2020版新一线高考化学（鲁科版）一轮复习教学案：专项突破12 新型化学电源试题的解答突破
展开专项突破(十二) 新型化学电源试题的解答突破
1．命题分析
命题人常常根据新型化学电池的装置特点，以新介质、新燃料、轻金属为背景，涉及下列命题角度。
(1)电极的判断及其电极反应式的书写或判断。
(2)两极产物及两极反应类型的判断。
(3)两极附近溶液的pH变化或计算。
(4)电子、电流、离子移动方向，交换膜的判断。
(5)电子守恒的相关计算。
2．常考新型电源的原理分析
(1)镍氢电池(KOH溶液)：NiOOH＋MHNi(OH)2＋M
负极反应式：MH－e－＋OH－===M＋H2O；
正极反应式：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。
(2)锂离子电池总反应式为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4
负极反应式：xLi－xe－===xLi＋；
正极反应式：Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋===LiMn2O4。
(3)研究人员研制出一种可快速充放电的超性能铝离子电池，Al、Cn为电极，有机阳离子与阴离子(AlCl、Al2Cl)组成的离子液体为电解质，如图为该电池放电过程示意图。
负极反应式：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl；
正极反应式：3Cn[AlCl4]＋3e－===3Cn＋3AlCl。
[典例导航]
(2017·全国卷Ⅲ，T11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
[思路点拨] (1)16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)
⇓
Li作负极，电极反应式为16Li－16e－===16Li＋
S8作正极，电极反应式为xS8＋16e－＋16Li＋===8Li2Sx
⇓放电时
电极a作正极，放电时间越长，Li2Sx中x越小
⇓充电时
电极a作阳极，充电时间越长，Li2Sx中x越大
(2)负极Li生成Li＋移向正极，减重×7 g·mol－1＝0.14 g
答案：D
(1)放电时负极反应式为______________，正极反应式(当x＝6时)为______________，放电过程中Li2S8―→Li2S6的正极反应式为____________________。
(2)充电时，阳极反应式(Li2S2―→Li2S4)____________________。
答案：(1)Li－e－===Li＋ 6S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S6 3Li2S8＋2e－＋2Li＋===4Li2S6
(2)2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋
[对点训练]
1．(2019·山西八校联考)硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图，该电池工作时发生的反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5。下列说法不正确的是( )
A．电极a为电池正极
B．图中选择性透过膜为阴离子透过膜
C．电池工作过程中，电极a附近区域pH减小
D．VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O
C [根据电池反应，O2发生还原反应，故通入空气的电极a为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；根据电池反应，VB2发生氧化反应转化为V2O5、B2O3，VB2极的电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O，D项正确；根据负极反应和正极反应可知，正极上生成OH－，负极上消耗OH－，故该选择性透过膜为阴离子透过膜，B项正确；由正极反应式可知，电池工作过程中，电极a附近c(OH－)增大，pH增大，C项错误。]
2．(2019·石家庄联考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应式为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．放电时，Co元素的化合价升高
B．放电时，正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
C．充电时，Li＋在电解液中由阳极向阴极迁移
D．充电时，阴极的电极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6
A [由放电时电池的总反应式可知，放电时Co的化合价降低，A项错误；放电时正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，B项正确；充电时阳离子由阳极向阴极迁移，C项正确；充电时阴极反应与放电时负极反应互为逆反应，阴极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6，D项正确。]
3．(2019·日照质检)一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池的工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。
下列说法不正确的是( )
A．放电时，Mg(液)层的质量减小
B．放电时，正极反应为Mg2＋＋2e－===Mg
C．该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应
D．该电池充电时，Cl－向下层移动
C [根据电流方向(由正极流向负极)可知，镁(液)层为原电池的负极，放电时，Mg(液)层的质量减小，A项正确；根据题意知，正极反应为熔融的Mg2＋得电子发生还原反应，电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg，B项正确；充电时镁(液)层为阴极，Mg－Sb(液)层为阳极，则Mg－Sb(液)层发生氧化反应，C项错误；充电时阴离子向阳极移动，即Cl－向下层移动，D项正确。]
