备战2025届新高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量热点专攻16新型化学电源及分析课件

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近几年高考中的新型电池种类繁多,“新型二次电池”“浓差电池”“液流电池”“锂离子电池”等这些新型电池常以选择题的形式呈现。解析这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正、负电极或阴、阳极,以及会书写电极反应式等。
题型2 新型浓差电池及分析3.(2022·浙江1月选考卷)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Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl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=(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-(0.1 ml·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
解析 如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极为负极,发生氧化反应,A错误;pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059,则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化,B错误;结合pH=(E-常数)/0.059,则分别测定含已知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pH,C正确;pH计工作时,利用原电池原理,则化学能转化为电能,D错误。
4.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示,该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是(　　)
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++2e-═H2↑D.Y极每生成1 ml Cl2,X极区得到2 ml LiCl
解析 加入盐酸,X极上生成氢气,H+发生还原反应:2H++2e- ═ H2↑,X极为正极,Y极上Cl-发生氧化反应:2Cl--2e-═Cl2↑,Y极是负极,电池工作时,Li+向X极区移动,A项错误、C项正确;在外电路中电流由正极流向负极,B项正确;Y极每生成1 ml Cl2,转移2 ml电子,有2 ml Li+向正极移动,则X极区得到2 ml LiCl,D项正确。
思维建模浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置, 为了限制某些离子的移动,常使用离子交换膜。分析 思路如下: (1)结合目的及离子的定性移动判断离子交换膜的种 类,确定是阳离子交换膜、阴离子交换膜还是质子交 换膜等。 (2)判断电池的正、负极:两侧半电池中的特定物质存 在浓度差,离子是由“高浓度”区移向“低浓度”区,阴 离子移向负极,阳离子移向正极。 (3)结合原电池的工作原理,确定正极、负极的反应 式,判断电极区(或电解质溶液)的pH 变化等。
题型3 液流电池5.(2022·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(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1 ml Cl2,电极a质量理论上增加23 g
解析 由充电时电极a的反应可知,充电时电极a为阴极,则电极b是阳极,A错误;同一电极上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1 ml Cl2,电极a质量理论上增加23 g·ml-1×2 ml=46 g,D错误。
6.全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统(工作原理如图,电解液含硫酸)。该电池负载工作时,左罐颜色由黄色变为蓝色。
题型4 锂电池与锂离子电池7.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[Li2Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物,固体Al2O3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bC.Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物D.充电时,外电路中通过0.2 ml电子,阳极区单质硫的质量增加3.2 g
解析 由图分析知电极a为负极,电极b为正极,放电时,内电路中Li+从电极a移向电极b,B正确;Al2O3为固体电解质,能导电,同时将两极反应物隔开,C正确;当外电路中通过0.2 ml e-时,阳极区生成0.1x ml硫,故阳极区生成硫的质量为3.2x g,D错误。
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LiCO2-xe-═Li1-xCO2+xLi+D.废旧钴酸锂(LiCO2)电池进行“放电处理”让Li+进入石墨中而有利于回收