新教材宁陕2024届高考化学一轮复习学案第6章化学反应与能量转化第37讲常考新型化学电源鲁科版.doc

第37讲常考新型化学电源

[复习目标]1.知道常考新型化学电源的类型及考查方式。2.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。

类型一锂电池与锂离子电池

1．锂电池

锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。

2．锂离子二次电池

(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。

(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。

(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。

1．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a到b

C．Al2O3的作用是导电、隔离电极反应物

D．充电时，外电路中通过0.2mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2g

2．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽年成为汽车界的“新宠”。某品牌全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应为LixC6＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是()

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LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋

D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收

类型二微生物燃料电池

微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。

1．(2023·南京朔州一中模拟)利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是()

A．X电极是负极

B．Y电极上的反应式：Cm(H2O)n－4me－===mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋

C．H＋由左向右移动

D．有1molCO2生成时，消耗1molMnO2

2．(2022·牡丹江一中高三模拟)如图是利用微生物将废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质而制作的化学电源，可给二次电池充电。下列说法正确的是()

A．M极电极反应式：H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2＋N2＋16H＋

B．充电时二次电池的正极应与M极相连

C．H＋通过质子交换膜由N极向M极移动

D．若N极消耗了标准状况下2.24LO2，则有0.4mol电子从N极流向M极

类型三物质循环转化型电池

根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。

1．液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是()

A．充电时电极A连电源负极

B．放电时正极电极反应为Fe(CN)eq\o\al(3－,6)＋e－===Fe(CN)eq\o\al(4－,6)

C．放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小

D．充电时阴极电极反应：ZnBreq\o\al(2－,4)＋2e－===Zn＋4Br－

2．利用微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