高考化学一轮复习第六章微专题六新型电池解题策略课件

微专题六新型电池解题策略[专题精讲]高考中的新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“碱性锌锰电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题，题材广、信息新，具体有以下几种考查角度。

1.燃料电池。其特点一是有两个相同的多孔电极，同时两个电极不参与电极反应；二是不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内；三是能量的转化率高，燃料电池具有高能环保、电压稳定、经久耐用等优点。因此，这类电池正成为科学研究、高考命题的重点。其主要命题角度有燃料电池正负极的判断，电池反应式的书写，电子、离子的移动及电解质溶液的组成变化情况分析等。

2.新型可充电电池，如“储氢电池”“锂-空气电池”“高铁电池”“锂硫电池”等。总的来说，可充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的可多次利用的一类特殊电池。主要考查四点：一考“式子”，即考查原电池电极反应的书写；二考“运动”，即考查原电池工作过程中，离子、电子的移动方向；三考“量值”，即考查原电池工作过程中电子转移数目、电极上消耗或生成物质的物质的量；四考“应用”，即考查原电池原理在生产、生活、环境保护中的应用。【解题方法】1.新型电池放电时正极、负极的判断2.新型电池正极、负极上电极反应式的书写

首先分析物质得失电子的情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式－较简单一极电极反应式＝较复杂一极电极反应式”的方法解决。3.新型电池充电时阴极、阳极的判断

首先应搞明白原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极，阴极接负极的原理进行分析。充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程，即充电时的电极反应是放电时电极反应的逆过程。

4.新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断

解题时，首先应分清电池是放电还是充电，放电时为原电池，充电时为电解池，再判断出正、负极或阴、阳极。原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极；电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，符合带电微粒在电场中的运动规律，进而确定离子的移动方向。

[典例精析]

角度1

燃料电池 【典例1】微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()A.电子从b流出，经外电路流向a

C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D.若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.5molH＋通过质子交换膜

解析：b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4mol答案：BH＋通过质子交换膜与0.1mol氧气结合转化为水，D错误。

[变式训练1](2023年沈阳模拟)微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，原理如图所示。下列说法错误的是()A.b为正极B.X膜为阴离子交换膜C.该装置能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物并提供电能D.负极反应为CH3COO－＋7OH－－8e－===2CO2↑＋5H2O

解析：由题意可知，该装置为原电池，b极通入O2，则b为正极，A正确；原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y膜为阳离子交换膜，X膜为阴答案：D离子交换膜，B、C正确；a极为负极，电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2＋7H＋，D错误。[思维建模]燃料电池的思维流程

根据题目所给信息，确定“两物”——反应物、生成物，“两产物”——氧化产物、还原产物，结合原电池原理作出判断。

角度2二次电池 【典例2】(2023年湖南师大附中测试)电动汽车在我国正迅猛发展，磷酸铁锂(LiFePO4)电池是电动汽车常用的一种电池，其工作原理如图所示。电池中间的聚合物离子交换膜把正极与负极隔开，锂离子可以通过而电子不能通过。该电池的总反应式是LiFePO4＋C6Li1－xFePO4＋LixC6。下列说法不正确的是(

)A.放电时电子从A极通过导线流向B极B.充电时Li＋从A极区移向B极区C.充电时B极电极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6D.放电时A极电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4解析：根据电池的总反应式LiFePO4

＋C6Li1－xFePO4＋答案：ALixC6，放电时LixC6在负极B上发生氧化反应生成C6，Li1－xFePO4在正极A上发生还原反应生成LiFePO4。放电时电子从负极(B极)通过导线流向A极，A错误；充电时，阳离子从阳极移向阴极，即Li＋从A极区移向B极区，B正确；充电时B极为阴极，发生还原反应，电极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6，C正确；放电时A极为正极，发生还原反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，D正确。[思维建模]可充电电池的思维流程(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。①首先应分清电池是放电还是充电。②再判断出正、负极或阴、阳极。(4)“加减法”书写新型二次电池放电的电极反应式

若已知电池放电时的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，由总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

[变式训练2]如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3

，放电后分别变为Na2S4

和NaBr。下列叙述正确的是()A.放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋B.充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋C.放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池D.用该电池电解饱和食盐水，产生2.24LH2时，b池生成17.40gNa2S4解析：放电时，负极上Na2S2

被氧化生成Na2S4，电极反应式答案：C为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24LH2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。

角度3物质循环转化型电池(液流电池)

【典例3】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()解析：由图可知，放电时，电极A为负极，电极反应式为Zn答案：C[解题指导]解答协同(物质循环转化型)电池题的思维模板(1)第一步：判断装置类型。根据有无外加电源，判断是电解池还是原电池。

(2)第二步：找准媒介物质。分析装置找出具有电子传递功能的媒介物质——“电对”。根据“电对”中元素化合价变化，判断装置的正负极或阴阳极。

(3)第三步：写出电极反应。根据电极类型和题目综合信息书写电极反应式，最后逐项分析，得出正确答案。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。

[变式训练3](2022年广东卷)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(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===

解析：由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原答案：C反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，A错误；放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g·mol-1×2mol＝46g，D错误。

角度4浓差电池 【典例4】(热点情境题)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下列说法不正确的是()解析：通入NH3

时电池开始工作，左侧电极质量减少，则左答案：B[解题指导]“浓差电池”的分析方法

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”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。

[变式训练4](2023年山东师大附中模拟)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上电渗析法实现海水(用氯化钠溶液代替)淡化的装置如图所示。下列说法错误的是()D.C(2)极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑B.C(2)极发生还原反应C.膜1为阳离子交换膜

解析：为使交换膜两侧硫酸铜溶液的浓度相等，即阴离子交答案：C换膜左侧溶液c(CuSO4)增大，右侧c(C