常见的二次电池【核心知识精讲精研】高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

常见的二次电池第5课时1.学会应用电化学原理分析新情景下的常见二次电池及新型电池。2.能够正确书写二次电池及新型电池的电极反应式。二次电池的工作原理及应用。[学习目标][重点难点]常见二次电池——锂离子电池、离子隔膜电池、蓄电池1.考查的主要内容(1)总反应阴极和阳极的电极反应在得失电子守恒的条件下相加即为总反应。但如果两极产物的离子还能相互反应，或反应产物还能与电解质溶液反应，则总反应一般也要写成反应后的产物。(2)电解液电池反应与电解质溶液的酸碱性保持一致。导学(3)充电时(即为电解池)的反应：二次电池在充电时，其电池的正极与外电源的正极相连，反之同理。二次电池中，将放电时的负极反应逆向书写即是充电时的阴极反应，另一极同理。放电时(即为原电池)的反应：一般情况下，还原性物质作负极反应物发生氧化反应，氧化性物质作正极反应物发生还原反应。(4)电极及溶液pH的变化。(5)带电粒子的移动方向。(6)电子转移的计算。2.电极反应的新拓展(1)电解池一般用“阴极和阳极”表示电极，但在高考中也有混用的，把阴极区称为负极区，阳极区称为正极区。(2)电极协同反应电极反应的产物再与电解质溶液反应的情况，形成电极反应与协同反应的多步反应，通常发生在电极的一个区域。一、锂离子电池1.(2022·长沙高二检测)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示。其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料制作，电池总反应式为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是导练A.电极b的材料是金属锂B.放电时，电极a上的反应式为xS8＋16Li＋＋16e－===8Li2SxC.电池充电时，电子从充电电源的负极出发，沿导线流向电极b，再通过电池

电解质经电极a流回充电电源的正极D.电池放电时，当外电路中流过0.3mol电子，负极材料质量减少2.1g√电极a为正极，S8在正极发生还原反应，电极反应式为xS8＋16Li＋＋16e－===8Li2Sx，B正确；电池充电时，负极(b)与电源负极相连，正极(a)与电源正极相连，电子流向为电源的负极→该电池的负极(阴极)，该电池的正极(阳极)→电源的正极，不会流经该电池的电解质，C错误；结合总反应可知负极反应式为Li－e－===Li＋，电池放电时，当外电路中流过0.3mol电子，负极材料Li消耗0.3mol，质量减少0.3mol×7g·mol－1＝2.1g，D正确。原电池中阳离子移向正极，由Li＋移动方向可知电极a为正极，电极b为负极。由电池总反应16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)可知，Li价态升高，Li为负极，结合分析可知电极b的材料是金属锂，A正确；2.(2022·成都调研)镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为VS2→LixVS2。下列有关说法不正确的是

A.充电或放电时，b极电势均高于a极B.放电过程中正极质量减少，负极质量增加C.充电时阳极的电极反应式为LixVS2－xe－===VS2＋xLi＋D.该电池工作时，负极质量变化mg，理论上通过电路转移的电子数为

mol√镁锂双盐电池的工作原理为放电时，电池负极材料金属镁失去电子生成Mg2＋

，电解液中的Li＋得到电子嵌入正极材料，达到电荷平衡；充电时，电池正极材料中LixVS2失去电子，生成Li＋

，电解液中的Mg2＋得到电子沉积到金属镁负极上去，再次达到电荷平衡。放电时负极反应为Mg－2e－===Mg2＋

，正极反应为VS2＋xe－＋xLi＋

===LixVS2

，总反应为xMg＋2VS2＋2xLi＋===2LixVS2＋xMg2＋。Mg为负极，VS2为正极，所以充电或放电时，b极电势均高于a极，A正确；放电过程中正极质量增加，负极质量减少，B错误；充电时，阳极的电极反应式为LixVS2－

xe－===VS2＋xLi＋

，C正确；该电池负极为Mg电极，变化mg时，转移电子数为

mol，D正确。二、离子隔膜电池3.(2022·烟台高二期末)一种可充电的锌锰分液电池，其结构如图所示：下列说法不正确的是A.放电时，正极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2OB.充电时，Zn作阴极：[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－C.离子交换膜a和b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜D.充电过程中K2SO4溶液的浓度逐渐降低√放电时，Zn是负极、MnO2是正极，根据图示正极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，A正确；放电时，Zn是负极，充电时，Zn作阴极，根据图示，阴极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，B正确；放电过程中，正极区

通过离子交换膜a进入硫酸钾溶液，负极区K＋通过离子交换膜b进入硫酸钾溶液，a、b分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，C错误；充电过程中，K＋通过离子交换膜b进入阴极区，

通过离子交换膜a进入阳极区，K2SO4溶液的浓度逐渐降低，D正确。三、蓄电池4.蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用，下式是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2O

Fe(OH)2＋Ni(OH)2。下列有关对爱迪生蓄电池的推断错误的是A.放电时，Fe作负极，发生氧化反应B.放电时，NiO2作正极，发生还原反应C.充电时，阴极上Fe(OH)2放电，发生氧化反应D.蓄电池的电极应浸入碱性电解质溶液中√放电时，Fe元素化合价从0价变为＋2价，发生氧化反应，Fe作负极，A正确；放电时，Ni元素化合价由＋4价变为＋2价，发生还原反应，作正极，B正确；充电时，阴极上Fe(OH)2放电，Fe化合价降低，发生还原反应，C错误；由总反应式可知，该电池是碱性电池，D正确。5.(2022·辽宁锦州高二期末)新型水系级联二次电池，实现了在同一个反应腔体中耦合不同的氧化还原反应。如图所示电池以S、Zn为电极，以CuSO4溶液和ZnSO4溶液为电解质溶液，分两步放电，在a极首先生成Cu2S，后生成Cu。下列说法正确的是A.放电时，每生成1molCu2S的同时消耗65gZnB.放电时，将a极连接在化工厂的金属管道上，可防止管道被腐蚀C.充电时，

通过隔膜向b极移动D.充电时，a作阳极，Cu和Cu2S失电子生成Cu2＋和单质硫√锌是活泼金属，结合提示可知，正极S和铜离子放电生成Cu2S，每生成1molCu2S得到4mol电子，同时消耗2molZn，质量是130g，A错误；放电时，将a极连接在化工厂的金属管道上，金属管道作阳极，加速腐蚀，B错误；充电时，属于电解池，阴离子向阳极移动，即

通过隔膜向a极移动，C错误；放电时，正极S和铜离子放电生成Cu2S，则充电时Cu和Cu2S失去电子生成单质硫和Cu2＋，D正确。12自我测试1.(2022·天津南开中学高二期末)钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图，下列说法错误的是3A.放电时，Na＋通过交换膜向N极移动B.充电时，光照可促进电子的转移C.充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3I－－2e－===D.放电时，若负极室有3mol阴离子发生反应，则电路中转移2mol电子√12自我测试3充电时，光照可促进I－在TiO2光电极上转移电子，B正确；自我测试122.如图为光伏并网发电装置，如图甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，其工作原理如图所示，下列叙述中正确的是3A.光伏并网发电装置是利用原电池原理，图中N型半导体为正极，P型半导体为负极B.a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O－2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑C.c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜D.制备18.2g(CH3)4NOH，两极共产生3.36L气体(标准状况)√自我测试123根据第三个池中浓度变化得出，钠离子从第四池通过e膜，氯离子从第二池通过d膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，A错误；自我测试123由题中图示信息可知，Na＋通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，C错误；自我测试1233.(2022·南昌调研)2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。Garnet型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某Garnet型可充电锂电池放电时工作原理如图所示(电池总反应为LixC6＋Li1－xLaZrTaO

LiLaZrTaO＋C6)，下列说法正确的是A.放电时，b极为负极B.充电时，固态电解质中Li＋移向a极C.放电时，a极反应LiLaZrTaO－xe－===xLi＋＋Li1－xLaZrTaOD.充电时，若转移0.01mol电子，b极质量增重0.07g√自我测试123放电时a极为负极，a电极上发生反应：LixC6－xe－===xLi＋＋