資源簡介

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第29講
常見新型化學電源
診斷性評價
(2022·廣東，16)科學家基于Cl2易溶于CCl4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設備(如圖)。充電時電極a的反應為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列說法正確的是
A.充電時電極b是陰極
B.放電時NaCl溶液的pH減小
C.放電時NaCl溶液的濃度增大
D.每生成1 mol Cl2，電極a質量理論上增加23 g
√
一、鋰離子電池
電極材料：由金屬鋰或鋰合金為負極材料，正極材料一般為含Li＋的化合物，目前已商業化的正極材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4
電極反應：負極產生（脫嵌）Li＋，正極產生（嵌入）Li＋
離子導體：非水電解質溶液
電子導體：導線
鋰(Li)—空氣電池的工作原理如圖所示下列說法不正確的是
A．金屬鋰作負極，發生氧化反應
B．Li+通過有機電解質向水溶液處移動
C．正極的電極反應：O2+4e- == 2O2-
D.電池總反應：4Li+O2+2H2O == 4LiOH
√
鋰離子電池考點1——原電池
一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x（x=0或1）。下列說法正確的是
鋰離子電池考點2——鋰空氣電池
A.放電時,多孔碳材料電極為負極
B.放電時,外電路電子由多孔碳材料電極
流向鋰電極
C.充電時,電解質溶液中Li+向多孔碳材料區遷移
D.充電時,電池總反應為Li2O2-x══2Li+(1-x/2)O2
√
(2022·全國乙卷，12)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，光催化電極產生電子(e－)和空穴(h＋)，驅動陰極反應(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＋O2
B.充電效率與光照產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，正極發生反應：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
√
鋰離子電池考點3——鈷酸鋰(LiCoO2)電池
鈷酸鋰(LiCoO2)電池，其工作原理如圖，A極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導Li＋的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應為LixC6＋Li1－xCoO2 C6＋LiCoO2。下列說法不正確的是
A.隔膜只允許Li＋通過，放電時Li＋從左邊流向右邊
B.放電時，正極鋰的化合價未發生改變
C.充電時B作陽極，電極反應式為LiCoO2－xe－===
Li1－xCoO2＋xLi＋
D.廢舊鈷酸鋰(LiCoO2)電池進行“放電處理”讓Li＋
進入石墨中而有利于回收
√
充電
放電
鋰離子電池考點4——鋰硫電池
全固態鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應為16Li+xS8══8Li2Sx(2≤x≤8)。錯誤的是
A.電池工作時,正極可發生反應:2Li2S6+2Li++2e-══3Li2S4
B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料質量減小0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性
D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多
√
二、微生物電池
電極材料：種類較多
電極反應：有機物在微生物作用下發生氧化還原反應
離子導體：合適的電子傳遞介體
電子導體：導線
微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是
微生物電池考點1——單一氧化還原反應
A．正極反應中有CO2生成B．微生物促進了反應中電子的轉移C．質子通過交換膜從負極移向正極D．電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
√
利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是(　　)
微生物電池考點2——多個氧化還原反應
A．相比現有工業合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能
B．陰極區，在氫化酶作用下發生反應H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正極區，固氮酶為催化劑，N2發生還原反應生成NH3
D．電池工作時質子通過交換膜由負極區向正極區移動
√
三、有機物電池
電極材料：種類較多（微生物膜）
電極反應：有機物之間的氧化還原反應
含乙酸鈉和氯苯的廢水可以利用微化學電池除去，其原理如圖所示，下列說法正確的是
√
四、液流電池
液流電池是利用正負極電解液分開，各自循環的一種高性能蓄電池
可以分為全釩液流電池、鋰離子液流電池和鉛酸液流電池
關注化合價變化，找到電極反應
關注離子交換膜
液流電池是電化學儲能領域的一個研究熱點，其優點是儲能容量大、使用壽命長。下圖為一種中性Zn/Fe液流電池的結構及工作原理圖。下列有關說法錯誤的是
A.充電時電極A連電源負極
B.放電時正極電極反應為 ＋e－===
C.放電時負極區離子濃度增大，正極區離子
濃度減小
D.充電時陰極電極反應： ＋2e－===
Zn＋4Br－
√
我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是
√
五、濃差電池
工作原理
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”，依據內電路離子移動方向判斷電池的正、負極
離子交換膜
種類：陽離子交換膜、陰離子交換膜、質子交換膜
作用：能將兩極區隔離，阻止兩極物質發生化學反應；
能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
利用電解質溶液的濃度對電極電勢的影響，可設計濃差電池。某熱再生濃差電池工作原理如圖所示，通入NH3時電池開始工作，左側電極質量減少，右側電極質量增加，中間A為陰離子交換膜，放電后可利用廢熱進行充電再生。下列說法不正確的是
√
=
六、鋅離子電池
鋅離子電池考點1——Zn-CO2
A.放電時，負極反應為Zn－2e－＋4OH－===
B．放電時，1 mol CO2轉化為HCOOH，轉移的電子數為2 mol
C．充電時，電池總反應為2 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充電時，正極溶液中OH－濃度升高
放電時，溫室氣體CO2被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是(　　)
√
鋅離子電池考點2——Zn-其他物質
高電壓水系鋅-有機混合液流電池的裝置及充、放電原理如圖所示。下列說法正確的是
√
終結性評價
1.(2020·山東，10)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?，F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1 mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5 g
D.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
√
2.(2021·湖南，10)鋅/溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：
下列說法錯誤的是
A.放電時，N極為正極
B.放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不
斷減小
C.充電時，M極的電極反應式為Zn2＋＋
2e－===Zn
D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過
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3.(2022·全國乙卷，12)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，光催化電極產生電子(e－)和空穴(h＋)，驅動陰極反應(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＋O2
B.充電效率與光照產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，正極發生反應：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
√

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