2021届高中化学考前三个月专项复习课件（20张ppt）命题区间五 角度三　新型电池的充放电分析

新型电池的充放电分析
角度三
可充电电池的有关规律
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为负连负，正连正。
高考必备知识
1.(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环
境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是
A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－

B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C.充电时，电池总反应为 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
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重练高考真题
解析　由装置示意图可知，放电时负极反
应为
正确；
放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价
降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH时，转移电子数为2 mol，B项正确；
由装置示意图可知充电时正极(阳极)产生O2，负极(阴极)产生Zn，C项正确；
充电时正极(阳极)上发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，OH－浓度降低，D项错误。
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2.(2018·全国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的是
A.放电时， 向负极移动
B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C.放电时，正极反应为3CO2＋4e－===
D.充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
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解析　根据电池的总反应知，
放电时负极反应：4Na－4e－===4Na＋
充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na
放电时， 向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时
释放CO2，放电时吸收CO2。
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3.(2018·全国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x
(x＝0或1)。下列说法正确的是
A.放电时，多孔碳材料电极为负极
B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向
锂电极
C.充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D.充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋(1－ )O2
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解析　由题意知，放电时负极反应为4Li－4e－===4Li＋，正极反应为(2－x)
O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池
总反应为(1－ )O2＋2Li===Li2O2－x。充电时
的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆
反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li
＋(1－ )O2，D项正确；
该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；
该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；
该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移，C项错误。
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4.(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存
电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确
的是
A.放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B.放电时，溶液中离子的数目增大
C.充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D.充电时，a电极接外电源负极
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解析　根据电池的工作原理示意图，可知放电时
a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－
＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；
放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转
化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项正确；
充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，
a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I－被氧化，C项正确；
放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。
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1.以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠
离子电池，其放电工作原理如图所示。
下列说法错误的是
A.放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋
2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]
B.充电时，Mo箔接电源的负极
C.充电时，Na＋通过离子交换膜从左室
移向右室
D.外电路通过0.2 mol电子时，负极质量变化为2.4 g
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精练预测押题
解析　根据原电池工作原理，Mg箔作负极，Mo箔作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，
故A项正确；
充电时，电解池的阴极(原电池的负极)接电
源的负极，电解池的阳极(原电池的正极)接
电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B
项错误；
充电时，阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，故C项正确；
负极上的反应式是2Mg－4e－＋2Cl－===[Mg2Cl2]2＋，外电路中通过0.2 mol
电子时，消耗0.1 mol Mg，质量减少2.4 g，故D项正确。
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2.某学习小组设计如图所示实验装置，利用氢镍电池为钠硫电池充电。已知氢镍电池放电时的总反应式为NiO(OH)＋MH===Ni(OH)2＋M。
下列说法正确的是
A.a极为氢镍电池的正极
B.氢镍电池的负极反应式为MH
＋OH－－2e－===M＋＋H2O
C.充电时，Na＋通过固体Al2O3陶
瓷向M极移动
D.充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成1 mol S单质
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解析　利用氢镍电池为钠硫电池充电时，氢镍电池为直流电源，钠硫电池放电时，活泼金属Na在负极失电子，故M极为负极，充电时M极作阴极，故a极为氢镍电池的负极，A项错误；
由氢镍电池的总反应式知，负极
的电极反应式为MH＋OH－－e－
===M＋H2O，B项错误；
充电时，阳离子向阴极移动，C
项正确；
充电时，N极的电极反应式为 －2e－===xS，故充电时，外电路中每通过2 mol电子，N极上生成x mol S单质，D项错误。
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3.(2020·山东5月等级模拟考，8)锂－空气电池是一种可充放电池，电池反应为2Li＋O2===Li2O2，某锂－空气电池的构造原理图如下。下列说法正确的是
A.可选用有机电解液或水性电解液
B.含催化剂的多孔电极为电池的负极
C.放电时正极的电极反应式为O2＋ 2Li＋
＋ 2e－===Li2O2
D.充电时锂电极应连接外接电源的正极
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解析　应选用有机电解液，水性电解液会与Li直接反应，故A错误；
含催化剂的多孔电极为电池的正极，故B错误；
放电时正极的电极反应式为O2＋ ＋2e－===Li2O2，故C正确；
充电时锂电极应连接外接电源的负极发生电极反应：Li＋＋e－===Li，故D错误。
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4.如图所示，装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中离子交换膜只允许K＋通过，该电池充、放电的化学方程式为2K2S2＋KI3 K2S4＋3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，X附近溶液先变红。下列说法正确的是
A.闭合K时，K＋从右到左通过离子交换膜
B.闭合K时，电极A上发生的电极反应为
C.闭合K时，电极X上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
D.闭合K时，当有0.1 mol K＋通过离子交换膜，X电极上产生标准状况下
气体1.12 L
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解析　X附近溶液先变红，则X为阴极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；电极A为负极，阳离子由负极向正极移动，负极反应式为 ，A、B、C三项均
错误；
当有0.1 mol K＋通过离子交换膜时，则转
移电子0.1 mol，电极X生成0.05 mol H2，
即标准状况下体积为1.12 L，D项正确。
5.(2020·日照一模)我国科研工作者研制出基于PANa(聚丙烯酸钠)电解质的Zn/NiCo－LDMH可充电电池，该电池具有高容量和超长循环稳定性。电池反应为5Zn＋6CoOOH＋4NiOOH＋5H2O 5ZnO＋6Co(OH)2＋4Ni(OH)2。
PANa是一种超强吸水聚合物，吸收大量Zn(CH3COO)2和KOH溶液作为水和离子含量调节剂形成水凝胶电解质，示意图如右。
下列说法错误的是
A.PANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液中不
会发生电离
B.PANa具有超强吸水性可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降
C.放电时，负极附近pH减小
D.充电时，阳极反应为3Co(OH)2＋2Ni(OH)2－5e－＋5OH－===3CoOOH＋
2NiOOH＋5H2O
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解析　PANa是一种有机高分子聚合物，在水溶液
中会电离出聚丙烯酸根离子和钠离子，A选项错误；
根据题干信息，PANa是一种超强吸水聚合物，具
有超强吸水性，可避免电池充放电过程中因失水使离子导电率下降，B选项正确；
放电时，负极发生的电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，负极附近OH－浓度降低，pH减小，C选项正确；
充电时，Co(OH)2和Ni(OH)2在阳极失去电子生成CoOOH和NiOOH，电极反应式为3Co(OH)2＋2Ni(OH)2＋5OH－－5e－===3CoOOH＋2NiOOH＋5H2O，D选项正确。
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