錢榮 陳雯雯
二次電池有著重要的用途。有關(guān)二次電池的試題能夠充分考查電化學(xué)的知識,而成為高考的熱點。因此,要真正認識“二次電池”的“真面目”,全面掌握“二次電池”的考查類型,以便能夠靈活應(yīng)用。
一、給出圖示原理型
此類試題的特點是在題干敘述的基礎(chǔ)上,給出二次電池工作原理示意圖,以考查原電池和電解原理。其解題關(guān)鍵有2點:一是根據(jù)題干和圖示信息,首先確定出原電池的正負極或電解池的陰陽極;二是應(yīng)用原電池和電解原理對選項進行逐一分析判斷。
例1 (2021屆河南省南陽市一中模擬)氟離子電池是一種前景廣闊的新型電池。如圖1所示是氟離子電池工作原理示意圖,其中充電時F-從乙電極流向甲電極,下列關(guān)于該電池的說法正確的是(
)。
Bi -3e- +3F-=BiF3
B.放電時乙電極電勢比甲電極高
C.充電時每通過1 mol e一,甲電極增重19 g
D.充電時電源的正極與乙極相連
解析 因充電時F-從乙電極流向甲電極,則乙電極為電解池的陰極,甲電極為電解池的陽極。A項,放電時,甲電極為原電池的正極,BiF3在正極得到電子生成Bi和F-,則甲電極的電極反應(yīng)式為:
BiF3 +3e ==Bi +3F -A項不正確;B項,放電時,乙電極為原電池的負極,則乙電極電勢比甲電極低,B項不正確;C項,充電時.Bi在甲電極(電解池的陽極)失去電子生成BiF3,其電極反應(yīng)式為: Bi - 3e - +3F - =BiF3導(dǎo)線上每通過1 mol e一有l(wèi) mol F-生成BiF,,則甲電極質(zhì)量增加19 9,C項正確;D項,充電時,乙電極為電解池的陰極,與外加電源的負極相連,D項不正確。故答案為C項。
二、已知電池總反應(yīng)型
此類試題的特點是在題干中給出電池放電和充電時的總反應(yīng),以考查原電池和電解池原理。其解題關(guān)鍵有2點:一是根據(jù)放電時的總反應(yīng),利用原電池原理對有關(guān)選項進行分析判斷;二是根據(jù)充電時的總反應(yīng),利用電解原理對有關(guān)選項進行分析判斷。
例2 LiFePO4電池用途廣泛,其總反應(yīng)為:
內(nèi)部為能導(dǎo)電的含Li+的固體電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是( )。
A.可加入稀H2SO4以增強電解質(zhì)的導(dǎo)電性
B.放電時Li+向負極移動
C.放電時正極反應(yīng)為:
FePO4+Li++e- =LiFeP04
D.充電時陽極反應(yīng)為:LI+e ==Li
解析A項,根據(jù)電池總反應(yīng)可知,金屬鋰是原電池的負極,而金屬鋰是活潑金屬,鋰能與硫酸反應(yīng),則不能加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性,A項不正確;B項,放電時為原電池,原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動,B項不正確;C項,放電時為原電池,F(xiàn)ePO4在正極得到電子并與Li+結(jié)合生成LiFePO4,則放電時電池正極反應(yīng)為:
FePO4+Li++e- =LiFeP04C項正確;D項,充電時為電解池,在陽極LiFeP04失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成FePO4和“+,則充電時陽極的反應(yīng)為:
LiFePO4-e - =FePO4+ Li+D項不正確。故答案為C項。
三、已知電池總反應(yīng)和電池結(jié)構(gòu)示意圖型
此類試題的特點是在題干中給出電池放電和充電時總反應(yīng)的同時,題目還給出了電池結(jié)構(gòu)的示意圖,以考查原電池和電解原理。其解題關(guān)鍵有2點:一是根據(jù)放電時的總反應(yīng),利用原電池原理并結(jié)合電池結(jié)構(gòu)示意圖對有關(guān)選項進行分析判斷:二是根據(jù)充電時的總反應(yīng),利用電解原理并結(jié)合電池結(jié)構(gòu)示意圖對有關(guān)選項進行分析判斷。
例3 (2021屆四川省瀘州市高三一模)如圖2所示是一種可充電鋰電池結(jié)構(gòu)圖,電池的總反應(yīng)為: SO(CH3)2是溶劑。下列說法正確的是( )。
A.放電時,a極被還原
B.放電時,電解質(zhì)溶液中PF6-向6極區(qū)遷移
C.充電時.6極反應(yīng)式為:
Fe +2Li2S - 4e= =FeS2 +4Li+
D.充電時,a極連接電源的正極
解析由電池的總反應(yīng)可知,放電時,Li是原電池負極,F(xiàn)eS:是原電池的正極。A項,放電時,負極Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則a極被氧化.A項不正確;B項,放電時,a極是負極,b極是正極,電解質(zhì)溶液中的陰離子向負極移動,則電解質(zhì)溶液中PF6-向a極區(qū)遷移,B項不正確;C項,充電時為電解池.6極為電解池的陽極,F(xiàn)e和Li2S在陽極失去電子生成FeS,和Li,則6極反應(yīng)式為: Fe +2Li2S - 4e - =FeS2 +4Li+C項正確;D項,充電時,a極是電解池的陰極,應(yīng)連接電源的負極,D項不正確。故答案為C項。
(收稿日期:2022 - 03 - 14)