高考化學一輪復習同步課件 第10章　熱點強化10　新型化學電源分類突破（魯科版）

第10章

熱點強化10新型化學電源分類突破一、鋰電池和鋰離子二次電池1.(2025·安徽，13)研究人員開發(fā)出一種鋰?氫可充電電池(如圖所示)，使用前需先充電，其固體電解質(zhì)僅允許Li+通過。下列說法正確的是A.放電時電解質(zhì)溶液質(zhì)量減小B.放電時電池總反應為H2+2Li===2LiHC.充電時Li+移向惰性電極D.充電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，c(H+)降低1mol·L-1√

√

二、鈉電池和鈉離子電池3.(2026·北京昌平階段性考試)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(zhì)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(chǎn)生或消耗1molS，轉(zhuǎn)移2mol電子√

4.(2025·陜西漢中模擬)鈉離子電池是一種二次電池，主要依靠鈉離子在電極之間移動來工作。一種鈉離子電池的工作原理如圖所示，放電時，電池反應可表示為Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C。下列說法正確的是A.電池放電時，X極發(fā)生氧化反應B.電池放電時，Na+通過陽離子交換膜向右側(cè)區(qū)

域移動C.電池充電時，X極的電極反應式為NaFePO4+xe-

===Na1-xFePO4+xNa+D.電池充電時，每轉(zhuǎn)移1mole-，Y極質(zhì)量增加23g√

根據(jù)放電時電池反應Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C可知，放電時NaxC失電子，Y是負極；Na1-xFePO4得電子發(fā)生還原反應，X是正極，故A錯誤；放電時，陽離子移向正極，Na+從右側(cè)區(qū)域通過陽離子交換膜移向左側(cè)區(qū)域，故B錯誤；充電時，X極為陽極，電極反應式為NaFePO4-xe-===xNa++Na1-xFePO4，故C錯誤；電池充電時，Y電極為陰極，發(fā)生反應：xNa++xe-+C===NaxC，則每轉(zhuǎn)移1

mol

e-，Y極質(zhì)量增加23

g，故D正確。三、打破思維定式的濃差電池5.利用熱再生氨電池可實現(xiàn)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(chǎn)生影響√

甲、乙兩室加入相同的CuSO4電鍍液，向甲室加入足量氨水，甲室中的Cu2+轉(zhuǎn)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(nèi)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(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)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(chǎn)生影響，故D正確。

√

(1)濃差電池是僅由一種物質(zhì)由高濃度向低濃度擴散而引發(fā)的一類電池。電池內(nèi)部，當某種電解質(zhì)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(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，依據(jù)陽離子移向正極區(qū)域、陰離子移向負極區(qū)域判斷電池的正、負極，這是解題的關鍵。歸納總結四、微生物燃料電池7.微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)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(xiàn)海水淡化。現(xiàn)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(zhuǎn)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(chǎn)生氣體的物質(zhì)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(zhì)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(jù)電荷守恒，正、負極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，A、D項正確。

√

√

10.Li?O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來，科學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(Li++e-===Li)和陽極反應(Li2O2+2h+===2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是A.充電時，電池的總反應為Li2O2===2Li+O2B.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關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：O2+2Li++2e-===Li2O2√

充電時為電解池，由題目信息知，光照時，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動陰極反應(Li++e-===Li)和陽極反應(Li2O2+2h+===2Li++O2)，則充電時，電池的總反應為Li2O2===2Li+O2，因此，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關，A、B正確；放電時，金屬Li電極為負極，光催化電極為正極，Li+從負極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤；放電時，正極反應為O2+2Li++2e-===Li2O2，D正確。

√

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(xié)同作用，通過光能激發(fā)催化劑產(chǎn)生載流子，驅(qū)動電池能量轉(zhuǎn)換。具體過程如下：(1)光能激發(fā)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(fā)到導帶，同時價帶產(chǎn)生空穴，形成電子-空穴對。這一過程在極短時間內(nèi)完成(如10-9秒)，但電子和空穴易在材料內(nèi)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(jīng)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(qū)動能量輸出電解質(zhì)中的離子在電場作用下遷移，形成電流。這一過程實現(xiàn)了光能向化學能的轉(zhuǎn)換，驅(qū)動外部負載工作(如發(fā)電或驅(qū)動化學反應)。六、液流儲能電池12.(2025·山東，12改編)全鐵液流電池工作原理如圖所示，兩電極分別為石墨電極和負載鐵的石墨電極。下列說法正確的是A.隔膜為陽離子交換膜B.放電時，a極為正極C.充電時，隔膜兩側(cè)溶液Fe2+濃度均減小D.理論上，F(xiàn)e3+每減少1mol，F(xiàn)e2+總量相應增加2mol√

根據(jù)電池中所含物質(zhì)知，能形成的自發(fā)氧化還原反應只有Fe+2Fe3+===3Fe2+，因此氧化劑Fe3+所在電極區(qū)的b電極為正極，電極材料為石墨，則a電極為負極，電極材料為負載Fe的石墨。隔膜需防止右側(cè)的Fe3+進入左側(cè)，應使用陰離子交換膜，A、B錯誤；充電時的總反應為3Fe2+

Fe+2Fe3+，消耗Fe2+，故隔膜兩側(cè)溶液Fe2+濃度均減小，C正確；根據(jù)放電的總反應知，F(xiàn)e3+每減少1

mol，F(xiàn)e2+總量相應增加1.5

mol，D錯誤。

√

液流電池由電堆單元、電解液、電解液存儲供給單元以及管理控制單元等部分構成，是利用正、負極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使