高中化学涉及的特殊电池1热激活电

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热电池又叫热激活电池、熔盐电池或热激活储备电池,热电池的原理是二战后期德国发明的,美国研制出的了第一个热电池:它用熔融盐作电解质,在常温下呈固态、不导电;使用时利用激活机构(电点火或撞针击发火帽)点燃电池内部的加热火药,火药燃烧使熔融盐电解质立即升温至~C、熔化并导电,电池被激活、输出电能。因为使用熔融盐作为电解质,所以被称为热电池。热电池的激活方式有两种方法:电激活和机械激活。电激活就是从外部向热电池的点火回路加载足够大的电流,使桥丝熔断,产生热量,从而点燃烟火药和引燃纸,完成激活电池的任务。在空空导弹中一般采用由载机提供激活信号、激活电源,由发控装置控制热电池激活的应用方式。机械激活是利用弹簧或爆炸驱动撞针结构所产生的机械力,使撞针具有-定的冲击力,撞击火帽,使其发火引燃电池内部的烟火热源把电池激活。

传统的热电池属于一次储备电池,包括镁/五氧化二钒热电池、钙/硫酸铅热电池、LAN硫化物热电池、锂合金/二硫化铁热电池等。

以下是两个关于热激活电池的习题:

1.(年安徽高考)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为Object:word/embeddings/oleObject1.bin。下列有关说法不正确的是

A.Ca为负极

B.放电过程中,Li+向正极移动

C.每转移0.4mol电子,理论上生成41.4gPb

D.若将电解质改为LiCl-KCl溶液,对电池无影响

答案:D

解析:根据方程式,钙化合价升高,为负极,故A正确;放电过程中,阳离子向正极移动,故B正确;根据方程式得到1molPb转移2mol电子,因此每转移0.4mol电子,理论上生成0.2molPb,即质量为0.2mol×gmol-1=41.4g,故C正确;若将电解质改为LiCl-KCl溶液,钙和水剧烈反应,对电池有影响,故D错误。

2.Li-FeS2热激活电池常用作智能化弹药的弹载电源,在接收到启动信号后,点火头点燃引燃条,加热片迅速反应放热使LiCl-KCl熔化,从而激活电池,已知电池正极反应为FeS2+e-=Fe+S2-(未配平),下列有关Li-FeS2热激活电池的说法正确的是

A.该电池能在常温下工作放电

B.Fe和KClO4的反应需要用引燃条引发,属于吸热反应

C.电池中每转移2mol电子,电极上会有44gFeS2发生氧化反应

D.放电时电池内部Li+向FeS2电极移动

答案:D

解析:该电池需要在高温条件下使电解质熔化才能工作,故A错误;Fe和KClO4的反应应该大量放热才能使LiCl-KCl熔化,故B错误;电池中每转移2mol电子,电极上会有44gFeS2发生还原反应,故C错误;放电时,Li+向正极(FeS2)移动,故D正确。

传统的热电池属于一次电池,但也有一些新型的热电池可以重复使用,比如下面这个题(此题是我年根据最新研究成果命制的原创题):

3.某种新型热激活电池的结构如图所示,电极a的材料是氧化石墨烯(CP)和铂纳米粒子,电极b的材料是聚苯胺(PANI),电解质溶液中含有足量Fe3+和Fe2+。加热使电池工作时电极b发生的反应是PANI-2e-=PANIO(氧化态聚苯胺,绝缘体)+2H+,电池完全放电后冷却即可自我再生。下列说法错误的是

A.电池冷却过程中电极a上的反应是:Fe2+-e-=Fe3+

B.电池工作时电解质溶液的pH逐渐减小

C.1molPANI参与反应会有2NA个电子通过导线移向电极a

D.电池工作时电极a是正极,发生还原反应

答案:A

解析:根据b极电极反应判断电极a是正极,电极b是负极,1molPANI参与反应会有2NA个电子通过导线移向电极a,C正确;电池工作时电极a上的反应是Fe3++e-=Fe2+,属于还原反应,D正确;电池总反应是2Fe3++PANI=2Fe2++PANIO+2H+,电解质溶液的pH逐渐减小,B正确;冷却再生时发生的反应是由于b极生成的PANIO是绝缘体,因此冷却再生过程的反应2Fe2++PANIO+2H+=2Fe3++PANI应该整体在电极b上发生,A错误。

总结:热激活电池常考的特殊点就在于“热激活”,即较高温度下使电解质熔融激活后才能放电,另外要注意题中的特殊信息。




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