新型化學(xué)電源

in扣—核心知識(shí)?

1.十五種新型電池的電極反應(yīng)式(在空格內(nèi)填寫電極反應(yīng)式)

放電

總反應(yīng)：Ag2O+Zn+HO2Ag+Zn(OH)2

2允電

鋅銀電池

正極ElAg2。+H2O+2e-=2Ag+20H-

負(fù)極H]Zn+20H一一2b=Zn(OH)2

總丿反應(yīng)：2Zn+O2+4OH+2H2O=2Zn(OHX

鋅空氣電池正極國(guó)O2+4廣+2H2O=4OH―

負(fù)極?Zn+dOH-2e=Zn(OH)A

放電

總反應(yīng)：NiO+Fe+2H2O+宀Fe(OH)+Ni(OH)2

2充電2

鎮(zhèn)鐵電池

正極SNi02+2e-+2H2O=Ni(OH)2+20IT

負(fù)極⑹地一22—+201=Fe(0H)2

放電

總反應(yīng)：3Zn+2FeOF+8HO..3Zn(OH)+2Fe(OH)+

2充電23

高鐵電池4OH-

正極ElFeOA+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH

負(fù)極図Zn-2e+20H=Zn(0H)2

放電

總反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2HO\宀Cd(OH)+2Ni(OH)2

2充電2

鎮(zhèn)鎘電池

正極回NiO(OH)+H2O+e=Ni(0H)2+0H

負(fù)極回Cd—2e-+2OEr=Cd(OH)2

總反應(yīng)：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O

Mg-H202

正極回H2Ch+2H++2e=2圧0

電池

負(fù)極園Mg—2e—=Mg"

總反應(yīng)：Mg+2AgCl=2Ag+Mg2++2C1-

Mg-AgCl

正極回2Agel+2e=2Ag+2cl

電池

負(fù)極回Mg—2e―=Mg2/

放電

總反應(yīng)：xMg+Mo3s4.MgxMo3s4

充電

鎂鋁電池

正極同Mo3s4+2xe=M03s2

負(fù)極國(guó)xMg-2xe=xMg=’

總反應(yīng)：2Na+xS=Na2Sx

鈉硫電池正極同xS+2e1=S>

負(fù)極Eg2Na-2e~=2Na+

放電

總反應(yīng)：2Na2s2+NaBr3亠亠Na2s4+3NaBr

充電

鈉硫蓄電池

正極畫NaBi3+2e—+2Na,=3NaBr

負(fù)極國(guó)2Na2s2—2e~~^=Na2s4+2Na-

放電

總反應(yīng)：Na1-/HCOOZ+NamCn..NaCoCh+C”

充電

鈉離子電池

正極叵iNai-mCoCh+ee+/nNa-=NaCoC)2

負(fù)極園NamC“—=e-=j%Na'+C〃

放由

+2+3+2+

總反應(yīng)：VO2+2H+V,宀V+VO+H2O

全鋼液流電充電

池正極園VO$+2H++6=VC)2T+H2O

負(fù)極図v~2+-二一=丫3+

總反應(yīng)：xLi+LiV3O8=Lii+xV3O8

鋰鋼氧化物

正極國(guó)xLL+口丫3。8+雙一=Lil+xV3C)8

電池

負(fù)極國(guó)xLi-%已一=尤!^+

+-

總反應(yīng)：2Li+Cu2O+H2O=2CU+2Li+2OH

鋰銅電池正極畫Cu2O+H2O+2e=2Cu+20H

負(fù)極國(guó)Li一?一=口+

放電

總反應(yīng)：Li—CoCh+LiCLiCoO+C6U<l)

7L電2

鋰離子電池

正極囹LiiKoCh+xe+xIj+=LiCoO2

負(fù)極畫LkC6—xe-=%Li++C6

2.按要求書寫不同“介質(zhì)”下甲醇燃料電池的電極反應(yīng)式

(1)酸性介質(zhì)，如H2so4溶液

負(fù)極：回50『6片+及0-82t+6H+。

3

正極：國(guó)赳2+6e~+6H=3H2O。

(2)堿性介質(zhì)，如K0H溶液

負(fù)極：國(guó)CH30H—6e+80H=CO筍+6H2。。

3

正極：回屮2+6e+3H2O==6OH。

(3)熔融鹽介質(zhì)，如K2c03

負(fù)極：國(guó)(2比01^—6b+3(20--4(202>+2法0。

正極：回^O2+6e+3CO2=3CQ?~O

(4)摻雜Y2O3的ZrO.3固體為電解質(zhì)，在高溫下能傳導(dǎo)02

負(fù)極：囹CH3OH—6e-+3O2--CO2t+2H2O。

3,

正極：網(wǎng)的2+6e=3C)2-o

I歸站——思維升華|

1.燃料電池在不同介質(zhì)中的正極反應(yīng)式

(1)。2+4屋+4庁=2H2O(酸作介質(zhì))

(2)02+4b+2H2O=4OET(堿作介質(zhì))

(3)Ch+4e==202(熔融金屬氧化物作介質(zhì))

(4)02+4廣+2co2=2COT(熔融碳酸鹽作介質(zhì))

2.電極反應(yīng)式的書寫方法

⑴拆分法：①寫出原電池的總反應(yīng)，如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。②把總

反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，并注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守

恒、電荷守恒及得失電子守恒配平兩個(gè)半反應(yīng)，正極：2Fe3++2b==2Fe2+,負(fù)

極：Cu—2e=Cu2'o

(2)加減法：①寫出總反應(yīng)，如Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。②寫出其中容易

寫出的一個(gè)半反應(yīng)(正極或負(fù)極)，如Li-e==Li+(負(fù)極)。③利用總反應(yīng)與上述

的一極反應(yīng)相減，即得另一個(gè)電極的反應(yīng)式，即LiMn2O4+Li'+e

=Li2Mn2O4(正極)。

3.充電電池的解題技巧

(放電、

以xMg+Mo3s4.,MgxMo3s4為例

\充電丿

互逆

I

陰極:還原反應(yīng)、負(fù)極：氧化反應(yīng)

PnxMg-2xe==xMg2*

陽(yáng)陰加/+2?6-=4唾總陰

離

反學(xué)子

應(yīng)

陽(yáng)極:氧化反應(yīng)池式正極：還原反應(yīng)

_

MO3SJ--2xa~=MO3S4,Mo3S4+2xe~：=MO3SJ*

——II

技巧:陽(yáng)極反應(yīng)式二充電總互逆正極反應(yīng)式=放電總

反應(yīng)式-陰極反應(yīng)式反應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式

命題角度二電解原理及應(yīng)用

I回扣---核心知識(shí)I

1.按要求書寫電極反應(yīng)式

(1)用惰性電極電解NaCl溶液

陽(yáng)極：B2Cr-2e-=Cl2to

陰極：E2H++2e-=H2to

(2)用惰性電極電解CuSCU溶液

陽(yáng)極：國(guó)4OH—4e=2七0+。2T(或2H20-4屋=02t+4H)。

陰極：BCu2++2e-=Cu<,

(3)以鐵為陽(yáng)極，石墨為陰極，電解NaOH溶液

陽(yáng)極：［UFe—2b+20H=Fe(0H)2。

陰極：-2H2。+2屋=氏t+20HH

(4)用惰性電極電解熔融MgCh

陽(yáng)極：B2Cr-2e-=C12to

陰極：EMg2++2e-=Mgo

2.按要求書寫電極反應(yīng)式

(1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2so4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極反應(yīng)式

為國(guó)2A1—6廣+3H2O=AbO3+6H+。

(2)以Al單質(zhì)為陽(yáng)極，石墨為陰極，NaHCCh溶液作電解液進(jìn)行電解，生成

難溶物R,R受熱分解生成化合物Q，寫出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：如A1+

3HCOL3e-=Al(OH)3I+3CO2t。

(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2cB和A1CU

組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他

離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：回Al—3e—+7AlCl卒

=4A12c萬(wàn)。

3.如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NH4cl溶液，乙

試管中為Na。溶液，數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是附導(dǎo)管中液面左低右高,甲

中正極反應(yīng)為回2H*+2e=H2t，乙中正極反應(yīng)為同2H2O+Ch+4e=40H。

試管中殘留氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化為甲同必1，乙國(guó)減小(填“增

大”“減小”或“不變”)。

可

-玉

三

：

》

甲

乙

|1月綱——思維升華|

1.構(gòu)建電解池模型，類比分析電解基本原理

2.電解池電極反應(yīng)式的書寫

|確定電極名稱|一|據(jù)電源或研

(1)分析電極

分析電極類別|―?|惰性電極或活性電極

確定微粒種類先分析溶質(zhì)，后分析溶劑

(2)分析溶液

確定微粒的而

陰離子:歹>r>&->cr>OH->sof>F-

若電極為活性電極，則電極材料放電

(3)確定電極

22+2+

上的放電離子陽(yáng)離子:Ag+>Hg+>Fe計(jì)>Cu>H^>Pb

>寸+>Fe2+>Zn2+>Al計(jì)>Mg2+>Na+>

揖+

(4)寫出電極反應(yīng)式

隨堂演練做塊突破

1.（2021?福建漳州模擬）鋰亞硫酰氯（Li/SOCL）電池是實(shí)際應(yīng)用電池系列中比

能量最高的一種電池，剖視圖如圖所示，一種非水的LiAlCL的SOCL溶液為電

解液。亞硫酰氯既是電解質(zhì)，又是正極活性物質(zhì)，其中碳電極區(qū)的電極反應(yīng)式為

2SOCl2+4e=4C1+S+SO2t，該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

KEBU-MESSC1碳電極

IIIIII卜I

習(xí)S甥壁野豐一鋰電極

A.鋰電極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)：Li—e=Li

B.放電時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)：4Li+2SOCh=4LiCl+S02t+S

C.鋰電極上的電勢(shì)比碳電極上的低

D.若采用水溶液代替SOCb溶液，電池總反應(yīng)和效率均不變

解析：選D負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i——=口+,故A正確；

電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2soe12=4LiCl+S+SO2f，故B正確；鋰為負(fù)極，

碳為正極，所以鋰電極上的電勢(shì)比碳電極上的低，故C正確；因?yàn)闃?gòu)成電池的材

料Li能和水反應(yīng)，導(dǎo)致電極被消耗，所以必須在無(wú)水無(wú)氧條件下進(jìn)行，故D錯(cuò)

、口

7天。

2.（2021?河南鄭州模擬）如圖為一種利用原電池原理設(shè)計(jì)測(cè)定02含量的氣體

傳感器示意圖，RbAg4l5是只能傳導(dǎo)Ag+的固體電解質(zhì)。02可以通過(guò)聚四氟乙烯

膜與A1I3反應(yīng)生成A12O3和L,通過(guò)電池電位計(jì)的變化可以測(cè)得02的含量。下

列說(shuō)法正確的是（）

分析氣體聚四氟乙烯膜

-All,

,多孔石景電極

A.正極反應(yīng)為3Ch+12L+4Al3+=2A12C>3

B.傳感器總反應(yīng)為3O2+4AH3+12Ag=2AhO3+12AgI

C.外電路轉(zhuǎn)移0.01mol電子，消耗02的體積為0.56L

D.給傳感器充電時(shí)，Ag‘向多孔石墨電極移動(dòng)

解析：選B原電池正極電極反應(yīng)為b+2Ag'+2e-=2AgI,故A錯(cuò)誤；

傳感器中發(fā)生①4AH3+3O2=2AI2O3+6I2,原電池反應(yīng)②2Ag+b=2AgI,①+

3②傳感器總反應(yīng)為302+4A1B+12Ag=2AhO3+12AgI,故B正確：狀況未知，

不能計(jì)算氣體體積，故C錯(cuò)誤；給傳感器充電時(shí)，Ag+向陰極移動(dòng)，即向Ag電

極移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

3.（2021?河北石家莊模擬）新型鎂一鋰雙離子二次電池如圖，下列關(guān)于該電

池的說(shuō)法不正確的是（）

r-oXYo-）

MgLijFePCMLiFePO,

陽(yáng)U雪膜H

踽&諱者

L￡￡（￡J

含Mg2,和Li*的溶液LizSO,水溶液

A.放電時(shí)，Li卡由左向右移動(dòng)

B.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iiFePO4+xLi++xe=LiFeP04

C.充電時(shí)，外加電源的正極與Y相連

D.充電時(shí)，導(dǎo)線上每通過(guò)1mole,左室溶液質(zhì)量減輕12g

解析：選D放電為原電池，原電池中陽(yáng)離子移向正極，所以Li卡由左向右

移動(dòng)，故A正確；放電時(shí)，右邊為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為L(zhǎng)ii-FePCU

+zLi++xe-=LiFeP04,故B正確；充電時(shí)，外加電源的正極與陽(yáng)極相連，所

以外加電源的正極與Y相連，故C正確；充電時(shí)，導(dǎo)線上每通過(guò)1mole,左室

得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Mg2"+2e-==Mg,但右側(cè)將有ImolLi*移向左

室,所以溶液質(zhì)量減輕12—7=5g,故D錯(cuò)誤。

4.（2021?山東青島模擬）水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如

圖。該電池以粉末多孔鋅電極（鋅粉、活性炭及粘結(jié)劑等）為負(fù)極，V2O5為正極,

三氟甲磺酸鋅［Zn（CF3so3）2］為電解液。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

負(fù)載或電源

A.放電時(shí)，Zi?+向V2O5電極移動(dòng)

B.充電時(shí)，陽(yáng)極區(qū)電解液的濃度變大

C.充電時(shí)，粉末多孔鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)

D.放電時(shí)，V2O5電極上的電極反應(yīng)式為V2O5+xZn2++2xe=ZmV2O5

解析：選B放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以Zi?+向V2O5電極移動(dòng)，故

A正確；充電時(shí)，陽(yáng)極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向左移動(dòng)，所

以陽(yáng)極區(qū)電解液的濃度變小，故B錯(cuò)誤；充電時(shí)，粉末多孔鋅電極為陰極，發(fā)生

還原反應(yīng)，故C正確；放電時(shí)，V2O5電極上的電極反應(yīng)式為VzCh+xZn"+2xe

=Zn.rV2O5,故D正確。

5.（2021?湖北十堰模擬）空氣污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收，生成

HNO2、NOL再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，同時(shí)生

成Ce4+,其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

質(zhì)子交換膜

A.H+由右室進(jìn)入左室

B.Ce4+從電解槽的c口流出，且可循環(huán)使用

C.陰極的電極反應(yīng)式：2HNO2+6H++6e-=N21+4a0

D.若用甲烷燃料電池作為電源，當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6L甲烷時(shí)，理論上

可轉(zhuǎn)化2molHNO2

解析：選C根據(jù)電解原理，H+由左室向右室移動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；空氣污

染物一氧化氮通常用含有Ce4+的溶液吸收，生成HNO2、NO',N的化合價(jià)升高，

Ce4+的化合價(jià)降低，然后對(duì)此溶液進(jìn)行電解，又產(chǎn)生Ce4+,根據(jù)電解原理，應(yīng)在

陽(yáng)極上產(chǎn)生，即Ce4+從a口出，可循環(huán)使用，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電解原理，陰

極上得電子，化合價(jià)降低，HN6轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，即轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓帢O電極反

應(yīng)式為2HNO2+6H++6e-=N2t+4H2O,故C項(xiàng)正確；33.6L甲烷參與反應(yīng)

Q

轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為X及1mol=12mol,理論上可轉(zhuǎn)化HNO2的物質(zhì)的量為

2

12X-mol=4mol,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

6.（2021?湖北武漢模擬）某鎮(zhèn)冶煉車間排放的漂洗廢水中含有一定濃度的Ni2

'和cr,圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中的的示意圖，圖乙描述的是

實(shí)驗(yàn)中陰極液pH值與銀回收率之間的關(guān)系。下列說(shuō)法不正確的是（）

―|1-

0.5mol-L-1

鹽酸

濃

縮

室

交換股，一交換膜h

0.1mol-L-10.1mol-L-,廢水

圖乙

A.交換膜a為陽(yáng)離子交換膜

B.陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2。-4屋=O2+4H'

C.陰極液pH=l時(shí)，鍥的回收率低主要是有較多