2024年高考化学一轮复习（人教版） 第7章 第41讲　常考新型化学电源.docx

第41讲　常考新型化学电源
[复****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＋的移动方向为从电极a到电极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0.2 mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g
答案　D
解析　由图分析知电极a为负极，电极b为正极，放电时，内电路中Li＋从电极a移向电极b，B正确；Al2O3为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；当外电路中通过0.2 mol e－时，阳极区生成0.1x mol硫，故阳极区生成硫的质量为3.2x g，D错误。
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－xCoO2C6＋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
答案　D
解析　据题意分析可知，A极为负极，B极为正极，该隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋向正极移动，即从左边流向右边，A正确；无论放电还是充电，Li元素化合价都是＋1价，化合价不变，B正确；充电时，B电极是阳极，其电极反应与放电时正极反应相反，故电极反应式为LiCoO2－xe－=== Li1－xCoO2＋xLi＋，C正确；根据电池反应知，充电时锂离子进入石墨中，D错误。
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．(2022·山西朔州一中模拟)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1 mol CO2生成时，消耗1 mol MnO2
答案　B
解析　根据装置图，X电极上MnO2转化成Mn2＋，化合价降低，发生还原反应，X作正极，A错误；Y电极为负极，Cm(H2O)n中C的平均化合价由0价升高为＋4价，电极反应式为Cm(H2O)n－4me－===mCO2↑＋(n－2m)H2O＋4mH＋，B正确；根据原电池工作原理，阳离子由负极向正极移动，即H＋由右向左移动，C错误；正极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，建立关系式为2mMnO2～4me－～mCO2，有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。
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***[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(