2025版高考化学一轮总复习提升训练第6章化学反应与能量第21讲原电池和化学电源考点二常见化学电源微考点2新型二次电池及分析

微考点2新型二次电池及分析(2024·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。近年来科学家探讨了一种光照充电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＋)，驱动阴极反应式(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(C)A．充电时，电池的总反应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[思路点拨]充电时间照光催化电极产生电子和空穴，则充电时总反应为Li2O2=2Li＋O2，结合图示，充电时金属锂为阴极，光催化电极为阳极：充电(电解池)放电(原电池)阳极Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2(光催化电极)负极Li－e－=Li＋阴极Li＋＋e－=Li(金属锂)正极O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2[解析]依据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2=2Li＋O2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子(Li＋)向正极迁移，C项错误；依据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li＋结合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2，D项正确。归纳拓展：电极反应式的书写步骤：第1步，推断电极(正、负极或者阴、阳极)上参与反应的反应物和生成物，依据元素化合价变更标出转移电子的数目；第2步，依据溶液的酸碱性，通过在电极反应式的两端添加H＋或OH－：使电极反应式符合电荷守恒；第3步，依据原子守恒，在电极反应式的两端添加H2O(或其他小分子物质)，使电极反应式符合原子守恒。【对点训练】1．(2024·湖南常德模拟)最近，我国科研人员独创了一种新型的锌离子热充电电池，可以利用人体产生的低热量充电。该电池以Zn和VO2-PC为电极材料，实现了低热量发电。放电时，VO2结合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，原理如图所示。下列说法正确的是(D)A．分别器可以为阴离子交换膜B．充电时，阳极电极反应式为ZnxVO2·yH2O＋2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2OC．放电时，电流从Zn极流向VO2-PC极D．充电时，锌离子从较高温一侧移至低温一侧[解析]放电时，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，VO2结合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，说明Zn2＋从负极移向正极，则分别器可以是阳离子交换膜，但不能是阴离子交换膜，A错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为ZnxVO2·yH2O－2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2O，B错误；放电时，电流由正极流向负极，即电流从VO2-PC极流向Zn极，C错误；充电时，Zn2＋由较高温区向左侧低温区迁移，并在Zn电极得电子被还原为Zn，D正确。2．(2024·山东潍坊高三检测)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是(A)A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－=H2O＋NiOOHB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极旁边溶液中的OH－浓度不变D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动[解析]该可充电电池放电时为原电池，Cd失电子、化合价上升，Cd为负极，反应式为Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，正极上NiOOH发生的电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极；充电时为电解池，与电源正极相接的为阳极，与电源负极相接的为阴极，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析解答。充电时为电解池，阳极反应与原电池正极反应相反，即阳极电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O，故A正确；充电时为电解池，电能转化为化学能，故B错误；放电时为原电池，负极反应式为Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，碱性减弱，故C错误；放电时为原电池，电解质溶液中的OH－向负极移动，故D错误。归纳拓展：二次电池的充放电规律及电极反应式书写1二次电池的充放电规律①充电时电极的连接：充电的目的是使电池复原其供电实力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极四周的溶液，充电与放电时pH的变更趋势也恰好相反。2二次电池电极反应式的书写书写