高三化学一轮复习 第24讲 新型电池 膜电池 课件

第24讲

新型电池膜电池一、多池串联模型外接电源与电解池的串联原电池与电解池的串联正接正，负接负阴阳交替转移电子数相等【例】如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－===

N2＋4H＋C.甲池和乙池中溶液的pH均减小D.当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理

论上最多产生6.4g固体√【例】在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。(1)电源中X为直流电源的______极。负(2)pH变化：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。增大减小不变(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_______________(设电解前后溶液体积无变化)。0.025mol·L－1(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为______(设电解前后溶液体积无变化)。13二、多室装置模型（膜电池）1.离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选择性透过的高分子膜2.离子交换膜的种类：阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜、双极膜3.功能作用：隔离、制备、分离提纯4.判断方法根据副反应、根据反应的实际目的、根据电荷守恒原电池中的离子移动方向一定符合基本规律（双极膜问题）5.两室电解池电极反应？总反应？a、b、c、d分别对应的物质？X、Y分别对应的物质？离子交换膜的类似？作用？氯碱工业可以得到哪些产品？【2021·湖北】Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是A.电解时只允许H＋通过离子交换膜B.生成O2和H2的质量比为8∶1C.电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大√6.三室电解池利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。电极反应？总反应？物质A为？a、b分别对应何种离子交换膜？Aab技巧：找到电极反应关注目标产物确定离子交换膜种类【2021·广东】钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变√7.四室电解池利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)电极反应？a、b、c分别对应何种离子交换膜？技巧：关注隔室名称确定离子交换膜种类abc8.含单个双极膜的电解池特点：在电场作用下，阴、阳离子交换膜复合层间的水解离为H＋和OH－，并分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜向两极移动离子迁移方向：电解池中双极膜产生的H＋移向阴极，OH－移向阳极；原电池中双极膜中产生的H＋移向正极，OH－移向负极。【2023·广东卷】用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图),可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是()√9.含组合膜的电解池双极膜A区B区阳极阴极双极膜阴离子交换膜NaClH2OH2O稀盐酸双极膜A区B区阳极阴极双极膜阳离子交换膜NaClH2OH2O稀NaOH溶液NaClHClNaOHA区B区C区阳极阴极双极膜双极膜阴离子交换膜阳离子交换膜稀盐酸稀NaOH溶液H2OH2O三、其他新型电池1.锂离子电池电极材料：由金属锂或锂合金为负极材料，正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4电极反应：负极产生（脱嵌）Li＋，正极产生（嵌入）Li＋离子导体：非水电解质溶液电子导体：导线钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应为LixC6＋Li1－xCoO2

⇋C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是A.隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边B.放电时，正极锂的化合价未发生改变C.充电时B作阳极，电极反应式为LiCoO2－xe－===

Li1－xCoO2＋xLi＋D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋

进入石墨中而有利于回收√充电放电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,电池反应为16Li+xS8══8Li2Sx(2≤x≤8)。错误的是A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-══3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02mol电子,负极材料质量减小0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多√2.生物燃料电池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，示意图如下所示。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√3.有机物电池含乙酸钠和氯苯的废水可以利用微化学电池除去，其原理如图所示，下列说法正确的是√4.液流电池（循环转化）【2022·广东】科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g√5.浓差电池浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据内电路离子移动方向判断电池的正、负极某热再生浓差电池工作原理如图所示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。下列说法不正确的是√四、计算专题1.分析某室pH的变化：既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子。我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是A.电极电势：Zn/ZnO电极<MoS2电极B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－

===ZnO＋H2OC.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH

减小D.电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极√2.分析某室浓度的变化：既要考虑通过“交换膜”的离子，又要考虑水作为反应物或生成物的问题。我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷同时处理酸性含铬废水，其工作原理如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移。下列说法正确的是A.电极a上的电势高于电极b上的电势B.膜q为双极膜中的阳离子交换膜C.工作时，NaOH溶液浓度保持不变D.每生成1molCr3＋，酸性含铬废水质量理论上

增加3g√3.分析某室质量的变化：既要考虑通过“交换膜”的离子，又要考虑电极反应是否有物质逃逸或沉积在电极上（溶液中的离子反应遵循质量守恒定律，考虑离子迁移即可）外电路通过电子的n=电解质溶液中通过交换膜离子的n