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

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＋SOeq\o\al(2－,4)＋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amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi＋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－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Si＋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Ag­AgCl电极)和另一Ag­AgCl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＝eq\f(E－常数,0.059)。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－(0.1mol·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)极发生氧化反应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1mol·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)Li­O2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Li­O2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：①EDTA­Fe2＋－e－=EDTA­Fe3＋②2EDTA­Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋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EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，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1mol电子，理论上CCl4吸收0.5molCl2D．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0.2mole－，阴极生成0.2gH2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