讲义06 二次电池精编讲义-2022年高考化学二轮专题精品讲义【电化学专题】

讲义06  二次电池一、铅蓄电池铅蓄电池可放电亦可充电，具双重功能。它是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在浓度为30%的稀硫酸溶液中，两极间用橡胶或微孔塑料隔开。它在放电过程中将化学能能转化为        电能，充电时，蓄电池属于电路组成中的用电器铅蓄电池的工作原理为：Pb (s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)放电电极反应：负极(Pb)：   Pb (s)＋SO42—(aq)—2e—PbSO4(s)                 (氧化反应)正极(PbO2)： PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq)＋2ePbSO4(s)＋2H2O(l)   (还原反应)充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应： 阴极：PbSO4(s)＋2e—Pb(s)＋SO42—(aq)                        (还原反应)                                                                     阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)—2e—PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq)        (氧化反应)                                                        规律：①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应      ②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向        并将电子移向即得出阴(阳)极反应式③放电总反应和充电总反应在形式上互逆(但不是可逆反应)      ④二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接        电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正二、锂电池某电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2(1)放电时，电解质溶液中的Li＋离子向              极方向移动，两电极反应为：负极                          ，正极                          (2)充电时的电极反应为：阴极                             ，阳极                          三、高铁电池高铁酸钾(K2FeO4)可作净水剂，也可用于制造高铁电池。高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH， (1)放电时，正极附近溶液的碱性    ，两电极反应为：负极              ，正极                 (2)充电时的电极反应为：阴极                             ，阳极                            四、镍镉电池已知镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。(1)放电时，负极反应式为____________________________________，正极反应式为_______________________________________(2)充电时，阴极反应式为____________________________________，阳极反应式为_______________________________________(3)放电时，K＋向________极迁移，负极的溶液pH的变化为________(4)充电时，镍镉电池的负极应与外接电源的________极相连五、氢镍电池用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M(1)放电时，负极反应式为____________________________________，正极反应式为_______________________________________(2)充电时，阴极反应式为____________________________________，阳极反应式为_______________________________________六、铁镍电池(爱迪生电池)爱迪生蓄电池在放电时的总反应方程式为：Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2(1)放电时，电解质溶液中的阴离子向             极方向移动，两电极反应为：负极                          ，正极                          (2)充电时的电极反应为：阴极                             ，阳极                          【课后作业】1、目前市场上的手提应急灯，主要是“无液干粉”铅酸蓄电池，其原理是将有腐蚀性的浓硫酸灌注到硅胶凝胶中去，使电解质溶液 不易发生泄漏，大大改善了电池的性能，所用的原料仍然是铅——二氧化铅——硫酸。下列关于该铅酸蓄电池的说法正确的(　　) A. 充电时电源的正极接蓄电池标“+”的一极        B. “无液干粉”铅酸蓄电池彻底改变了原来的铅酸蓄电池的反应原理 C. 放电时在铅酸蓄电池的负极发生还原反应       D. 充电时铅酸蓄电池上标有“-”的电极发生氧化反应2、锂­空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量，因此它是最有前途的电池技术之一。如图是锂­空气电池放电和充电时的工作示意图。下列说法正确的是(　　) A．a极为原电池的正极                         B．电池充电时，b极发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．放电时，a极锂的化合价未发生变化           D．充电时，溶液中Li＋由b极向a极迁移3、随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。某电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是(　　)A．放电时，正极锂的化合价未发生改变              B．充电时Li＋移动方向：右室→左室C．放电时负极的电极反应式：LixC6－xe－===C6＋xLi＋    D．充电时阳极的电极反应式：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO24、某充电宝锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是(　　) A．锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移     B．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－C．如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电  D．锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4－xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋5、比亚迪双模电动汽车使用的是高铁电池，其总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列说法正确的是(　　)A．放电时，若有6 mol电子发生转移，则有2 mol K2FeO4被氧化B．放电时，正极反应为FeO＋4H2O－3e－===Fe(OH)3＋5OH－C．充电时，电池的负极与外接电源的负极相连               D．充电时，阴极附近溶液的pH变小6、高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O==3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH下列叙述正确的是(   )A．放电时，负极反应式为3Zn﹣6e－+6OH－═3Zn(OH)2                B．放电时，正极区溶液的pH减小C．充电时，每转移3mol电子，阳极有1molFe(OH)3被还原      D．充电时，电池的锌电极接电源的正极7、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O==3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是(   )A．放电时正极反应为：Fe+3e－+ 4H2O＝Fe(OH)3 + 5OH－             B．充电时阴极反应为：Zn(OH)2 + 2e－==Zn +2OH－C．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被还原       D．标有“+”的接线柱充电时作阴极，放电时作正极8、镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用．已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2．有关该电池的说法不正确的是(   )A．充电时阳极反应：Ni(OH)2-e－+OH－═NiOOH+H2O      B．充电过程是电能转化为化学能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变                     D．放电时电解质溶液中的OH－向负极移动9、利用碳纳米管能够吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示。关于该电池的叙述不正确的是(　　)A．电池放电时K＋移向正极                        B．电池放电时负极反应为：H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池充电时镍电极上NiOOH转化为Ni(OH)2         D．电池充电时碳纳米管电极与电源的负极相连10、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：H2+2NiOOH 2Ni(OH)2 。据此反应式判断，下列叙述中不正确的是(   )A. 电池放电时,电池负极周围溶液的PH不断增大B. 电池放电时,正极的电极反应为：C. 电池充电时,阳极周围溶液的的PH不断减小D. 电池充电时,阴极的电极反应为：2+211、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(   )A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe    B. 电池放电时，负极反应为 Fe+2OH--2e-Fe(OH)2   C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低             D. 电池充电时，阳极反应为： 2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3 + 3H2O12、蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，下列有关爱迪生电池的推断不正确的是(   )A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极                          B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中C．充电时，阴极上的电极反应为：Fe(OH)2 + 2e－= Fe + 2OH－      D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动13、锌­空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动               B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)   D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)14、如图是一种利用锂电池“固定CO2”的电化学装置，在催化剂的作用下，该电化学装置放电时可将CO2转化为C和Li2CO3，充电时选用合适催化剂，仅使Li2CO3发生氧化反应释放出CO2和O2。下列说法中正确的是(　　)A．该电池放电时，Li+向电极X方向移动B．该电池充电时，电极Y与外接直流电源的负极相连C．该电池放电时，每转移4 mol电子，理论上生成1mol CD．该电池充电时，阳极反应式为：C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li15、磷酸铁锂电池结构如右图所示。左边由LiFePO4晶体组成，铝箔与电池一极连接；中间是聚合物隔膜，锂离子可以通过而电子不能通过；右边由石墨组成，铜箔与电池另一极连接，电池内充满电解质。在充电过程中 LiFePO4中的锂离子脱出并伴随着铁元素的氧化。下列说法不正确的是(　　)A．放电时，铝箔所在电极为负极，铜箔所在电极为正极   B．放电时，电池反应式为：FePO4＋Li = LiFePO4C．充电时，Li+ 向阴极移动                            D．充电时，阳极的电极反应式为：LiFePO4 – e— = FePO4＋Li+16、已知LiAl/FeS电池是一种新型的车载可充电电池，该电池采用Li+交换膜。对该电池充电时， 阳极的电极反应式为：Li2S+Fe－2e－=2Li++FeS。下列有关该电池的说法中，正确的是(　　)A．化合物LiAl具有强还原性，作负极材料B．放电时，电子从LiAl极经过Li+交换膜流向FeS极C．放电时发生的总反应式为：2Li+FeS=Li2S+FeD．为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的的水溶液17、电动车电池是一种锂离子电池．根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可分为液态锂离子电池(简称为LIB)和聚合物锂离子电池(简称为LIP)两大类．聚合物锂离子电池总反应：LioO2+6CLi1-xCoO2+LixC6，以下说法不正确的是(　　)A．充电时，电池的负极与电源的负极相连                       B．充电时，阴极发生还原反应：6C+xLi++xe- ═ LixC6C．放电时，正极发生还原反应Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2             D．放电时，Li+向负极移动                         【二次电池】答案四、镍镉电池(1)Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2     2NiOOH＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－(2)Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－   2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O(3)正　减小　(4)负五、氢镍电池(1)MH－e－＋OH－===M＋H2O    (2)Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O[解析]负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H＋，H＋再与OH－结合生成H2O，所以负极的电极反应式为MH－e－＋OH－===M＋H2O。充电时阳极发生氧化反应，反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O。【课后作业】1、A　【解析】放电过程是原电池反应，正极上得到电子发生还原反应，原电池中的正极连接电源正极作电解池阳极，充电过程是电解池，原电池中的负极铅连接电源负极作电解池阴极，A正确；“无液干粉”铅酸蓄电池和原来的铅酸蓄电池的反应原理是一样的，B错；放电时铅酸蓄电池的负极发生氧化反应，C错；充电时铅酸蓄电池上标有“-”的电极和电源的负极相连，是电解池的阴极，发生还原反应，D错。2、D　[根据题给装置图判断，a电极为原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，A、C项错误；电池充电时，b极发生的反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，B项错误；充电时，阳离子移向电解池的阴极，D项正确。]3、D　[放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，放电时正极上钴的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正确；充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，B项正确，D项错误。]4、D　[A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li＋向正极迁移，故A正确；B项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，故B正确；C项，题图表示用锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生M＋H＋＋e－===MH，故C正确；D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li＋＋e－===Li，故D错误。]5、C　[由反应方程式可知，放电时，K2FeO4被还原，A项错误；放电时正极得电子，电极反应为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，B项错误；充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，C项正确；充电时，阴极附近溶液的pH变大，D项错误。]6、A7、D8、C9、C　[原电池放电时，阳离子向正极移动，A项正确；该电池中H2在负极上失电子，发生氧化反应，因电解质溶液为碱性溶液，故OH－参与反应，B项正确；放电时，正极(镍电极)上发生化合价降低的还原反应，即由NiOOH转化为Ni(OH)2，充电时正好相反，由Ni(OH)2转化为NiOOH，C项错误；充电时，该新型二次电池在外加电流的作用下，碳纳米管电极上发生还原反应，故碳纳米管电极作阴极，与电源负极相连，D项正确。 ]10、D11、C〖解析〗由放电时的反应可以得出铁失去电子作负极，Ni2O3 得到电子作正极，A正确；电池放电时负极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2，充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，B正确、C错；同理分析可知D正确。12、B13、C　[A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，充电时，总反应方程式为2Zn(OH)2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子时，消耗氧气0.5 mol，在标准状况体积为11.2 L，错误。]14、C15、A16、C17、D