第一、二节提升课

第1课时新型化学电源工作原理的分析

[核心素养发展目标]1.掌握二次电池充放电过程的分析思路。2.了解常见新型化学电源的种类。

一、二次电池的充放电原理

1．(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是()

A．放电时负极质量减小

B．储能过程中电能转变为化学能

C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧

D．充电总反应：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋

2．(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()

A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B．放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi＋

C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2

D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Si＋LiCoO2

二次电池题目的解答思路

二、常考新型化学电源

类型一浓差电池

1．(2022·浙江1月选考，21)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＝eq\f(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－(0.1mol·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pH

D．pH计工作时，电能转化为化学能

2．某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是()

A．Cu(2)极发生还原反应

B．Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移

C．放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变

D．当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1mol·L－1时，该电池停止放电

类型二电催化剂(电子传递体)电池

3．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋

C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

4.近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，如图所示。下列说法不正确的是()

A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动

B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D．整个反应过程中，铜相当于催化剂

类型三太阳能转化电池

5．(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是()

A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2

B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D．放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2

6．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋

②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是()

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反