2025版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)提升訓(xùn)練第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第21講原電池和化學(xué)電源考點(diǎn)二常見化學(xué)電源微考點(diǎn)2新型二次電池及分析

微考點(diǎn)2新型二次電池及分析(2024·全國乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家探討了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)式(Li＋＋e－=Li)和陽極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2)對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li＋O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li＋從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2[思路點(diǎn)撥]充電時(shí)間照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，則充電時(shí)總反應(yīng)為Li2O2=2Li＋O2，結(jié)合圖示，充電時(shí)金屬鋰為陰極，光催化電極為陽極：充電(電解池)放電(原電池)陽極Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2(光催化電極)負(fù)極Li－e－=Li＋陰極Li＋＋e－=Li(金屬鋰)正極O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2[解析]依據(jù)題給電池裝置圖并結(jié)合陰、陽極電極反應(yīng)可知，充電時(shí)，電池的總反應(yīng)為Li2O2=2Li＋O2，A項(xiàng)正確；由題干中光照時(shí)陰、陽極反應(yīng)可知，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B項(xiàng)正確；放電時(shí)題給裝置為原電池，陽離子(Li＋)向正極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)題給裝置圖可知，放電時(shí)正極上O2得電子并與Li＋結(jié)合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2，D項(xiàng)正確。歸納拓展：電極反應(yīng)式的書寫步驟：第1步，推斷電極(正、負(fù)極或者陰、陽極)上參與反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，依據(jù)元素化合價(jià)變更標(biāo)出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目；第2步，依據(jù)溶液的酸堿性，通過在電極反應(yīng)式的兩端添加H＋或OH－：使電極反應(yīng)式符合電荷守恒；第3步，依據(jù)原子守恒，在電極反應(yīng)式的兩端添加H2O(或其他小分子物質(zhì))，使電極反應(yīng)式符合原子守恒?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1．(2024·湖南常德模擬)最近，我國科研人員獨(dú)創(chuàng)了一種新型的鋅離子熱充電電池，可以利用人體產(chǎn)生的低熱量充電。該電池以Zn和VO2-PC為電極材料，實(shí)現(xiàn)了低熱量發(fā)電。放電時(shí)，VO2結(jié)合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，原理如圖所示。下列說法正確的是(D)A．分別器可以為陰離子交換膜B．充電時(shí)，陽極電極反應(yīng)式為ZnxVO2·yH2O＋2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2OC．放電時(shí)，電流從Zn極流向VO2-PC極D．充電時(shí)，鋅離子從較高溫一側(cè)移至低溫一側(cè)[解析]放電時(shí)，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，VO2結(jié)合Zn2＋生成ZnxVO2·yH2O，說明Zn2＋從負(fù)極移向正極，則分別器可以是陽離子交換膜，但不能是陰離子交換膜，A錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為ZnxVO2·yH2O－2xe－=VO2＋xZn2＋＋yH2O，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，電流由正極流向負(fù)極，即電流從VO2-PC極流向Zn極，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，Zn2＋由較高溫區(qū)向左側(cè)低溫區(qū)遷移，并在Zn電極得電子被還原為Zn，D正確。2．(2024·山東濰坊高三檢測)鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充放電按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(A)A．充電時(shí)陽極反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－=H2O＋NiOOHB．充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C．放電時(shí)負(fù)極旁邊溶液中的OH－濃度不變D．放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng)[解析]該可充電電池放電時(shí)為原電池，Cd失電子、化合價(jià)上升，Cd為負(fù)極，反應(yīng)式為Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，正極上NiOOH發(fā)生的電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，工作時(shí)陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極；充電時(shí)為電解池，與電源正極相接的為陽極，與電源負(fù)極相接的為陰極，陰陽極反應(yīng)與原電池負(fù)正極反應(yīng)相反，據(jù)此分析解答。充電時(shí)為電解池，陽極反應(yīng)與原電池正極反應(yīng)相反，即陽極電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O，故A正確；充電時(shí)為電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B錯(cuò)誤；放電時(shí)為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，堿性減弱，故C錯(cuò)誤；放電時(shí)為原電池，電解質(zhì)溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。歸納拓展：二次電池的充放電規(guī)律及電極反應(yīng)式書寫1二次電池的充放電規(guī)律①充電時(shí)電極的連接：充電的目的是使電池復(fù)原其供電實(shí)力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電子，可簡記為“負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽極”。②工作時(shí)的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時(shí)，形式上恰好是相反的；同一電極四周的溶液，充電與放電時(shí)pH的變更趨勢(shì)也恰好相反。2二次電池電極反應(yīng)式的書寫書寫