2024高考化学一轮复习讲义（学生版）：第7章 第41讲常考新型化学电源

第41讲常考新型化学电源

［复习目标］1.知道常考新型化学电源的类型及考查方式。2.会分析新型化学电源的工作原

理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。

类型一锂电池与锂离子电池

■归纳整合必各知识

1.锂电池

锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失

去电子被氧化为Li+,负极反应均为Li—e-==Li+,负极生成的经过电解质定向移动到正

极。

2.锂离子二次电池

(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化一还原”原理；在两

极形成的电压降的驱动下，Li,可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”.

(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为Ce+xLi'+xe-=LiiC6；放电时负极反应是充电时阴

+

极反应的逆过程：LiAC6-xe-=C6+xLio

⑶锂离子电池的正极材料一般为含Li'的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFeP(L、

LiCoO2>LiMmCh等。

■专项突破关键能力

1.锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化

锂［Li2sA(2WxW8)］分别作两个电极的反应物，固体AI2O3陶瓷(可传导Li+)为电解质，其反应

原理如图所示。下列说法错误的是()

A.该电池比钠-液态多硫电池的比能量高

B.放电时，内电路中Li*的移动方向为从电极a到电极b

C.AI2O3的作用是导电、隔离电极反应物

D.充电时，外电路中通过0.2mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2g

2.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽年成为汽车界的“新宠”。某品牌全电动汽车使用

的是钻酸锂（LiCoO?）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十的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应

为Liq+Li-QoOz却:C6+LiCoO2o下列说法不正确的是（）

允电

电解质隔膜

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LiCoOz-xe——Li,-ACoO2+ALi

D.废旧钻酸锂（LiCoOj电池进行“放电处理”让Li'进入石墨中而有利于回收

类型二微生物燃料电池

■归纳整合必备知识

微生物燃料电池是一种利用微生.物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作

原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合

适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流,

而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂（如氧气）在正极得到电子被还原。

■专项突破关键能力

1.（2022•山西朔州一中模拟）利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原

理如图所示，下列有关说法正确的是（）

A.X电极是负极

B.Y电极上的反应式：C”（H2。）“一4/优一=mC02t十（“一2〃?）H2O十4〃汨*

C.H+由左向右移动

D.有1molCO2生成时，消耗1molMnO2

2.（2022•牡丹江一中高三模拟）如图是利用微生物将废水中的乙二胺吐N（CH2”NH2］氧化为环

境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是（）

-；

A.M极电极反应式：H2N（CH2）2NH2+4H2O-16e=2CO2+N2+16H

B.充电时二次电池的正极应与M极相连

C.H'通过质子交换膜由N极向M极移动

D.若N极消耗了标准状况下2.24L02，则有0.4mol电子从N极流向M极

类型三物质循环转化型电池

■归纳整合必备知识

根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动（阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区

域）判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。

■专项突破关键能力

1.液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为

一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是（）

A.充电时电极A连电源负极

B.放电时正极电极反应为Fe（CN）r+c-=Fe（CN）r

C.放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小

D.充电时阴极电极反应：ZnBn+2e=Zn+4Br

H2I~®~~ICl2

LiCI溶液T；f残余海水

稀盐酸T_浓缩海水

(富含Li*)

A.电池工作时，Li.通过离子导体移向Y极区

B.电流由X极通过外电路流向Y极

C.正极发生的反应为2H++2c一二比t

D.Y极每生成1molCh，X极区得到2molLiCl

2.利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再牛.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()

2+

已知：CU+4NH3CU(NH3)5\

NH；I

Cu(NO.J溶液

-

A.放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu+4NH3-2e=Cu(NH3)r

B.放电时，电池的总反应为Cu2++4NH3=Cu(NH3)/A//>0

C.放电时，N(A■经离了交换膜由右侧向左侧迁移

D.上述原电池的形成说明相同条件下，Cu(NH3)「的氧叱性比C/+弱

真题演练明确考向

1.(2020•山东，10)微生物脱盐电池是•种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水

获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCI溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处

理有机废水(以含CH3c00一的溶液为例)。下列说法错误H勺是()

上隔膜1合隔膜2工

废水海水水溶液

A.负极反应为CH3coeT+2H2。-8b=282t+7H

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴窝子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D,电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：I

2.（2021・湖南，10）锌/溟液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储

能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/澳液流电池工作原理如图所示：

贮液器

双饮住帙仲生科电侬-----B。状性Br?双合

电极物贮存

卜.列说法错误的是（）

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBn的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

3.（2022.全国乙卷，l2）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

年来科学家研究了一种光照充电Li-O?电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（院）和

空穴（『），驱动阴极反应（Li++[=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（)

光

催

金

化

属

电

锂