资源简介 第一、二节提升课第1课时 新型化学电源工作原理的分析[核心素养发展目标] 1.掌握二次电池充放电过程的分析思路。2.了解常见新型化学电源的种类。一、二次电池的充放电原理1．(2023·辽宁，11)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H＋通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋答案 B解析 放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D错误。2．(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2答案 B解析 由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D说法正确。二次电池题目的解答思路二、常考新型化学电源类型一 浓差电池1．(2022·浙江1月选考，21)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pHD．pH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，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；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；pH与电池的电动势E存在关系：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。2．某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是( )A．Cu(2)极发生还原反应B．Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移C．放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变D．当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1 mol·L－1时，该电池停止放电答案 C解析 Cu(1)极附近硫酸铜溶液浓度大于Cu(2)极，故Cu(1)极的电解质溶液浓度降低，即Cu(1)极为正极，Cu(2)极为负极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A项错误；Cu(1)极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，为了维持电荷平衡，SO通过膜1向右迁移，B项错误； 理论上两膜之间的硫酸铜溶液浓度保持不变，C项正确；理论上正、负两极硫酸铜溶液浓度均为0.55 mol·L－1时，该电池停止放电，D项错误。类型二 电催化剂(电子传递体)电池3．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案 B解析 由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。4.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如图所示。下列说法不正确的是( )A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD．整个反应过程中，铜相当于催化剂答案 B解析 由题中装置图和放电时总反应可知，放电时Li为负极，Cu为正极，阳离子向正极移动，A项正确；放电时，负极Li失电子转化成Li＋，B项错误；结合题中装置图可知，通入空气时，铜被腐蚀，生成Cu2O，C项正确；铜被腐蚀生成Cu2O，放电时Cu2O又被还原成Cu，所以整个反应过程中Cu相当于催化剂，D项正确。类型三 太阳能转化电池5．(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋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：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2答案 C解析 充电时为电解池，由题目信息知，光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，因此，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，A、B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时，电池总反应为2Li＋O2===Li2O2，则正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。6．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是( )A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性答案 C解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。类型四 液流储能电池7．(2022·辽宁，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大答案 A解析 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，则放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；正极电极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。类型五 金属二次电池8．镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )A．放电时b极为正极B．放电时a极的反应：Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2C．充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极D．用该电池提供的电能电解饱和食盐水，当电路中通过0.2 mol e－，阴极生成0.2 g H2答案 B解析 根据图中信息及电子从a极转移到b极，因此放电时a极为负极， b极为正极，故A正确；根据图中负极Cd变为Cd(OH)2，则放电时a极的反应：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故B错误；充电时电流的方向：外电源正极→阳极(b极)→电解质溶液→阴极(a极)→外电源负极，故C正确；用该电池提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电路中通过0.2 mol e－，则阴极生成氢气物质的量为0.1 mol，质量为0.2 g，故D正确。原电池工作原理的新认识(1)相同的金属插入相同的电解质溶液中，由于电解质浓度不同，导致两极上氧化反应或还原反应的程度不同，可形成原电池，如浓差电池。(2)惰性电极材料也可能是原电池的正、负极，只要在电极表面能发生电子的交换就能构成原电池，能向外输出电子的电极为负极，能从电极上获取电子的为正极反应物，该电极为正极。(3)能源物质(燃料)不一定将电子直接传给负极，可能与电催化剂(电子传递体)进行电子交换，因而要特别关注催化循环中物质的变化、电子的转移方向及反应类型。(4)储能(充电)过程，不一定是电能转化为化学能，也可能是光能直接转化为化学能。(选择题1～6题，每小题3分，7～14题，每小题4分，共50分)1．新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为正极：FePO4＋ Li＋＋ e－===LiFePO4，负极：Li－e－===Li＋。下列说法正确的是( )A．充电时阳极电极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4B．放电时电池内部Li＋向负极移动C．充电时动力电池的阳极应与外接电源的正极相连D．放电时，在正极上Li＋得电子被还原答案 C解析 根据原电池的正极反应：FePO4＋ Li＋＋e－===LiFePO4可判断放电时电池内部Li＋向正极移动，Li元素的化合价未变，铁元素得到电子被还原，化合价发生变化，B、D错误。2.盐水小汽车是一款神奇的玩具，只要在小汽车尾部动力部位加几滴NaCl溶液，小汽车就可以跑动起来，其电池结构如图。下列关于该电池的说法不正确的是( )A．该电池工作时，化学能转化为电能B．锌为电池的负极，石墨为电池的正极C．正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．电解质溶液中Na＋向锌片方向移动答案 D解析 该电池工作时，构成原电池，将化学能转化为电能，A正确；锌失去电子发生氧化反应，为电池的负极，则石墨为电池的正极，B正确；空气中氧气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C正确；原电池中阳离子向正极移动，故电解质溶液中Na＋向石墨片方向移动，D错误。3．我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是( )A．该装置的总反应为H2SH2＋SB．能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”C．a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液答案 D解析 该装置发生的有关反应为H2S＋2Fe3＋===2H＋＋S＋2Fe2＋(a极区)、Fe2＋－e－===Fe3＋(a极)、2H＋＋2e－===H2(b极)，结合反应条件得到总反应H2SH2＋S，A正确；该过程中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3＋高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2＋，第二步是还原性的Fe2＋在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3＋，这两步反应循环进行，所以a极区无需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D错误。4．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。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1A．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0.1 mol电子，则右侧溶液质量减轻10.8 gD．原电池的总反应不是氧化还原反应答案 D解析 由题意知，A电极质量不断减轻，故发生反应：Ag－e－===Ag＋，则A极为负极，B极为正极，负极区Ag＋浓度增大，正极区Ag＋得电子生成Ag，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，正极区Ag＋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NO经过离子交换膜移向负极，此处离子交换膜为阴离子交换膜，A、B错误；正极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，当转移0.1 mol电子时，溶液中减少0.1 mol Ag＋，同时正极有0.1 mol NO移向负极区，故右侧溶液减少的质量为0.1 mol×108 g·mol－1＋0.1 mol×62 g·mol－1＝17 g，C错误；负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应属于非氧化还原反应，D正确。5．钾离子电池由于其低成本、电解液中离子传导性快以及工作电压高等优点，近年来引起了科研工作者极大的关注。某课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN＋3K＋＋3e－===V＋K3N，下列有关说法错误的是( )A．放电时，在Al电极区发生的是氧化反应B．该电池的溶剂不能为水溶液C．放电时，电解质中的K＋向Cu电极区移动D．放电时，每转移1 mol e－，Cu电极区质量减少39 g答案 D解析 钾离子电池放电时铜电极反应为VN＋3K＋＋3e－===V＋K3N，故放电时Cu电极为正极，电极区质量增加，Al电极为负极，在Al电极区发生的是氧化反应，A正确，D错误；电池中含有钾，钾能与水反应，电池的溶剂不能为水溶液，B正确；放电时，Al电极为负极，钾离子向正极移动，即放电时，电解质中的K＋向Cu电极区移动，C正确。6．(2024·安徽1月适应性测试)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如图。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是( )A．放电时，正极反应为：Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－B．放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2＋向正极迁移C．充电时，a为外接电源负极D．充电时，阴极反应为：2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－答案 B解析 放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，b接电源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为Ni＋2OH－－2e－===Ni(OH)2。7．(2020·全国卷Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是( )A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VOD．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极答案 B解析 根据VB2电极发生的反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。8．科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )A．放电时，电子由X极经有机电解液流向Y极B．充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋C．充电时，可用乙醇代替有机电解液D．电极材料的比能量：Na>Li答案 B解析 根据原电池工作原理图可知，负极X上Na发生失电子的氧化反应，负极反应式为Na－e－===Na＋，正极Y上发生得电子的还原反应，正极反应式为CaFeO3＋Na＋＋e－===CaFeO2.5＋Na2O，充电时为电解池，阴、阳极的电极反应和放电时的负、正极反应相反，据此分析解答。充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋，B正确；Na能与乙醇反应，不能用乙醇代替有机电解液，C错误；若Na和Li都失去1 mol电子，则电极材料中消耗Na的质量为23 g、Li的质量为7 g，单位质量金属放出的电能：Li＞Na，D错误。9．镁-锑液态金属电池是新型二次电池，白天利用太阳能给电池充电，夜晚电池可以给外电路供电。该电池利用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变，工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )A．放电时，Mg2＋通过中间层向下层移动B．放电时，Mg(液)层的质量减小C．充电时，Mg-Sb(液)层作阴极D．充电时，阴极的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg答案 C解析 根据电流方向可知，放电时Mg(液)作负极、Mg-Sb(液)作正极，则充电时Mg(液)为阴极，Mg-Sb(液)为阳极。放电时Mg(液)层为负极，电极反应：Mg－2e－===Mg2＋，产生的Mg2＋通过中间层向下层移动，质量减小，A、B正确；放电时Mg(液)作负极，发生电极反应：Mg－2e－===Mg2＋，则充电时为阴极，电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg，D正确。10.(2023·杭州调研)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)和V2O5为电极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液，总反应为xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)。下列叙述错误的是( )A．充电时，粉末多孔锌电极连接电源的负极B．放电时，V2O5电极上发生的反应为V2O5＋2e－＋xZn2＋===ZnxV2O5C．充电时，Zn2＋通过阳膜由右池移向左池D．理论上，充放电过程中电解质溶液的质量均未改变答案 B解析 由放电时的总反应：xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)可知，Zn失电子，作负极，V2O5发生还原反应，作正极。充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，连接电源的负极，A正确；放电时，V2O5电极上发生的反应为V2O5＋2xe－＋xZn2＋===ZnxV2O5，B错误；充电时，阳离子向阴极移动，所以Zn2＋通过阳膜由右池移向左池，C正确；由放电总反应：xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)可知，电解质溶液中的成分没有参加总反应，故充放电过程中电解质溶液的质量均未改变，D正确。11．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流二次电池，该电池在使用前要先进行充电，如图为充电原理示意图，溴离子与碘离子结合成为碘溴离子(I2Br－)，可以增加电池容量。下列叙述不正确的是( )A．充电时，a接外电源的正极，作阳极B．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化C．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－D．放电时，贮液器d内c(Zn2＋)持续增大答案 D解析 由充电原理示意图，锌极锌离子得到电子发生还原反应，为电解池的阴极，则a极为电解池的阳极，A正确；充电时，b电极每增重0.65 g，转移电子的物质的量为×2＝0.02 mol，根据电子守恒可知，溶液中有0.02 mol I－被氧化，B正确；放电时，a电极为正极，发生还原反应，反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，C正确；放电时，b极反应为Zn－2e－===Zn2＋，负极生成锌离子，锌离子通过阳离子交换膜进入正极区，贮液器d内c(Zn2＋)不会持续增大，D错误。12．某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A．电池工作过程中电子由b极流向a极B．b极反应式：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2OC．电池工作过程中a极区附近溶液的pH减小D．每处理1 mol Cr2O，可生成33.6 L(标况下)CO2答案 A解析 由图分析可知，a极上CH3COOH在微生物催化作用下失电子转化为CO2和H＋，发生氧化反应，因此a电极为负极，b电极为正极，电池工作过程中电子由a极流向b极，A项错误；b极上Cr2O和H＋在微生物催化作用下转化为Cr3＋，发生还原反应，电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B项正确；a极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，因此a极区附近溶液中c(H＋)增大，pH减小，C项正确；1 mol Cr2O转化为Cr3＋时得6 mol e－，CH3COOH每生成1 mol CO2失4 mol e－，故每处理1 mol Cr2O生成CO2的物质的量为 mol，标准状况下其体积为33.6 L，D项正确。13.近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸，装置如图所示。下列说法错误的是( )A．工作时，电子流入a极B．阳极区的电极反应为N2＋6H2O－10e－===2NO＋12H＋C．阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为3∶5D．该离子交换膜应使用阴离子交换膜答案 D解析 由图可知，a极上N2转化成NH3，发生还原反应，该电极为阴极，电子由电源负极流入阴极，A项正确；阳极上是N2失电子生成HNO3，电极反应为N2＋6H2O－10e－===2NO＋12H＋，B项正确；由图可知，阴极(a极)：N2→2NH3时得到6e－，阳极(b极)：N2→2NO时失去10e－，根据电子守恒可知阳极区和阴极区消耗的 N2 的质量之比为 3∶5，C项正确；阳极反应生成的H＋通过离子交换膜进入阴极室参与阴极反应，电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，因此该离子交换膜应使用质子交换膜，D项错误。14．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S↓，已知甲池中发生的反应为下列说法不正确的是( )A．甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ＋2H＋＋2e－===H2AQB．乙池溶液中发生的反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋C．该装置将电能转化为光能D．H＋从乙池移向甲池答案 C解析 根据题图中的电子流向可判断出甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ，A项正确；在乙池中，H2S失电子生成S，I得电子生成I－，发生的反应为H2S＋I===3I－＋S↓＋2H＋，B项正确；根据题图中信息可知该装置将光能转化为电能和化学能，C项错误；该装置是光化学电池装置，电池工作时阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以H＋从乙池移向甲池，D项正确。第一、二节提升课第1课时 新型化学电源工作原理的分析[核心素养发展目标] 1.掌握二次电池充放电过程的分析思路。2.了解常见新型化学电源的种类。一、二次电池的充放电原理1．(2023·辽宁，11)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H＋通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋2．(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2二次电池题目的解答思路二、常考新型化学电源类型一 浓差电池1．(2022·浙江1月选考，21)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pHD．pH计工作时，电能转化为化学能2．某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是( )A．Cu(2)极发生还原反应B．Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移C．放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变D．当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1 mol·L－1时，该电池停止放电类型二 电催化剂(电子传递体)电池3．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动4. 近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂 铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如图所示。下列说法不正确的是( )A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD．整个反应过程中，铜相当于催化剂类型三 太阳能转化电池5．(2022·全国乙卷，12)Li O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋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：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O26．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA Fe2＋－e－===EDTA Fe3＋②2EDTA Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是( )A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA Fe3＋/EDTA Fe2＋，溶液需为酸性类型四 液流储能电池7．(2022·辽宁，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大类型五 金属二次电池8．镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )A．放电时b极为正极B．放电时a极的反应：Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2C．充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极D．用该电池提供的电能电解饱和食盐水，当电路中通过0.2 mol e－，阴极生成0.2 g H2原电池工作原理的新认识(1)相同的金属插入相同的电解质溶液中，由于电解质浓度不同，导致两极上氧化反应或还原反应的程度不同，可形成原电池，如浓差电池。(2)惰性电极材料也可能是原电池的正、负极，只要在电极表面能发生电子的交换就能构成原电池，能向外输出电子的电极为负极，能从电极上获取电子的为正极反应物，该电极为正极。(3)能源物质(燃料)不一定将电子直接传给负极，可能与电催化剂(电子传递体)进行电子交换，因而要特别关注催化循环中物质的变化、电子的转移方向及反应类型。(4)储能(充电)过程，不一定是电能转化为化学能，也可能是光能直接转化为化学能。(共72张PPT)第四章 第一、二节提升课第1课时 新型化学电源工作原 理的分析1.掌握二次电池充放电过程的分析思路。2.了解常见新型化学电源的种类。核心素养发展目标一、二次电池的充放电原理二、常考新型化学电源课时对点练内容索引二次电池的充放电原理一1.(2023·辽宁，11)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H＋通过质子交换膜移向左侧D.充电总反应：Pb＋ ＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋√放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋ ＋2Fe3＋，D错误。2.(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连B.放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li＋C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2D.电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2 Si＋LiCoO2√由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2 Si＋LiCoO2，D说法正确。二次电池题目的解答思路归纳总结返回常考新型化学电源二类型一 浓差电池1.(2022·浙江1月选考，21)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pHD.pH计工作时，电能转化为化学能√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；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。2.某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是A.Cu(2)极发生还原反应B.Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移C.放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变D.当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1 mol·L－1时，该电池停止放电√Cu(1)极附近硫酸铜溶液浓度大于Cu(2)极，故Cu(1)极的电解质溶液浓度降低，即Cu(1)极为正极，Cu(2)极为负极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A项错误；Cu(1)极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，为了维持电荷平衡，SO通过膜1向右迁移，B项错误；理论上两膜之间的硫酸铜溶液浓度保持不变，C项正确；理论上正、负两极硫酸铜溶液浓度均为0.55 mol·L－1时，该电池停止放电，D项错误。类型二 电催化剂(电子传递体)电池3.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动√由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。4.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如图所示。下列说法不正确的是A.放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B.放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C.通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD.整个反应过程中，铜相当于催化剂√由题中装置图和放电时总反应可知，放电时Li为负极，Cu为正极，阳离子向正极移动，A项正确；放电时，负极Li失电子转化成Li＋，B项错误；结合题中装置图可知，通入空气时，铜被腐蚀，生成Cu2O，C项正确；铜被腐蚀生成Cu2O，放电时Cu2O又被还原成Cu，所以整个反应过程中Cu相当于催化剂，D项正确。类型三 太阳能转化电池5.(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时，Li＋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：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2√充电时为电解池，由题目信息知，光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，因此，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，A、B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时，电池总反应为2Li＋O2===Li2O2，则正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。6.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性√由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。类型四 液流储能电池7.(2022·辽宁，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是A.放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B.放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大√放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，则放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；正极电极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。类型五 金属二次电池8.镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是A.放电时b极为正极B.放电时a极的反应：Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2C.充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极D.用该电池提供的电能电解饱和食盐水，当电路中通过0.2 mol e－，阴极生成0.2 g H2√根据图中信息及电子从a极转移到b极，因此放电时a极为负极，b极为正极，故A正确；根据图中负极Cd变为Cd(OH)2，则放电时a极的反应：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故B错误；充电时电流的方向：外电源正极→阳极(b极)→电解质溶液→阴极(a极)→外电源负极，故C正确；用该电池提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电路中通过0.2 mol e－，则阴极生成氢气物质的量为0.1 mol，质量为0.2 g，故D正确。原电池工作原理的新认识(1)相同的金属插入相同的电解质溶液中，由于电解质浓度不同，导致两极上氧化反应或还原反应的程度不同，可形成原电池，如浓差电池。(2)惰性电极材料也可能是原电池的正、负极，只要在电极表面能发生电子的交换就能构成原电池，能向外输出电子的电极为负极，能从电极上获取电子的为正极反应物，该电极为正极。归纳总结(3)能源物质(燃料)不一定将电子直接传给负极，可能与电催化剂(电子传递体)进行电子交换，因而要特别关注催化循环中物质的变化、电子的转移方向及反应类型。(4)储能(充电)过程，不一定是电能转化为化学能，也可能是光能直接转化为化学能。归纳总结返回课时对点练1234567891.新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，负极：Li－e－===Li＋。下列说法正确的是A.充电时阳极电极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4B.放电时电池内部Li＋向负极移动C.充电时动力电池的阳极应与外接电源的正极相连D.放电时，在正极上Li＋得电子被还原√1011121314课时对点练1234567891011121314根据原电池的正极反应：FePO4＋ Li＋＋e－===LiFePO4可判断放电时电池内部Li＋向正极移动，Li元素的化合价未变，铁元素得到电子被还原，化合价发生变化，B、D错误。课时对点练2.盐水小汽车是一款神奇的玩具，只要在小汽车尾部动力部位加几滴NaCl溶液，小汽车就可以跑动起来，其电池结构如图。下列关于该电池的说法不正确的是A.该电池工作时，化学能转化为电能B.锌为电池的负极，石墨为电池的正极C.正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－D.电解质溶液中Na＋向锌片方向移动1234567891011121314√课时对点练1234567891011121314该电池工作时，构成原电池，将化学能转化为电能，A正确；锌失去电子发生氧化反应，为电池的负极，则石墨为电池的正极，B正确；课时对点练空气中氧气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C正确；原电池中阳离子向正极移动，故电解质溶液中Na＋向石墨片方向移动，D错误。3.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是A.该装置的总反应为H2S H2＋SB.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”C.a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋D.a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液√1234567891011121314课时对点练1234567891011121314课时对点练该装置发生的有关反应为H2S＋2Fe3＋===2H＋＋S＋2Fe2＋(a极区)、Fe2＋－e－===Fe3＋(a极)、2H＋＋2e－===H2(b极)，结合反应条件得到总反应H2S H2＋S，A正确；该过程中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；1234567891011121314课时对点练a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3＋高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2＋，第二步是还原性的Fe2＋在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3＋，这两步反应循环进行，所以a极区无需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D错误。4.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。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1A.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0.1 mol电子，则右侧溶液质量减轻10.8 gD.原电池的总反应不是氧化还原反应√1234567891011121314课时对点练1234567891011121314由题意知，A电极质量不断减轻，故发生反应：Ag－e－===Ag＋，则A极为负极，B极为正极，负极区Ag＋浓课时对点练度增大，正极区Ag＋得电子生成Ag，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，正极区Ag＋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 经过离子交换膜移向负极，此处离子交换膜为阴离子交换膜，A、B错误；1234567891011121314正极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，当转移0.1 mol电子时，溶液中减少0.1 mol Ag＋，同时正极有0.1 mol课时对点练移向负极区，故右侧溶液减少的质量为0.1 mol×108 g·mol－1＋0.1 mol×62 g·mol－1＝17 g，C错误；负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应属于非氧化还原反应，D正确。5.钾离子电池由于其低成本、电解液中离子传导性快以及工作电压高等优点，近年来引起了科研工作者极大的关注。某课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN＋3K＋＋3e－===V＋K3N，下列有关说法错误的是A.放电时，在Al电极区发生的是氧化反应B.该电池的溶剂不能为水溶液C.放电时，电解质中的K＋向Cu电极区移动D.放电时，每转移1 mol e－，Cu电极区质量减少39 g1234567891011121314√课时对点练1234567891011121314钾离子电池放电时铜电极反应为VN＋3K＋＋3e－===V＋K3N，故放电时Cu电极为正极，电极区质量增加，Al电极为负极，在Al电极区发生的是氧化反应，A正确，D错误；课时对点练电池中含有钾，钾能与水反应，电池的溶剂不能为水溶液，B正确；放电时，Al电极为负极，钾离子向正极移动，即放电时，电解质中的K＋向Cu电极区移动，C正确。6.(2024·安徽1月适应性测试)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如图。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是A.放电时，正极反应为：Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－B.放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2＋向正极迁移C.充电时，a为外接电源负极D.充电时，阴极反应为：2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋ ＋6OH－1234567891011121314√课时对点练1234567891011121314放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn＋＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2＋2e－课时对点练===Ni＋2OH－，充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋ ＋6OH－，b接电源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为Ni＋2OH－－2e－===Ni(OH)2。A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C.电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极1234567891011121314√课时对点练1234567891011121314负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。课时对点练8.科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是A.放电时，电子由X极经有机电解液流向Y极B.充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋ Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋C.充电时，可用乙醇代替有机电解液D.电极材料的比能量：Na>Li√1234567891011121314课时对点练1234567891011121314根据原电池工作原理图可知，负极X上Na发生失电子的氧化反应，负极反应式为Na－e－===Na＋，正极Y上发生得电子的还原反应，正极反应式为课时对点练CaFeO3＋Na＋＋e－===CaFeO2.5＋ Na2O，充电时为电解池，阴、阳极的电极反应和放电时的负、正极反应相反，据此分析解答。充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋ Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋，B正确；1234567891011121314Na能与乙醇反应，不能用乙醇代替有机电解液，C错误；若Na和Li都失去1 mol电子，则电极材料中消耗Na的质量为23 g、Li的质量为7 g，单位质量金属放出的电能：Li＞Na，D错误。课时对点练9.镁-锑液态金属电池是新型二次电池，白天利用太阳能给电池充电，夜晚电池可以给外电路供电。该电池利用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变，工作原理如图所示。下列有关说法错误的是A.放电时，Mg2＋通过中间层向下层移动B.放电时，Mg(液)层的质量减小C.充电时，Mg-Sb(液)层作阴极D.充电时，阴极的电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg1234567891011121314√课时对点练1234567891011121314根据电流方向可知，放电时Mg(液)作负极、Mg-Sb(液)作正极，则充电时Mg(液)为阴极，Mg-Sb(液)为阳极。课时对点练放电时Mg(液)层为负极，电极反应：Mg－2e－===Mg2＋，产生的Mg2＋通过中间层向下层移动，质量减小，A、B正确；放电时Mg(液)作负极，发生电极反应：Mg－2e－===Mg2＋，则充电时为阴极，电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg，D正确。10.(2023·杭州调研)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏结剂等)和V2O5为电极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液，总反应为xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)。下列叙述错误的是A.充电时，粉末多孔锌电极连接电源的负极B.放电时，V2O5电极上发生的反应为V2O5＋2e－＋xZn2＋===ZnxV2O5C.充电时，Zn2＋通过阳膜由右池移向左池D.理论上，充放电过程中电解质溶液的质量均未改变√1234567891011121314课时对点练1234567891011121314由放电时的总反应：xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)可知，Zn失电子，作负极，V2O5发生还原反应，作正极。充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，连接电源的负极，A正确；放电时，V2O5电极上发生的反应为V2O5＋2xe－＋xZn2＋===ZnxV2O5，B错误；充电时，阳离子向阴极移动，所以Zn2＋通过阳膜由右池移向左池，C正确；课时对点练1234567891011121314由放电总反应：xZn＋V2O5===ZnxV2O5(s)可知，电解质溶液中的成分没有参加总反应，故充放电过程中电解质溶液的质量均未改变，D正确。课时对点练11.我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流二次电池，该电池在使用前要先进行充电，如图为充电原理示意图，溴离子与碘离子结合成为碘溴离子(I2Br－)，可以增加电池容量。下列叙述不正确的是A.充电时，a接外电源的正极，作阳极B.充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化C.放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－D.放电时，贮液器d内c(Zn2＋)持续增大√1234567891011121314课时对点练1234567891011121314由充电原理示意图，锌极锌离子得到电子发生还原反应，为电解池的阴极，则a极为电解池的阳极，A正确；充电时，b电极每增重0.65 g，转移电子的物质的量为 ×2＝0.02 mol，课时对点练根据电子守恒可知，溶液中有0.02 mol I－被氧化，B正确；放电时，a电极为正极，发生还原反应，反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，C正确；1234567891011121314放电时，b极反应为Zn－2e－===Zn2＋，负极生成锌离子，锌离子通过阳离子交换膜进入正极区，贮液器d内c(Zn2＋)不会持续增大，D错误。课时对点练12.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的 催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A.电池工作过程中电子由b极流向a极B.b极反应式： ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2OC.电池工作过程中a极区附近溶液的pH减小D.每处理1 mol ，可生成33.6 L(标况下)CO21234567891011121314√课时对点练1234567891011121314由图分析可知，a极上CH3COOH在微生物催化作用下失电子转化为CO2和H＋，发生氧化反应，因此a电极为负极，b电极为正极，电池工作过程中电子由a极流向b极，A项错误；课时对点练1234567891011121314a极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，因此a极区附近溶液中c(H＋)增大，pH减小，C项正确；课时对点练13.近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸，装置如图所示。下列说法错误的是A.工作时，电子流入a极B.阳极区的电极反应为N2＋6H2O－10e－===＋12H＋C.阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为3∶5D.该离子交换膜应使用阴离子交换膜1234567891011121314课时对点练√1234567891011121314课时对点练由图可知，a极上N2转化成NH3，发生还原反应，该电极为阴极，电子由电源负极流入阴极，A项正确；1234567891011121314课时对点练阳极反应生成的H＋通过离子交换膜进入阴极室参与阴极反应，电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，因此该离子交换膜应使用质子交换膜，D项错误。14.我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S↓，已知甲池中发生的反应为下列说法不正确的是A.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ＋2H＋＋2e－===H2AQB.乙池溶液中发生的反应为H2S＋ ===3I－＋S↓＋2H＋C.该装置将电能转化为光能D.H＋从乙池移向甲池1234567891011121314课时对点练√1234567891011121314根据题图中的电子流向可判断出甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ，A项正确；课时对点练1234567891011121314根据题图中信息可知该装置将光能转化为电能和化学能，C项错误；该装置是光化学电池装置，电池工作时阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以H＋从乙池移向甲池，D项正确。课时对点练返回 展开更多...... 收起↑ 资源预览 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