讲义06 二次电池精编讲义-2021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)＋2e PbSO4(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Li x C6＋Li1－x CoO2C6＋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＋2H2O Cd(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)＋MH Ni(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Li x C6＋Li1－x CoO2C6＋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：Li x C6－x e－===C6＋x Li＋D．充电时阳极的电极反应式：Li1－x CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2
4、某充电宝锂离子电池的总反应为x Li＋Li1－x Mn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH＋MH M＋
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－x e－===Li1－x Mn2O4＋x Li＋
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 2－4＋4H 2O －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 ＋2K 2FeO 4＋8H 2O ==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 ＋2K 2FeO 4＋8H 2O ==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 －+ 4H 2O ＝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 K 2FeO 4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+2H 2O
Cd(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+H 2O 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：H 2－2e －
＋2OH －
===2H 2O C ．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：
H 2+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：--+=++OH OH Ni O H e NiOOH
22)(
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：2O H 2+2--
+=OH H e
22
11、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe+Ni 2O 3+3H 2O Fe(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Ni 2O 3、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 -Ni 2O 3 + 3H 2O
12、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+NiO 2+2H 2O
Fe(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，NiO 2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 ＋O 2＋4OH －＋2H 2O===2Zn(OH)2－
4。

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)2－4
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CO 2”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CO 2转化为C 和Li 2CO 3，充电时选用合适催化剂，仅使Li 2CO 3发生氧化反应释放出CO 2和O 2。

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 C
D．该电池充电时，阳极反应式为：C+2Li2CO3-4e-=3CO2↑+4Li
15、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 = LiFePO4
C．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+Fe
D．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-x 充电
放电
CoO2+Li x C6，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- ═ Li x C6
C．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 －
===O 2↑＋2H 2O ，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Li x C 6－x e －===C 6＋x Li ＋，正极的电极反应式为Li 1－x CoO 2＋x Li ＋＋x e －
===LiCoO 2，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 －＋H 2O===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，K 2FeO 4被还原，A 项错误；放电时正极得电子，电极反应为FeO 2－4＋4H 2O ＋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、A 7、D 8、C
9、C [原电池放电时，阳离子向正极移动，A 项正确；该电池中H 2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、D
11、C 〖解析〗由放电时的反应可以得出铁失去电子作负极，Ni 2O 3 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、B
13、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)2－
4=====通电
2Zn ＋O 2
＋4OH －
＋2H 2O ，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Zn 2＋将与OH ―
结合生成
Zn(OH)2－4，正确；D 项，O 2～4e －
，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、C 15、A 16、C 17、D。