高考總復習優化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI熱點專攻9新型化學電源及分析第六章2024命題前沿液流電池是一種新型的大型電化學儲能裝置,由電堆單元、電解質溶液及電解質溶液儲供單元、控制管理單元等部分組成。液流電池系統的核心是由電堆和實現充、放電過程的單電池按特定要求串聯而成的,其結構與燃料電池電堆相似。全釩液流電池的裝置如圖所示:新題速遞(2022廣東卷,6)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1molCl2,電極a質量理論上增加23g思路導引(1)充電時電極a反應為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3電極a是陰極,電極b是陽極。(2)結合充、放電過程的互逆性

放電時,電極a是負極,電極b是正極。(3)結合放電和充電時的電極反應,逐項進行分析、判斷。答案

C解析

由充電時電極a的反應可知,充電時電極a為陰極,則電極B是陽極,A錯誤;同一電極上放電時電極反應和充電時相反,則由放電時電極a的反應為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+可知,NaCl溶液的pH不變,B錯誤;放電時,負極反應為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+,正極反應為Cl2+2e-===2Cl-,反應后Na+和Cl-濃度都增大,則放電時NaCl溶液的濃度增大,C正確;充電時陽極反應為2Cl--2e-===Cl2↑,陰極反應為NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3,由得失電子守恒可知,每生成1

mol

Cl2,電極a質量理論上增加23

g·mol-1×2

mol=46

g,D錯誤。熱點探究熱點1新型液流電池及分析例1.某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是(

)A.放電時負極反應:Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+B.放電時Cl-透過多孔碳電極向CCl4中遷移C.放電時每轉移1mol電子,理論上CCl4吸收0.5molCl2D.充電過程中,NaCl溶液濃度增大答案

A解析

放電時,負極失電子,發生氧化反應,電極反應為Na3Ti2(PO4)3-2e-===NaTi2(PO4)3+2Na+,A正確;放電時陰離子移向負極,故Cl-透過多孔碳電極向NaCl溶液中遷移,B錯誤;放電時正極反應為Cl2+2e-===2Cl-,轉移1

mol電子,理論上CCl4釋放出0.5

mol

Cl2,C錯誤;充電過程中,陽極反應為2Cl--2e-===Cl2↑,消耗了Cl-,則NaCl溶液濃度減小,D錯誤。方法指導分析新型液流電池的基本思路如下:(1)判斷放電時電池的正極和負極:依據物質轉化中元素化合價的變化或離子的移動方向(電流的流向)等。(2)結合原電池原理,確定正極、負極的反應式,判斷電極區(或整個電解質溶液)的變化等。(3)根據充電、放電時電極反應的互逆性,推測充電時電極反應及變化等。對點訓練1.(2021湖南卷,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-===ZnD.隔膜允許陽離子通過,也允許陰離子通過答案

B解析

放電時,N電極為電池的正極,電極反應式為Br2+2e-===2Br-,M電極為負極,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+。充電時,M電極與電源的負極相連,作電解池的陰極,N電極與電源的正極相連,作陽極。放電時,N電極為電池的正極,A正確;放電時,左側儲液器中溴化鋅的濃度不會減小,B錯誤;充電時,M電極與電源的負極相連,作電解池的陰極,電極反應式為Zn2++2e-===Zn,C正確;放電或充電時,交換膜允許鋅離子和溴離子通過,維持兩側溴化鋅溶液的電中性,D正確。熱點2新型濃差電池及分析例2.(2022浙江1月選考,21)pH計是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示,以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內放置已知濃度的HCl溶液,并插入Ag-AgCl電極)和另一Ag-AgCl電極插入待測溶液中組成電池,pH與電池的電動勢E存在關系:pH=(E-常數)/0.059。下列說法正確的是(

)A.如果玻璃薄膜球內電極的電勢低,則該電極反應式為AgCl(s)+e-===Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)B.玻璃膜內外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化C.分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢,可得出未知溶液的pHD.pH計工作時,電能轉化為化學能答案

C解析

如果玻璃薄膜球內電極的電勢低,則該電極為負極,發生氧化反應,A錯誤;pH與電池的電動勢E存在關系:pH=(E-常數)/0.059,則玻璃膜內外氫離子濃度的差異會引起電動勢的變化,B錯誤;結合pH=(E-常數)/0.059,則分別測定含已知pH的標準溶液和未知溶液的電池的電動勢,可得出未知溶液的pH,C正確;pH計工作時,利用原電池原理,則化學能轉化為電能,D錯誤。方法指導濃差電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置,為了限制某些離子的移動,常使用離子交換膜。分析思路如下:(1)結合目的及離子的定性移動判斷離子交換膜的種類,確定是陽離子交換膜、陰離子交換膜還是質子交換膜等。(2)判斷電池的正、負極:兩側半電池中的特定物質存在濃度差,離子是由“高濃度”區移向“低濃度”區,陰離子移向負極,陽離子移向正極。(3)結合原電池的工作原理,確定正極、負極的反應式,判斷電極區(或電解質溶液)的pH變化等。對點訓練2.相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極),可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法錯誤的是(

)

答案

D解析

電解池可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH,根據電解池分析可知,左邊得到NaOH和H2,右邊得到O2和H2SO4,則a為陰極,b為陽極,則Cu(2)為負極,Cu(1)為正極。a為電解池的陰極,A正確;電池放電過程中,Cu(2)為負極,則負極上的電極反應為Cu-2e-===Cu2+,B正確;當電路中轉移2

mol電子時,動,C正確;電池放電過程中,Cu(2)的電極反應式為Cu-2e-===Cu2+,Cu(1)的電極反應式為Cu2++2e-===Cu,反應前原電池左邊硫酸銅物質的量為5

mol,