高中化學(xué)人教版選擇性必修1第一、二節(jié)　復(fù)習(xí)課　第1課時(shí)　新型化學(xué)電源工作原理的分析課件

第四章第一、二節(jié)復(fù)習(xí)課第1課時(shí)新型化學(xué)電源工作原

理的分析1.掌握二次電池充放電過(guò)程的分析思路(重、難點(diǎn))。2.了解常見(jiàn)新型化學(xué)電源的種類。學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)一二次電池的充放電原理目標(biāo)二?？夹滦突瘜W(xué)電源內(nèi)容索引二次電池的充放電原理

一1.(2021·浙江6月選考，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時(shí)Li＋得電子成為L(zhǎng)i嵌入該薄膜材料中；電極B為L(zhǎng)iCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說(shuō)法不正確的是A.充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B.放電時(shí)，外電路通過(guò)amol電子時(shí)，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi＋C.放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2√由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時(shí)電極A作陰極，故充電時(shí)集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A說(shuō)法正確；放電時(shí)，外電路通過(guò)amol電子時(shí)，內(nèi)電路中有amolLi＋通過(guò)LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒(méi)有損失Li＋，B說(shuō)法不正確；放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C說(shuō)法正確；電池放電時(shí)，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i＋，正極上Li1－xCoO2得到電子和Li＋轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iCoO2，故電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi＋Li1－xCoO2

Si＋LiCoO2，D說(shuō)法正確。2.(2019·全國(guó)卷Ⅲ，13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l)

ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B.充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D.放電過(guò)程中OH－通過(guò)隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)√該電池采用的三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，可以高效沉積ZnO，且所沉積的ZnO分散度高，A正確；根據(jù)題干中總反應(yīng)可知，該電池充電時(shí)，Ni(OH)2在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NiOOH，其電極反應(yīng)式為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；放電時(shí)Zn在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ZnO，電極反應(yīng)式為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；電池放電過(guò)程中，OH－等陰離子通過(guò)隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，D錯(cuò)誤。二次電池題目的解答思路歸納總結(jié)返回?？夹滦突瘜W(xué)電源

二類型一濃差電池1.(2022·浙江1月選考，21)pH計(jì)是一種采用原電池原理測(cè)量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內(nèi)放置已知濃度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測(cè)溶液中組成電池，pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH＝

。下列說(shuō)法正確的是A.如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低，則該電極反應(yīng)式為：AgCl(s)＋e－

===Ag(s)＋Cl－(0.1mol·L－1)B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化C.分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì)，可得出

未知溶液的pHD.pH計(jì)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能√如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低，則該電極為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而不是還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH＝

，則玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化，B錯(cuò)誤；pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH＝

，則分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì)，可得出未知溶液的pH，C正確；pH計(jì)工作時(shí)，利用原電池原理，則化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤。2.某化學(xué)興趣小組將兩個(gè)完全相同的銅片分別放入體積相同、濃度不同的CuSO4溶液中形成濃差電池(如圖所示)，當(dāng)兩極附近電解質(zhì)溶液濃度相等時(shí)停止放電。下列說(shuō)法正確的是A.Cu(2)極發(fā)生還原反應(yīng)B.Cu(1)極附近Cu2＋通過(guò)膜1向右遷移C.放電過(guò)程中，兩膜之間的c(CuSO4)理論上保持不變D.當(dāng)Cu(2)極附近c(diǎn)(CuSO4)變?yōu)?mol·L－1時(shí)，該電池停止放電√Cu(1)極附近硫酸銅溶液濃度大于Cu(2)極，故Cu(1)極的電解質(zhì)溶液濃度降低，即Cu(1)極為正極，Cu(2)極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu(1)極的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，為了維持電荷平衡，

通過(guò)膜1向右遷移，B項(xiàng)錯(cuò)誤；理論上兩膜之間的硫酸銅溶液濃度保持不變，C項(xiàng)正確；理論上正、負(fù)兩極硫酸銅溶液濃度均為0.55mol·L－1時(shí)，該電池停止放電，D項(xiàng)錯(cuò)誤。類型二電催化劑(電子傳遞體)電池3.(2019·全國(guó)卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)√由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N2===2NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓，A項(xiàng)正確；觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)MV＋－e－===MV2＋，為負(fù)極，不是陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，H＋通過(guò)交換膜，由左側(cè)(負(fù)極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項(xiàng)正確。4.近年來(lái)AIST報(bào)告正在研制一種“高容量、低成本”鋰-銅空氣燃料電池，該電池通過(guò)一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力，其中放電過(guò)程為2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A.放電時(shí)，Li＋透過(guò)固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C.通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2OD.整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，銅相當(dāng)于催化劑√由題中裝置圖和放電時(shí)總反應(yīng)可知，放電時(shí)Li為負(fù)極，Cu為正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，負(fù)極Li失電子轉(zhuǎn)化成Li＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合題中裝置圖可知，通入空氣時(shí)，銅被腐蝕，生成Cu2O，C項(xiàng)正確；銅被腐蝕生成Cu2O，放電時(shí)Cu2O又被還原成Cu，所以整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中Cu相當(dāng)于催化劑，D項(xiàng)正確。類型三太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化電池5.(2022·全國(guó)乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來(lái)，科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li＋＋e－===Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是A.充電時(shí)，電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2===2Li＋O2B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C.放電時(shí)，Li＋從正極穿過(guò)離子交換膜向負(fù)極遷移D.放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2√充電時(shí)為電解池，由題目信息知，光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)(Li＋＋e－===Li)和陽(yáng)極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，則充電時(shí)，電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2===2Li＋O2，因此，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，A、B正確；放電時(shí)，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li＋從負(fù)極穿過(guò)離子交換膜向正極遷移，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Li＋O2===Li2O2，則正極反應(yīng)為O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正確。6.(2018·全國(guó)卷Ⅰ，13)最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A.陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC.石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性√由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽(yáng)極，則ZnO@石墨烯電極為陰極。陽(yáng)極接電源正極，電勢(shì)高，陰極接電源負(fù)極，電勢(shì)低，故石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知，電解時(shí)陰極反應(yīng)式為CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A項(xiàng)正確；將陰、陽(yáng)兩極反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B項(xiàng)正確；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D項(xiàng)正確。類型四液流儲(chǔ)能電池7.(2022·遼寧，14)某儲(chǔ)能電池原理如圖。下列說(shuō)法正確的是A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋B.放電時(shí)Cl－透過(guò)多孔活性炭電極向CCl4中遷移C.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D.充電過(guò)程中，NaCl溶液濃度增大√放電時(shí)負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正確；放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，則放電時(shí)Cl－透過(guò)多孔活性炭電極向NaCl中遷移，故B錯(cuò)誤；正極電極反應(yīng)：Cl2＋2e－===2Cl－，放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4釋放0.5molCl2，故C錯(cuò)誤；充電過(guò)程中，陽(yáng)極電極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯離子，NaCl溶液濃度減小，故D錯(cuò)誤。類型五金屬二次電池8.鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的可充電電池。其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)b極為正極B.放電時(shí)a極的反應(yīng)：Cd＋2e－＋2OH－===Cd(OH)2C.充電時(shí)電流的方向：外電源正極→b極→電解質(zhì)溶液→a極D.用該電池提供的電能電解飽和食鹽水，當(dāng)電路中通過(guò)0.2mole－，

陰極生成0.