的工作原理：


放电时，负极(N极)反应：
Na－e－===Na＋；
正极(M极)反应：
。Na＋移向M极。
3．(2024·沈阳一模)2023年某公司发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，左边电极电势高
B．放电时，负极的电极反应式可表示为Nax＋1Cy－e－===NaxCy＋Na＋
C．充电时，电路中每转移1 mol 电子，阳极质量增加23 g
D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池
√
C　[根据题图可知，放电时，左边电极为正极，电极反应为Mn[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Fe(CN)6]，右边电极为负极，电极反应为Nax＋1Cy－e－===NaxCy＋Na＋。充电时，阳极反应为Na2Mn[Fe(CN)6]－2e－===2Na＋＋Mn[Fe(CN)6]，电路中每转移1 mol电子，阳极质量减少23 g，C错误。]
谢 谢 ！新型电池的分类突破
液流循环电池
液流电池是正、负极电解液分开、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。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极(正极)发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极(负极)发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和(或)负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。
如图为全钒液流电池放电示意图：
①正极反应：＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O；
②负极反应：V2+－e－===V3+。
1．(2024·玉林模拟)一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应为
D．连接电源时，电路中每通过2NA(NA为阿伏加德罗常数的值)个电子，生成NaOH的质量为80 g
, 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，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键，但要注意交换膜的类型确定哪种离子迁移。
①a极：Ag－e－===Ag＋(负极)；
b极：Ag＋＋e－===Ag(正极)。
②通过阴离子交换膜移向a极。
2．(2025·玉树模拟)电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Cu(1)的电势低于Cu(2)的电势
B．C(1)极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
C．工作时，左池从左侧经膜Ⅰ移向右侧，右池OH－从左侧经膜Ⅱ移向右侧
D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到 22.4 L标准状况下的H2(忽略溶液体积变化)
新型二次电池
新型二次电池的研发已成当前重要的研究课题，可以从电极材料、介质成分、交换膜等方面进行改进，但考查角度仍是原电池的基础知识。
下图为全固态钠电池的工作原理：
放电时，负极(N极)反应：Na－e－===Na＋；
正极(M极)反应：。Na＋移向M极。
3．(2024·沈阳一模)2023年某公司发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，左边电极电势高
B．放电时，负极的电极反应式可表示为－e－===NaxCy＋Na＋
C．充电时，电路中每转移1 mol 电子，阳极质量增加23 g
D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池
微专题13　新型电池的分类突破
[对点训练]
1．C　[A项，根据题图，连接负载时，电极A发生反应：2－2e-===，电极A发生氧化反应，电极A为负极，错误；B项，根据题图，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，错误；C项，根据题图，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极区的电极反应为2－2e-===，正确；D项，连接电源时，电路中每通过2NA个电子，有2 mol Na+通过膜a进入阴极区，有2 mol OH-通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80 g，D错误。]
2．B　[以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，C(1)电极上，NH3转化为N2，电极反应式为2NH3＋6OH-－6e-===N2＋6H2O，C(1)电极为阳极，则C(2)电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极，Cu(1)的电势高于Cu(2)的电势，A错误，B正确。 原电池中阴离子向负极迁移，则S向电池负极移动，故S经过阴离子交换膜Ⅰ从右侧移向左侧；电解池中阴离子向阳极迁移，故OH-经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C错误。 当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加x mol Cu2+，则正极减少x mol Cu2+，当浓差电池停止放电时有：x mol＋2 L×0.5 mol·L-1＝2 L×2.5 mol·L-1－x mol，解得x＝2，则此时电路中转移电子的物质的量为2×2 mol＝4 mol，右池阴极反应式为2H2O＋2e-===H2↑＋2OH-，则此时生成H2的物质的量为4 mol×＝2 mol，标准状况下其体积为2 mol×22.4 L·mol-1＝44.8 L，D错误。]
3．C　[根据题图可知，放电时，左边电极为正极，电极反应为Mn[Fe(CN)6]＋2Na+＋2e-===Na2Mn[Fe(CN)6]，右边电极为负极，电极反应为Nax+1Cy－e-===NaxCy＋Na+。充电时，阳极反应为Na2Mn[Fe(CN)6]－2e-===2Na+＋Mn[Fe(CN)6]，电路中每转移1 mol电子，阳极质量减少23 g，C错误。]
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