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二次电池及多池串联装置
【知识网络 悉考点】
【研析真题 明方向】
1．(2024·全国甲卷)科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2＝Zn2MnO4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
2．(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn－TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：I＋ZnZn2＋＋3I－
C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn－TCPP
D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
3．(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg－CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3－丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是( )
A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移
D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
4．(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是( )
A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g
B．充电时，阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－＝Na3－xV2(PO4)3＋xNa+
C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换
5．(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－S，S＋e－S，2Na+＋S＋2(1－)e－Na2Sx，下列叙述错误的是(　　)
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是ab
C．放电时正极反应为：2Na＋＋S8＋2e－Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【核心考点精讲 固基础】
1．充电(可逆)电池解题模型
关系图示
解题模型 例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4INCLUDEPICTURE"L175.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\甜甜\\2021年\\课件\\2022版 创新设计 二轮专题复习 化学 全国（老标准）\\L175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\甜甜\\2021年\\课件\\2022版 创新设计 二轮专题复习 化学 全国（老标准）\\L175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\甜甜\\2021年\\课件\\2022版 创新设计 二轮专题复习 化学 全国（老标准）\\第一篇　选择题各个击破\\L175.TIF" \* MERGEFORMATINET
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④放电总反应和充电总反应在形式上互逆 (但不是可逆反应)
2．常见充电(可逆)及电极反应书写
锂离子电池 总反应 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
负极 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
阴极 xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
阳极 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
全钒液流电池 总反应 VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
负极 V2＋－e－===V3＋
正极 VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
阴极 V3＋＋e－===V2＋
阳极 VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋
高铁电池 总反应 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
负极 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
正极 FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
阴极 Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
阳极 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O
镍镉电池 总反应 Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
负极 Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
正极 NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
阴极 Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
阳极 Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
【题型突破 查漏缺】
1．电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()，装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是(　　)
A．电极a为负极
B．装置工作时，乙室溶液pH减小
C．电极c的电极反应式为
D．合成1 mol扑热息痛，理论上甲室质量增重64 g
2．锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，一种纳米硅基锂电池是新型二次电池，电池反应原理如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。下列说法不正确的是(　　)
A．电解液不能选用Li2SO4或者LiCl的水溶液
B．电池放电时Li＋从b极脱嵌，而充电时，Li＋从a极脱嵌
C．充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2
D．该电池工作时，每转移1 mol e－，两极质量变化之差为7 g
3．以和N，N－二蒽醌—花酰二亚胺(PTCDI－DAQ)作电极的新型有机钾离子电池的综合性能达到了世界领先水平，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，b极为负极
B．放电时，a极电极反应式为
C．充电时，K＋由a极移向b极
D．充电时，a极与电源正极相连
4．2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxCy(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是(　　)
A．放电时，左边电极电势高
B．放电时，负极的电极反应式可表示为：Na(x＋1)Cy－e－===NaxCy＋Na＋
C．充电时，电路中每转移1 mol电子，阳极质量增加23 g
D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池
5．锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法错误的是(　　)
A．基态锰原子价电子排布式为3d54s2
B．放电过程中，a极的电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋
C．放电过程中，转移0.4 mol e－时，b极消耗0.8 mol OH－
D．配离子[Zn(OH)4]2－中Zn采用的是sp3杂化，该配离子为空间四面体结构
6．水系Zn－CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应
B．充电时，OH－从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
D．充电时，Zn电极上的反应为Zn2＋＋2e－===Zn
7．由我国科学家设计的Mg－Li双盐具有较高的电池效率，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．放电时，正极电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋===Fe＋Li2S
B．充电时，Mg电极发生了还原反应
C．充电时，每生成1 mol Mg，电解质溶液质量减少24 g
D．电解液含离子迁移速率更快的Li＋，提高了电流效率
8．我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如下。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，正极反应为：Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－
B．放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2＋向正极迁移
C．充电时，a为外接电源负极
D．充电时，阴极反应为：2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－
9．中科院大连化物所储能技术研究部提出了一种基于Br－辅助MnO2放电的混合型液流电池，装置如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．充电时，H＋向电极A迁移
B．在放电过程中，可利用Br－及时清除电极B上的“死锰”(MnO2)，提高充放电过程的可逆性
C．放电时，电极B上还可能发生：2Br－－2e－===Br2
D．放电时，在该环境下的氧化性：Cr2+＜Mn3+
10．一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．放电时，H＋从N极区向M极区移动
B．充电时，电极M是阳极
C．每消耗1 mol VO，有2 mol H＋通过质子交换膜
D．充电时的总反应：VO2+＋H2O＋V3+===VO＋2H＋＋V2+
11．一种可充电锌－空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，并存在电离平衡[Zn(H2O)6]2＋[Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，Ⅱ室中的Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅰ室
B．放电时，Ⅰ室溶液中[Zn(H2O)5(OH)]＋浓度增大
C．充电时，每生成0.2 mol O2，Ⅲ室溶液质量理论上减少6.4 g
D．充电时，Zn电极的电极反应为[Zn(H2O)6]2＋＋2e－===Zn＋6H2O
12．自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基(·OH)有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚(C6H6O)氧化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　)
A．该装置工作时，电流方向为电极bⅢ室Ⅱ室Ⅰ室电极a
B．当电极a上有1 mol Cr(OH)3生成时，c极区溶液仍为中性
C．电极d的电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH
D．当电极b上有0.3 mol CO2生成时，电极c、d两极共产生气体11.2 L(标准状况)
13．液流电池在储能领域发挥着重要作用。下图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点。已知该电池放电时正极发生反应：[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，下列叙述正确的是(　　)
A．放电时，M处发生氧化反应，N为负极
B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小
C．充电时，N极电极反应为：[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－
D．该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65 g Zn发生反应时，有1 mol OH－通过
14．高电压水系锌－有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
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A．放电时，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－
B．充电时，电路中转移2 mol e－，中性电解质NaCl的物质的量增多2 mol
C．放电时，1 mol FQ转化为FQH2转移2 mol电子
D．充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极
【题型特训 练高分】
1．钠基海水电池是一种能量密度高、环境友好的储能电池(示意图如图所示)，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能抑制海水中Cl－的吸附和氧化)，固体电解质只允许Na＋透过。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\杨楠\\课件\\442化学（二轮卷\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮刷题首选卷-化学\\全书完整Word文档\\分Word文档\\小题各个击破\\402HXa329.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．放电时，a电极发生还原反应
B．放电时，b电极的电势低于a电极
C．充电时，b电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．充电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋由b电极迁移到a电极
2．科学家发明了一种可充电的Zn－CO2电池，采用纳米管材料可以有效催化充放电过程中的析氧反应和CO2的还原反应装置如图所示，其中双极膜在电场作用下能将水解离成H＋和OH－，下列说法错误的是(　　)
A．析氧反应发生在充电时的左侧电极
B．充电时KHCO3溶液浓度增大
C．放电时，双极膜产生的OH－向锌电极迁移
D．放电时，正极反应式为CO2＋6e－＋6HCO===CH3OH＋6CO＋H2O
3．一种能捕获和释放CO2的电化学装置如下图所示。其中a、b均为惰性电极，电解质溶液均为KCl溶液。当K连接S1时，b极区溶液能捕获通入的CO2。下列说法不正确的是(　　)
A．K连接S1时，b极发生反应：
B．K连接S1时，a连接电源正极
C．K连接S2时，a极区n([Fe(CN)6]3－)∶n([Fe(CN)6]4－)的值增大
D．该装置通过“充电”和“放电”调控b极区溶液pH，捕获和释放CO2
4．某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，A极发生反应为I＋2e－===3I－
C．充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化
D．用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，当有1 mol离子穿过隔膜时，产生气体分子数目为0.25NA
5．钠离子电池(Sodium－ionbattery)是一种二次电池，电池总反应为：NaxC6＋Na1－xTMO26C＋NaTMO2，下列说法错误的是(　　)
A．放电时正极反应式：Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－===NaTMO2
B．钠离子电池的比能量比锂离子电池高
C．充电时a电极电势高于b电极
D．放电时每转移1 mol电子，负极质量减少23 g
6．一种钠离子可充电电池的示意图如下所示。该电池主要依靠钠离子在两极之间移动来工作，其中－R1代表没参与反应的－COONa，－R2代表没参与反应的－ONa。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，a极为正极
B．充电时，Na＋由a极区向b极区迁移
C．充电时，阳极发生的电极反应为－2e－＋2Na＋===
D．若电池充满电时a，b两极室的质量相等，则放电过程中转移0.5 mol电子时，两极室的质量差为23 g
7．一种能捕获和释放CO2的电化学装置如图所示，其中M、N均为惰性电极，电解质溶液均为KCl溶液。当K连接S1时，物质a转化成物质b，N极区溶液能捕获通入的CO2。下列说法错误的是(　　)
A．K连接S1时，M连接电源正极
B．K连接S1时，若外电路通过1 mol e－，理论上该装置最多能够捕获22.4 L CO2(标况下)
C．该装置通过“充电”捕获CO2和通过“放电”释放CO2
D．K连接S2时，M极区n{[Fe(CN)6]4－}∶n{[Fe(CN)6]3－}的值减小
8．南开大学陈军院士团队以KSn合金为负极，以含羧基多壁碳纳米管(MWCNTs－COOH)为正极催化剂构建了可充电K－CO2电池(如图所示)，电池反应为4KSn＋3CO22K2CO3＋C＋4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。该成果对改善环境和缓解能源问题具有巨大潜力。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\杨楠\\课件\\442化学（二轮卷\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮刷题首选卷-化学\\全书完整Word文档\\分Word文档\\小题各个击破\\402HX659.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．放电时，电子由KSn合金经酯基电解质流向MWCNTs－COOH
B．电池每吸收22.4 L CO2，电路中转移4 mol e－
C．充电时，阳极电极反应式为C－4e－＋2K2CO3===3CO2↑＋4K＋
D．为了更好的吸收温室气体CO2，可用适当浓度的KOH溶液代替酯基电解质
9．单液流电池属于沉积型电池，它不带隔膜或离子交换膜，从而大幅度降低了电池成本和电池设计的复杂性，一种Cu-PbO2单液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．放电时，储液罐中溶液的pH不断增大
B．充电时，PbO2电极与电源的正极相连
C．放电时，正极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－＋SO===PbSO4＋2H2O
D．充电时，若Cu电极增重64 g，电解质溶液增加离子数为NA
10．我国科学家研发了一种Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX67.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX67.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\李艳普\\艳普\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HX67.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\360MoveData\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮专题复习冲刺方案-化学-创新版\\全书完整Word文档\\分Word文档\\第一部分 小题各个击破\\402HX67.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．放电时，ClO向负极移动 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C D．充电时，阳极反应为Na＋＋e－===Na
【二次电池及多池串联装置】答案
【研析真题 明方向】
1．C。解析：Zn具有比较强的还原性，MnO2具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以MnO2电极为正极，Zn电极为负极，则充电时MnO2电极为阳极、Zn电极为阴极。A．充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即 Zn2＋向阴极方向迁移，A不正确；B．放电时，负极的电极反应为 Zn－e－＝Zn2＋，则充电时阴极反应为 Zn2＋＋2e－＝Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；C．放电时MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－，C正确；D．放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020mol，D不正确；综上所述，本题选C。
2．C。解析：由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn；正极上发生I＋2e－===3I－，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3I－－2e－===I。A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2＋提供空轨道形成的配位键，A正确；B．由以上分析可知，该电池总反应为Zn＋IZn2＋＋3I－，B正确；C．充电时，阴极电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；D．放电时，负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，因此消耗0.65 g Zn(物质的量为0.01 mol)，理论上转移0.02 mol电子，D正确；综上所述，本题选C。
3．C。解析：放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极：
定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动
电极 过程 电极反应式
Mg电极 放电 Mg－2e－===Mg2＋
充电 Mg2＋＋2e－===Mg
多孔碳纳米管电极 放电 Mg2＋＋CO2＋2e－===MgC2O4
充电 MgC2O4－2e－===CO2↑＋Mg2＋
A．根据以上分析，放电时正极反应式为Mg2＋＋CO2＋2e－===MgC2O4、负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：2CO2＋Mg===MgC2O4，故A正确；B．充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，故B正确；C．充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg2＋电极，同时Mg2＋向阴极迁移，故C错误；D．根据放电时的电极反应式Mg2＋＋CO2＋2e－===MgC2O4可知，每转移2 mol电子，有2 mol CO2参与反应，因此每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，故D正确；故答案为：C。
4．A。解析：放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na+；Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。A．外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na+进入右侧溶液，溶液中有1molNa+从右侧进入左侧，并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g，A错误；B．充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－＝Na3－xV2(PO4)3＋xNa+，B正确 ；C．放电一段时间后，负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同，进入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C正确 ；D．Na能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D正确 ；故选 A。
5．A。解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。A项，充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；B项，放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为ab，B正确；C项，由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋S8＋2e－Na2Sx，C正确；D项，炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故选A。
【题型突破 查漏缺】
1．B。解析：根据题给信息可确定左侧装置为原电池，右侧装置为电解池。原电池中，阴离子向负极移动，故电极a是负极，电极b是正极，则电极c是阳极，电极d是阴极，A正确；工作时，H2O2在正极b上得到电子发生还原反应，电极反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，反应时c(H＋)减小，乙室溶液pH增大，B错误；电极c为阳极，CH3CN在电极c上失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，电极反应式为，C正确；根据阳极c的电极反应式，合成1 mol扑热息痛，转移2 mol电子，负极a上生成1 mol氧气，同时乙室转移1 mol SO到甲室，理论上甲室质量增重96 g·mol－1×1 mol－32 g·mol－1×1 mol＝64 g，D正确。
2．D。解析：由总反应可知，放电时，电极a为原电池的负极，LixSi在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和硅，电极反应式为LixSi－xe－===xLi＋＋Si，电极b为正极，锂离子作用下二硫化铁在正极得到电子发生还原反应生成铁和硫化锂，电极反应式为4xLi＋＋xFeS2＋4xe－===xFe＋2xLi2S；充电时，与直流电源正极相连的电极b为电解池的阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，电极a为阴极，硅作用下锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成LixSi。A．锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以纳米硅基锂电池的电解液不能选用硫酸锂或氯化锂水溶液，故A正确；B.由分析可知，放电时，电极b为正极，锂离子作用下二硫化铁在正极得到电子发生还原反应生成铁和硫化锂，锂离子从b极脱嵌，充电时，电极a为阴极，硅作用下锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成LixSi，锂离子从a极脱嵌，故B正确；C.由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的电极b为电解池的阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，电极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2，故C正确；D.由分析可知，电池工作时，转移1 mol电子，负极减少1 mol锂离子，正极增加1 mol锂离子，则两极质量变化之差为1 mol×7 g/mol＋1 mol×7 g/mol＝14 g，故D错误；故选D。
3．B。解析：根据该电池的工作原理图可得，放电时，a电极为原电池负极，发生氧化反应，b电极为原电池正极，发生还原反应；充电时，a电极为阴极，发生还原反应，b电极为阳极，发生氧化反应。A．根据分析，放电时，b电极为原电池正极，A错误；B.根据分析，放电时，a电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为，B正确；C.根据分析，充电时，a电极为阴极，b电极为阳极，阳离子(K＋)由阳极(b电极)移向阴极(a电极)，C错误；D.根据分析，充电时，a电极为阴极，连接电源负极，D错误； 故选B。
4．C。解析：根据图示，放电时，NaxCy中的钠失去电子生成Na＋，因此NaxCy为负极，据此答题。A．放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确；B.放电时，负极的电极反应式可表示为：Na(x＋1)Cy－e－===NaxCy＋Na＋，B正确；C.充电时，阳极反应式为：Na2Mn[Fe(CN)6]－2e－===2Na＋＋Mn[Fe(CN)6]，电路中每转移1 mol电子，阳极质量减少23 g，C错误；D.比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na原子正常状态下反应时均为失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池，D正确；故选C。
5．B。解析：该新型锌电池放电时b极为负极，Zn发生失电子的氧化反应生成[Zn(OH)4]2－，a极为正极，MnO2发生得电子的还原反应转化成Mn2＋；充电时，b极为阴极，a极为阳极。A．Mn原子核外有25个电子，基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，价电子排布式为3d54s2，A项正确；B.放电过程中a极为正极，a极上MnO2发生得电子的还原反应转化成Mn2＋，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，B项错误；C.放电过程中，b极为负极，b极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，转移2 mol电子b极消耗0.4 mol OH－，则转移0.4 mol e－时b极消耗0.8 mol OH－，C项正确；D.[Zn(OH)4]2－中中心离子Zn2＋的价电子排布式为3d10、处于全充满，不参与成键，1个Zn2＋与4个OH－形成4个配位键，则Zn2＋的4s、4p轨道采取sp3杂化，[Zn(OH)4]2－为空间四面体结构，D项正确；答案选B。
6．C。解析：由图知，该电池在放电时，Zn作负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，催化电极作为正极得电子，发生还原反应，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，充电时，Zn作为阴极，双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，氢离子移向阴极，电极反应式为Zn(OH)＋4H＋＋2e－===Zn＋4H2O，催化电极为阳极，双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，氢氧根移向阴极，电极反应式为CO＋2OH－－2e－===CO2＋H2O，据此回答。A．由分析知，放电时，Zn电极为负极，发生氧化反应，A错误；B.由分析知，充电时，OH－从双极膜向催化电极移动，并在阳极发生反应，B错误；C.由分析知，放电时，催化电极上的反应为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，C正确；D.充电时，Zn电极上的反应为Zn(OH)＋4H＋＋2e－===Zn＋4H2O，D错误； 故选C。
7．C。解析：放电时Mg转化为Mg2＋，所以右侧电极为负极，左侧电极为正极，FeS得电子生成Fe和Li2S，电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋===Fe＋Li2S，A正确；充电时Mg2＋转化为Mg，被还原，Mg电极发生了还原反应，B正确；充电时阳极反应式为Fe＋Li2S－2e－===FeS＋2Li＋，每生成1 mol Mg，消耗1 mol Mg2＋，转移2 mol电子，同时生成2 mol Li＋，所以电解质溶液质量减少24 g－2×7 g＝10 g，C错误；电解液中含离子迁移速率更快的Li＋，增强了导电性，提高了电流效率，D正确。
8．B。解析：放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为：5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应式为：Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应式为：2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，b接电源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为：Ni＋2OH－－2e－===Ni(OH)2。 A．放电时，镍基电极为正极，电极反应式为：Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，A正确；B.放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为：5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，混合电解液中没有Zn2＋，B错误；C.充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，C正确；D.充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为：2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，D正确；故选B。
9．C。解析：由图可知，充电时，A为阴极，电极B为阳极，氢离子通过质子交换膜移向电极A，溴离子与二氧化锰反应，清除电极B上的二氧化锰，增强电极的导电性，提高充放电过程的可逆性，A、B正确；放电时，A为负极，Cr转化为Cr2+，B为正极，Mn3+在正极得到电子发生还原反应生成Mn2+，C错误；放电的总反应为2Mn3+＋Cr===2Mn2+＋Cr2+，由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知，Mn3+的氧化性强于Cr2+，D正确。
10．C。解析：由图知，M极VO转化为VO2+，V元素化合价降低，发生还原反应，故为正极，则N为负极，原电池工作时阳离子移向正极，则H＋从N极区向M极区移动，A正确；充电时，M接外电源正极，M为阳极，B正确；根据正极反应式：VO＋e－＋2H＋===VO2+＋H2O，每消耗1 mol VO得到1 mol e－，虽然消耗2 mol H＋，但内外电路通过的电量相等，因此只有1 mol H＋通过质子交换膜，C错误；充电时，M极VO2+转化为VO，N极V3+转化为V2+，总反应为VO2+＋H2O＋V3+===VO＋2H＋＋V2+，D正确。
11．C。解析：已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，则放电时，锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＋6H2O=== [Zn(H2O)6]2＋，Pt/C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。A.放电时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，Ⅱ室中的Na＋通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，Ⅱ室中的Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅰ室，A正确；B.放电时，Zn电极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋6H2O=== [Zn(H2O)6]2＋，[Zn(H2O)6]2＋浓度增大，电离平衡[Zn(H2O)6]2＋[Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋正向移动，导致Ⅰ室溶液中[Zn(H2O)5(OH)]＋浓度增大，B正确；C.充电时，Pt/C电极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，每生成1 mol O2转移4 mol电子，同时有4 mol Na＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室溶液质量理论上减少32 g＋4 mol×23 g·mol－1＝124 g，故充电时，每生成0.2 mol O2，Ⅲ室溶液质量理论上减少24.8 g，C错误；D.充电时，Zn电极是阴极，发生还原反应，电极反应为[Zn(H2O)6]2＋＋2e－===Zn＋6H2O，D正确。
12．D。解析：根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr元素从＋6价变成＋3价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极。该装置工作时，内电路电流由 b 极经Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ室流向a极，A正确；a极每产生1 mol Cr(OH)3，转移3 mol电子，c极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1.5 mol H2，与此同时，有3 mol H＋从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B正确；电极d为阳极，电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH，C正确；电极b的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，电极c的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极d的电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH，·OH可进一步氧化苯酚，化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，当电极b上有0.3 mol CO2生成时，外电路中转移1.4 mol电子，电极c、d两极共产生气体1.4 mol×＋1.4 mol×＝1 mol，标准状况下的体积为22.4 L，D错误。
13．C。解析：由图可知，碱性锌铁液流电池放电时，Zn失电子，发生氧化反应，则N极为负极，电极反应为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－；左侧M为正极，电极反应为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，A错误；根据电极反应式可知，放电时右侧贮液器中溶液浓度增大，B错误；充电时，右侧电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，电极反应式为：[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，C正确；当有65 g Zn反应时，转移2 mol电子，右侧反应产生1 mol的[Zn(OH)4]2－，负电荷减少2 mol，为维持电荷守恒，就会有2 mol OH－通过阴离子交换膜由左侧移向右侧，D错误。
14．B。解析：高电压水系锌－有机混合液流电池工作原理：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2＋，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为FQ＋2e－＋2H＋===FQH2，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－；充电时为电解池，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极。充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCl溶液中的钠离子和氯离子分别发生定向移动，即电解质NaCl的浓度减小，B错误。
【题型特训 练高分】
1．D。解析：放电时，钠为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极，则b为正极，b电极的电势高于a电极，A、B错误；充电时，b电极为阳极，由于选择性催化材料能抑制海水中Cl－的吸附和氧化，故电极上不是氯离子放电，C错误；充电时，a为阴极，b为阳极，阳离子向阴极移动，故每转移2 mol电子，理论上有2 mol
Na＋由b电极迁移到a电极，D正确。
2．B。解析：由图可知，放电时，纳米管材料电极为原电池的正极，碳酸氢根离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇、碳酸根离子和水，锌电极为负极，锌在负极失去电子发生氧化反应，双极膜中水离解出的氢离子向纳米管材料电极迁移、氢氧根离子向锌电极迁移；充电时，与直流电源正极相连的纳米管材料电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子与溶液中的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水，锌电极为阴极。A.充电时，与直流电源正极相连的纳米管材料电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，所以析氧反应发生在充电时的左侧电极，故A正确；B.充电时，与直流电源正极相连的纳米管材料电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子与溶液中的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水使碳酸氢根离子浓度减小，故B错误；C.放电时，双极膜中水离解出的氢氧根离子向锌电极迁移，故C正确；D.放电时，纳米管材料电极为原电池的正极，碳酸氢根离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇、碳酸根离子和水，电极反应式为CO2＋6e－＋6HCO===CH3OH＋6CO＋H2O，故D正确。
3．C。解析：当K连接S1时，b极区溶液能捕获通入的CO2，右侧为b极，充电时b为阴极，得电子发生还原反应，a为阳极失电子发生氧化反应；放电时a为正极发生还原反应，得电子，b为负极发生氧化反应，失电子。A.K连接S1时，为电解池，阴极得电子，发生还原反应，b极发生反应：，A正确；B.K连接S1时，a为阳极，与连接电源正极相连，B正确；C.K连接S2时，为原电池，a极为正极，发生还原反应，得电子，[Fe(CN)6]3－→[Fe(CN)6]4－，a极区n([Fe(CN)6]3－)∶n([Fe(CN)6]4－)的值减小，C错误；D.该装置通过“充电”和“放电”OH－浓度调控b极区溶液pH，捕获和释放CO2，D正确。
4．C。解析：由图可知，放电时B极S→T，S失去电子，发生氧化反应，则放电时B极为负极，A极为正极，充电时，B极为阴极，A极为阳极。A.放电时B极S→T，S失去电子，发生氧化反应，释放处的阳离子锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，A正确；B.放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为：
I＋2e－===3I－，B正确；C.充放电过程中，C元素和I元素的化合价发生变化，O元素化合价不发生变化，C错误；D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生4Ag＋＋4e－===4Ag，当有1 mol离子穿过隔膜时(转移电子1 mol)，产生氧气0.25 mol，分子数目为0.25NA，D正确。
5．B。解析：A.放电时，a电极为原电池的正极，钠离子作用下Na1－xTMO2在正极得到电子发生还原反应生成NaTMO2，电极反应式为Na1－xTMO2＋xNa＋＋xe－===NaTMO2，故A正确；B.钠的相对原子质量大于锂，相同质量的金属钠失去电子的数目小于金属锂，所以钠离子电池的能量比锂离子电池低，故B错误；C.充电时，与直流电源正极相连的a电极为阳极，b电极为阴极，则a电极电势高于b电极，故C正确；D.放电时，NaxC6在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，电极反应式为NaxC6－xe－===xNa＋＋6C，则转移1 mol电子时，负极质量减少1 mol×23 g/mol＝23 g，故D正确。
6．D。解析：放电时，b极发生的反应为＋2e－＋2Na＋===，反应类型为还原反应，所以b极为正极，充电时b极作阳极、a极作阴极。A.根据分析，放电时，b极发生的反应为还原反应，所以b极为正极，a极为负极，A错误；B.b极放电时作正极，充电时b极作阳极、a极作阴极，Na＋由b极向a极移动，B错误；C.充电时，阳极发生的电极反应为－2e－===＋2Na＋，C错误；D.若电池充满电时a、b两极室质量相等，根据电子转移关系e－～Na＋，则放电过程中转移0.5 mol电子时，有0.5 mol钠离子发生迁移，则两极质量差为23 g/mol×0.5 mol×2＝23 g，D正确。
7．D。解析：K连接S1时，M为阳极，与电源正极相连，A正确；K连接S1时，该装置为电解池，N极区物质a得到H原子转化成物质b，电极方程式为
＋2H2O＋2e－＋2OH－，CO2＋OH－===HCO，外电路通过1 mol e－时，生成1 mol OH－，吸收1 mol CO2，标况下体积为22.4 L，B正确；“充电”时，该装置为电解池，N极区生成的OH－与CO2反应，从而捕获CO2。“放电”时，该装置为原电池，N极区碱性降低，从而释放CO2，C正确；K连接S2时，该装置为原电池，M极为正极，发生还原反应Fe(CN)6]3－＋e－===Fe(CN)6]4－，M极区
n{[Fe(CN)6]4－}∶n{[Fe(CN)6]3－}的值增大，D错误。
8．C。解析：放电时，KSn合金作负极，MWCNTs－COOH作正极，电子沿导线由负极流向正极，A错误；未指明气体所处状况，无法根据体积确定其物质的量，B错误；若用KOH溶液代替酯基电解质，则KOH会与正极上的MWCNTs—COOH发生反应，且水会与负极中K反应，因此不能使用KOH溶液代替酯基电解质，D错误。
9．D。解析：A.电池放电时发生的总反应为PbO2＋Cu＋2H2SO4===PbSO4＋CuSO4＋2H2O，放电过程中不断消耗硫酸，pH不断增大，故A正确；B.放电时，PbO2电极作正极，充电时，PbO2电极与电源的正极相连，故B正确；C.放电时，PbO2电极作正极，电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－＋SO===PbSO4＋2H2O，故C正确；D.充电时，总反应为PbSO4＋Cu2＋＋2H2O===PbO2＋Cu＋4H＋＋SO，Cu电极增重64 g时，电解质溶液增加离子数为4NA，故D错误。
10．D。解析：放电时是原电池，阴离子向负极移动，即ClO向Na电极移动，A正确；根据电池的总反应为3CO2＋4Na===2Na2CO3＋C知，放电时吸收CO2，充电时释放CO2，B正确；放电时正极上二氧化碳得到电子转化为碳，电极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C，C正确；充电时，阳极发生失电子的氧化反应，故阳极反应为2CO＋C－4e－===3CO2↑，D错误。
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