高考化學一輪復習 同步課件 大單元四　第十章　熱點強化9　新型化學電源分類突破（廣東版）

第十章

熱點強化9新型化學電源分類突破一、鋰電池和鋰離子二次電池1.(2025·廣州模擬)一種兼具合成功能的新型鋰電池工作原理如圖。電解質溶液為含Li+的有機溶液，放電過程中Ni?Pt電極首先發生反應：6Li++N2+6e-===2Li3N，后產生(CF3SO2)2NLi，充電過程中電解LiCl產生Cl2。下列說法不正確的是A.充電時，陽極產生Cl2B.放電時，Li+從Li電極向Ni?Pt電極遷移C.放電時，每消耗6molLi，正極室質量

增加28gD.放電時總反應：6Li+N2+4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi+4LiCl√

由圖可知，放電過程中氮氣得到電子發生還原反應生成Li3N，Li3N又轉化為(CF3SO2)2NLi和LiCl，則左側電極為正極，右側電極為負極。充電時為電解池裝置，在陽極氯離子失去電子被氧化產生Cl2，A正確；放電時陽離子向正極遷移，則Li+從Li電極向Ni-Pt電極遷移，B正確；放電時，每消耗6

mol

Li，則轉移6

mol電子，正極室吸收1

mol

N2，且有6

mol

Li+由右側遷移至左側，則正極室質量增加1

mol×28

g·mol-1+6

mol×7

g·mol-1=70

g，C錯誤。2.(2025·清遠模擬)目前新能源汽車多采用三元鋰電池，某三元鋰電池的工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A.充電時，Li+從隔膜右側移向

左側B.放電時，A極發生的反應為

xLi++6C+xe-===LixC6C.外電路每通過1mol電子，電

極A、B的質量變化之和為14gD.失去活性鋰元素的三元正極材料可采用化學方法再生，實現循環利用√

充電時K1與K2接觸，作為電解池，Li+由陽極脫嵌再嵌入陰極，B極作陽極發生反應：LiNiaCobMncO2-xe-===Li1-xNiaCobMncO2+xLi+，A極作陰極發生反應：xLi++6C+xe-===LixC6；放電時K2與K3接觸，作為原電池，B極作正極發生反應：Li1-xNiaCobMncO2+xLi++xe-===LiNiaCobMncO2，A極作負極發生反應：LixC6-xe-===xLi++6C。外電路通過1

mol電子時，A極(負極)失去1

mol

Li+(質量減少7

g)，B極(正極)得到1

mol

Li+(質量增加7

g)，兩極質量變化之和為7

g-(-7

g)=14

g，C正確；失去活性鋰元素的三元正極材料可通過化學補鋰等方法再生，實現循環利用，D正確。

√

4.鈉硫電池裝置示意圖如圖所示。其中熔融Na為a的電極反應物，熔融S和Na2Sx為b的電極反應物，固體電解質Al2O3可傳導Na+。下列說法不正確的是A.放電時，b作正極B.放電時，Na+從a極室向b極室移動C.充電時，陰極的電極反應式是Na+

+e-===NaD.每產生或消耗1molS，轉移2mol

電子√

三、打破思維定式的濃差電池5.利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法錯誤的是A.甲室Cu電極為負極B.隔膜為陽離子膜C.電池總反應：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+D.NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響√

甲、乙兩室加入相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水，甲室中的Cu2+轉化為[Cu(NH3)4]2+，c(Cu2+)下降，甲室Cu電極溶解，因此甲室Cu電極為負極，故A正確；原電池內電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正向進行，故B錯誤；負極反應是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正極反應是Cu2++2e-===Cu，則電池總反應為Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正確；NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成[Cu(NH3)4]2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產生影響，故D正確。

√

歸納總結(1)濃差電池是僅由一種物質由高濃度向低濃度擴散而引發的一類電池。電池內部，當某種電解質離子或分子濃度越大時，其氧化性或還原性越強。(2)“濃差電池”的分析方法濃差電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置。兩側半電池中的特定物質有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，依據陽離子移向正極區域、陰離子移向負極區域判斷電池的正、負極，這是解題的關鍵。四、微生物燃料電池7.微生物脫鹽電池是一種高效、經濟的能源裝置，利用微生物處理有機廢水獲得電能，同時可實現海水淡化。現以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖裝置處理有機廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯誤的是A.負極反應為CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C.當電路中轉移1mol電子時，模擬海水理論上除

鹽58.5gD.電池工作一段時間后，正、負極產生氣體的物質的量之比為2∶1√

由題圖可知，a極為負極，b極為正極，則隔膜1為陰離子交換膜，隔膜2為陽離子交換膜，才能使模擬海水中的氯離子移向負極，鈉離子移向正極，達到海水淡化的目的，B項錯誤；電路中有1

mol電子通過時，電解質溶液中有1

mol鈉離子移向正極，1

mol氯離子移向負極，C項正確；負極反應：CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+，正極反應：2H++2e-===H2↑，根據電荷守恒，正、負極產生氣體的物質的量之比為2∶1，A、D項正確。8.(2025·湛江調研)微生物電池是一種借助微生物實現化學能轉化為電能的裝置，某微生物電池的原理如圖所示。下列說法不正確的是A.電極Ⅱ的電極反應式為O2+4H++4e-===2H2OB.電路中轉移4mole-時，理論上電極

Ⅱ室溶液質量增加36gC.電極Ⅰ室的H+通過質子交換膜移向

電極Ⅱ室D.溫度越高速率越快，電池工作效率越高√

根據質子交換膜可推測電解液呈酸性，電極Ⅱ為正極，電極反應式為O2+4H++4e-===2H2O，A正確；電路中轉移4

mol

e-時，理論上電極Ⅱ室有1

mol

O2(32

g)進入溶液，同時有4

mol

H+通過質子交換膜進入電極Ⅱ室，溶液質量共增加36

g，B、C正確；溫度過高微生物會失活，電池工作效率不一定越高，D錯誤。五、太陽能轉化電池9.(2024·深圳模擬預測)2024年，吉林大學科學團隊采用等離子體Au納米粒子(可吸收可見光，產生電子)修飾的缺陷氮化碳(Au?Nv?C3N4)光電正極，建立了一種新型雙功能輔助Li?N2電池系統，總反應為6Li+N2===2Li3N，結構示意圖和光電正極的工作原理如圖所示，下列說法正確的是A.Nv可以捕獲光生電子用于氧化N2B.放電時，電流由a電極沿導線流向

b電極C.產生1A·h電荷量時，生成Li3N的

質量與消耗N2的質量比為5∶2D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗0.7gLi時，鉛酸蓄電池消耗0.9g水√

由電子移動方向可知，a電極為原電池的負極，b電極為正極，鋰離子作用下氮氣在催化劑表面得到電子發生還原反應生成氮化鋰，故A錯誤；放電時，電流由b電極沿導線流向a電極，故B錯誤；由正極的電極反應式：N2+6e-+6Li+===2Li3N可知，生成氮化鋰和消耗氮氣的質量比為70∶28=5∶2，故C正確；

√

練后反思光催化電極電池的工作原理主要基于光催化反應與電化學反應的協同作用，通過光能激發催化劑產生載流子，驅動電池能量轉換。具體過程如下：(1)光能激發載流子生成當光照射到半導體光電極(如TiO2)表面時，光子能量大于禁帶寬度，價帶電子被激發到導帶，同時價帶產生空穴，形成電子?空穴對。這一過程在極短時間內完成(如10-9秒)，但電子和空穴易在材料內部復合，需通過表面處理(如熱處理、機械研磨)增加表面活性位點。練后反思(2)載流子分離與遷移經過表面處理后，電子和空穴在電場作用下分別向正、負極遷移。電子在正極參與還原反應(如光分解水制氫)，空穴在負極參與氧化反應(如有機污染物降解)。(3)電化學反應驅動能量輸出電解質中的離子在電場作用下遷移，形成電流。這一過程實現了光能向化學能的轉換，驅動外部負載工作(如發電或驅動化學反應)。六、液流儲能電池12.(2025·廣東期末)鐵鉻液流電池是一種酸性介質中，正、負極活性物質均為液體的電化學電池，放電時電池的總反應為Cr2++Fe3+===Cr3++Fe2+，電池結構原理如圖所示，下列說法不正確的是A.電池充電時，b極的電極反應式為Cr3++e-

===Cr2+B.電池充電時，a極與外接電源的正極相連C.電池放電時，H+由左側電極室通過質子

交換膜移向右側D.電池放電時，電路中每通過0.1mol電子，Fe3+物質的量減少0.1mol√

由反應式可知，放電時，a極為原電池的正極，Fe3+在正極得到電子發生還原反應生成Fe2+，b極為負極，Cr2+在負極失去電子發生氧化反應生成Cr3+；充電時，b極為陰極，電極反應式為Cr3++e-===Cr2+，故A正確；放電時，氫離子由右側電極室經質子交換膜移向左側，故C錯誤。

√

√

練后反思液流電池