第四章 第一、二節(jié)提升課 第1課時　新型化學(xué)電源工作原理的分析

第一、二節(jié)提升課第1課時新型化學(xué)電源工作原理的分析[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.掌握二次電池充放電過程的分析思路。2.了解常見新型化學(xué)電源的種類。一、二次電池的充放電原理1．(2023·遼寧，11)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時負極質(zhì)量減小B．儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時右側(cè)H＋通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋2．(2021·浙江6月選考，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時Li＋得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法不正確的是()A．充電時，集流體A與外接電源的負極相連B．放電時，外電路通過amol電子時，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi＋C．放電時，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2D．電池總反應(yīng)可表示為LixSi＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Si＋LiCoO2二次電池題目的解答思路二、常考新型化學(xué)電源類型一濃差電池1．(2022·浙江1月選考，21)pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內(nèi)放置已知濃度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測溶液中組成電池，pH與電池的電動勢E存在關(guān)系：pH＝eq\f(E－常數(shù),0.059)。下列說法正確的是()A．如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極反應(yīng)式為：AgCl(s)＋e－=Ag(s)＋Cl－(0.1mol·L－1)B．玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化C．分別測定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pHD．pH計工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能2．某化學(xué)興趣小組將兩個完全相同的銅片分別放入體積相同、濃度不同的CuSO4溶液中形成濃差電池(如圖所示)，當(dāng)兩極附近電解質(zhì)溶液濃度相等時停止放電。下列說法正確的是()A．Cu(2)極發(fā)生氧化反應(yīng)B．Cu(1)極附近Cu2＋通過膜1向右遷移C．放電過程中，兩膜之間的c(CuSO4)理論上保持不變D．當(dāng)Cu(2)極附近c(CuSO4)變?yōu)?mol·L－1時，該電池停止放電類型二電催化劑(電子傳遞體)電池3．(2019·全國卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋=2H＋＋2MV＋C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D．電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動4.近年來AIST報告正在研制一種“高容量、低成本”鋰-銅空氣燃料電池，該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，如圖所示。下列說法不正確的是()A．放電時，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動B．放電時，負極的電極反應(yīng)式為Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－C．通空氣時，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2OD．整個反應(yīng)過程中，銅相當(dāng)于催化劑類型三太陽能轉(zhuǎn)化電池5．(2022·全國乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來，科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li＋＋e－=Li)和陽極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是()A．充電時，電池的總反應(yīng)為Li2O2=2Li＋O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時，Li＋從正極穿過離子交換膜向負極遷移D．放電時，正極發(fā)生反應(yīng)：O2＋2Li＋＋2e－=Li2O26．(2018·全國卷Ⅰ，13)最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：①EDTA-Fe2＋－e－=EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時，下列敘述錯誤的是()A．陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性類型四液流儲能電池7．(2022·遼寧，14)某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是()A．放電時負極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放電時Cl－透過多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過程中，NaCl溶液濃度增大類型五金屬二次電池8．鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的可充電電池。其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()A．放電時b極為正極B．放電時a極的反應(yīng)：Cd＋2e－＋2OH－=Cd(OH)2C．充電時電流的方向：外電源正極→b極→電解質(zhì)溶液→a極→外電源負極D．用該電池提供的電能電解飽和食鹽水，當(dāng)電路中通過0.2mole－，陰極生成0.2gH2原電池工作原理的新認(rèn)識(1)相同的金屬插入相同的電解質(zhì)溶液中，由于電解質(zhì)濃度不同，導(dǎo)致兩極上氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)的程度不同，可形成原電池，如濃差電池。(2)惰性電極材料也可能是原電池的正、負極，只要在電極表面能發(fā)生電子的交換就能構(gòu)成原電池，能向外輸出電子的電極為負極，能從電極上獲取電子