1、原电池 化学电源电池续航是制约电动汽车发展的主要因素,而借助科学家发明的薄片式电池技术,这一难题有可能迎刃而解。科学家正在研究一种新电池,它可以让电动汽车充电一次续航620英里(大约1 000公里)。研究人员的做法是,剔除封装单个电池的外壳,用薄片式设计取代圆柱形设计。 金属片上涂有能源存储材料,它是用粉末陶瓷和聚合物黏合剂制造的。金属片的一侧是正极,另一侧是负极。然后将双极性电极一个一个堆叠起来,如同将一张张纸叠起来一样,电极之间用薄薄的电解液分开,里面还有一种材料防止电荷短路。最终,科学家将叠起来的薄片封装为大约10平方英尺(约1平方米)的电池,并与汽车电力系统连接。研究人员表示,这样的做
2、法能够在相同的空间内安放更多的电极,从而存储更多的电能。问题1.阅读材料分析薄片式电池增大电池容量的思路是怎样的?(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:薄片式电池采用薄片式设计,通过在相同的空间内安放更多的电极,从而存储更多的电能。问题2.薄片式电池属于二次电池,分析其充电时电极与外接电源的正负极的连接方式。(素养角度证据推理与模型认知)提示: 问题3.一种薄片式电池的设计原理如图所示。该电池封装的电解质溶液为6 molL-1的KOH溶液。(素养角度宏观辨识与微观探析)(1)写出放电时的正、负极电极反应式。提示:负极:H2-2e-+2OH-2H2O;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni
3、(OH)2+2OH-。(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。提示:阴极:2H2O+2e-H2+2OH-;阳极:2Ni(OH)2+2OH-2e-2NiO(OH)+2H2O。问题4.思考薄片式电池等新型电池的开发对社会发展的意义。(素养角度科学态度与社会责任)提示:减少传统能源的使用,对可持续发展有利;减少有害物质排放,对环境保护有利。1.(2020济南模拟)锂-铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-,下列说法不正确的是()A.放电时,正极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-2O
4、H-+2CuB.放电时,电子透过固体电解质向Li极移动C.通空气时,铜电极被腐蚀,表面产生Cu2OD.整个反应过程中,氧化剂为O2【解析】选B。A.放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH-,正极上Cu2O反应,碱性条件下通空气时,铜被氧化表面产生Cu2O,故A、C正确;B.放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,但电子不能在电解质中流动,故B错误;D.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中氧化剂为O2,故D正确。2.Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示,下列说法正确的是()A.该装置不能在高温下工作B.X、Y依次为阳离子、阴离子交换膜C.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+D.该装置工作时,电能转化为化学能【解析】选AC。A.高温能使微生物蛋白质凝固变性,导致电池工作失效,所以该装置不能在高温下工作,A正确;B.原电池内电路中:阳离子移向正极、阴离子移向负极,从而达到脱盐目的,所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜,B错误;C.由题图可知,负极为有机废水中CH3COO-失电子发生氧化反应,电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+,C正确; D.该装置工作时为原电池,是将化学能转化为电能的装置,D错误。
