资源简介

课时跟踪练35
[基础巩固]
1．(2025·茂名摸底考试)热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和PbSO4为电极材料，以无水LiCl KCl为电解质，电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是(　D　)
A．PbSO4电极发生还原反应
B．负极的电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋
C．常温下，在正负极间接上电流表，指针不偏转
D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
解析：根据电池总反应可知，Ca为原电池的负极，PbSO4为正极，正极发生还原反应，A正确；负极发生氧化反应，电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，B正确；常温下，电解质不为熔融状态，不能形成原电池，所以指针不偏转，C正确；根据正极电极反应式PbSO4＋2e－===Pb＋SO可知，每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，D错误。
2．(2025·广东四校联考)酶生物燃料电池依靠氧化还原酶将人体汗液中的生物燃料——乳酸(C3H6O3)转化为丙酮酸(C3H4O3)，有希望为可穿戴电子设备提供动力。该电池放电时，下列说法正确的是　(　D　)
A．将电能转化为化学能
B．电子移动方向：正极→汗液→负极
C．正极上发生氧化反应
D．乳酸在负极上失去电子
解析：该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；电子不能进入电解质溶液中，电子移动方向为负极→外电路→正极，B错误；原电池工作时，正极上发生还原反应，C错误；该原电池工作时，乳酸(C3H6O3)转化为丙酮酸(C3H4O3)，碳元素化合价升高，故乳酸在负极上失去电子发生氧化反应，D正确。
3．一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。该电池采用尖晶石结构的LiMn2O4(可由Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成)为正极，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)为负极，充、放电过程如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生
B．放电时，正极的电极反应为LiMn2O4＋xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋
C．充电时，AC极应与电源的负极相连
D．可以用Li2SO4水溶液作为电解质溶液
解析：A．Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成LiMn2O4，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有O2产生，故A错误；B．放电时，LiMn2O4为正极，AC极为负极，锂离子向正极移动，正极上Li1－xMn2O4得到电子发生还原反应，电极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，故B错误；C．放电时AC为负极，故充电时AC极应与电源的负极相连，故C正确；D．锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂作为电解质溶液，故D错误。
4．物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1A．Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移
B．B电极为正极，发生氧化反应
C．若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻6.2 g
D．原电池的总反应是非氧化还原反应
解析：工作时，A电极的质量不断减轻，故A电极为负极，发生氧化反应，B电极为正极，发生还原反应；由于装置中所用的隔膜为阴离子交换膜，所以NO由交换膜右侧向左侧迁移，故A、B错。若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液中有0.1 mol NO向左侧迁移，0.1 mol Ag＋得到电子生成Ag，所以由
AgNO3　～　e－
170 g 1 mol
17.0 g 0.1 mol
可知，若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻17.0 g，故C错。负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应为非氧化还原反应，故D对。
5．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，其工作原理示意图如下，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是(　D　)
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．电池工作时质子通过质子交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
解析：H2NCH2CH2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A正确；原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故电池工作时质子(H＋)通过质子交换膜由负极区向正极区移动，B正确；a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，C正确；电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，H＋浓度减小，故b电极附近溶液的pH增大，D错误。
6．科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机化合物及脱除硝态氮，工作原理示意图如下。下列有关该微生物电池的说法正确的是(　D　)
A．电子由电极m转移到电极n
B．每生成1 mol CO2转移8 mol e－
C．电极m的电极反应式为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
D．H＋通过质子交换膜移向左侧极室
解析：A．电极m上NO得电子生成N2，发生还原反应，电极m是正极，电极n是负极，电子由电极n经导线转移到电极m，故A错误；B．电极n上C6H12O6失电子生成CO2，碳元素化合价由0价升高到＋4价，每生成1 mol CO2转移4 mol e－，故B错误；C．质子交换膜只允许氢离子通过，电极m上NO得电子生成N2，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，故C错误；D．原电池中，阳离子移向正极，H＋通过质子交换膜移向左侧极室，故D正确。
7．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌 碘溴液流电池，其工作原理示意图如下，图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是　(　B　)
A．放电时，a电极的反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目减少
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源正极
解析：根据题图可知，放电时，a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时，正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增多，B项错误；充电时，b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，根据各电极上转移电子数相同可知，溶液中有0.02 mol I－被氧化，C项正确；放电时，a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项正确。
8．微生物燃料电池是一种通过微生物降解污染物同步回收电能的处理系统，具有绿色、安全、碳排放量低的特点，其工作原理示意图如下。下列说法错误的是(　B　)
A．石墨纤维电极为电池负极
B．电池工作时，Pt电极比石墨纤维电极电势低
C．正极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．放电过程中H＋从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区
解析：石墨纤维电极上有机化合物转化为CO2发生氧化反应，为负极，而Pt电极上O2转化为H2O发生还原反应，为正极。A．由分析可知，石墨纤维电极为负极，A项正确；B．电池工作时，正极电势(Pt)高于负极(石墨纤维)电势，B项错误；C．Pt电极为正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C项正确；D．放电时，阳离子移向正极，所以H＋从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区，D项正确。
9．双盐Mg CoS2电池由Li＋替代了Mg2＋在正极材料中的嵌入，解决了Mg2＋扩散缓慢、锂离子电池锂枝晶生长等问题，其充、放电过程如下图所示。下列说法错误的是(　B　)
A．放电时，CoS2电极的电势高于Mg电极的电势
B．放电时，每转移2 mol e－，正极质量减少14 g
C．充电时，若充电电压为2.0 V，可能造成电池性能衰减
D．充电时，充电电压为2.75 V时，阳极反应为Co＋2Li2S－4e－===CoS2＋4Li＋
解析：由题图可知，放电时，Mg电极为负极，电极反应为Mg－2e－===Mg2＋，CoS2电极为正极，电极反应为CoS2＋4Li＋＋4e－===Co＋2Li2S；充电时，Mg电极为阴极，CoS2电极为阳极。A．放电时，Mg电极为负极，CoS2电极为正极，正极的电势高于负极的电势，故CoS2电极的电势高于Mg电极的电势，A正确；B．放电时，CoS2电极为正极，电极反应为CoS2＋4Li＋＋4e－===Co＋2Li2S，每转移2 mol e－，正极质量增加2 mol×7 g/mol＝14 g，B错误；C．由题图可知，若充电电压为2.0 V，充电过程中Co会转化为Co3S4，放电时Co3S4不能参与反应，故会造成电池性能衰减，C正确；D．由题图可知，充电电压为2.75 V，CoS2电极为阳极，电极反应式为Co＋2Li2S－4e－===CoS2＋4Li＋，D正确。
[素养提升]
10．(2022·新高考辽宁卷)某储能电池的工作原理示意图如下。下列说法正确的是(　A　)
A．放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋
B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收 0.5 mol Cl2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
解析：放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－；充电时阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。A．由上述分析可知，A正确；B．放电时，阴离子移向负极，即Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；C．由放电时正极反应可知，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，C错误；D．充电过程中，阳极消耗氯离子，阴极消耗钠离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。
11．(2025·广州第六中学月考)以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料的可充电“Na CO2”电池的工作原理如下图所示，放电时的总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。下列说法中，不正确的是(　B　)
A．放电时，电子的流向为钠箔→导线→MWCNT
B．放电时，正极电极反应式为2CO2＋4Na＋ ＋4e－===2Na2CO3
C．充电时，ClO向MWCNT极移动
D．充电时，每转移0.1 mol电子，释放出CO2的体积在标准状况下为1.68 L
解析：钠是活泼金属，放电时，钠失去电子被氧化，作负极，右侧电极是正极，电子流向为钠箔→导线→MWCNT，A正确；放电时，正极上CO2得到电子与Na＋反应生成固体沉积物Na2CO3和C，电极反应式为3CO2＋4Na＋ ＋4e－===2Na2CO3＋C，B错误；充电时，ClO向阳极(MWCNT极)移动，C正确；由总反应4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C可知，充电时，释放3 mol CO2，转移4 mol电子，因此转移0.1 mol电子时，释放0.075 mol CO2，在标准状况下的体积V(CO2)＝0.075 mol×22.4 L/mol＝1.68 L，D正确。
12．利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池的工作原理示意图如下，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减小，右侧电极质量增大，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。已知：Cu2＋＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋。下列说法不正确的是(　B　)
A．放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu＋4NH3－2e－===[Cu(NH3)4]2＋
B．放电时，电池的总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋　ΔH＞0
C．放电时，NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移
D．上述原电池的形成说明相同条件下，[Cu(NH3)4]2＋的氧化性比Cu2＋的弱
解析：通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减小，故左侧电极为负极，电极反应为Cu＋4NH3－2e－===[Cu(NH3)4]2＋，右侧电极质量增加，故右侧电极为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，放电时电池的总反应为Cu2＋＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋，放电后可利用废热进行充电再生，故该反应为放热反应，ΔH＜0，A项正确、B项错误；A为阴离子交换膜，放电时NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C项正确；负极电极反应中，Cu为还原剂，失电子，生成氧化产物[Cu(NH3)4]2＋，正极电极反应中，Cu2＋为氧化剂，相同条件下，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，故氧化性：Cu2＋>[Cu(NH3)4]2＋，D项正确。
13．某锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，某镍氢电池的总反应为NiO(OH)＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)。下列有关上述两种电池的说法正确的是(　C　)
A．镍氢电池放电时，MH为正极
B．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电
D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为xLi＋＋xe－===xLi
解析：镍氢电池放电时，MH为负极，A错误；锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，参与正极反应，B错误；题图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为LiMn2O4－xe－===xLi＋＋Li1－xMn2O4，D错误。
14．某新型可连续工作的锂液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是(　D　)
A．放电时，左侧Li＋浓度基本不变
B．充电时，电极B发生反应：2I－2e－===3I2
C．当外电路电流为0时，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，电池可快速充电，重新工作
D．充电时，电极A质量增加a g时，右侧共有 mol K＋转移至左侧
解析：由题图可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，电极B为正极，碘在正极得到电子发生还原反应生成I，电极反应式为3I2＋2e－===2I，正极室中阴离子电荷数增多，负极室生成的锂离子通过锂超离子导电隔膜由左向右移动，维持两边溶液电荷守恒；充电时，电极A与直流电源的负极相连，为阴极，电极B与直流电源的正极相连，为阳极。A项，由分析可知，放电时，左侧锂离子浓度基本保持不变，故A正确；B项，充电时，电极B为电解池的阳极，电极反应式为2I－2e－===3I2，故B正确；C项，当外电路电流为0时，说明碘完全反应转化为I，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，Fe3＋能将I氧化为单质碘，使碘在正极上放电，起到快速充电的作用，使电池重新工作，故C正确；D项，锂超离子导电隔膜只允许锂离子通过，不允许钾离子通过，故D错误。
15．全钒液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是(　C　)
A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋
B．充电时，阳极区pH降低
C．放电时，正极每消耗 2 mol H＋，负极区便有2 mol H＋通过质子交换膜移向正极区
D．电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O
解析：由题图可知，放电时，V2＋被氧化，N电极为负极，电极反应为V2＋－e－===V3＋，VO被还原，M电极为正极，电极反应为 VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，N电极为阴极，电极反
应为V3＋＋e－===V2＋，M电极为阳极，电极反应为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋ VO2＋＋V3＋＋H2O。A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋，A正确；B．充电时，阳极反应为VO2＋－e－＋H2O=== VO＋2H＋，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；C．放电时，若转移1 mol电子，正极会消耗2 mol H＋，但负极区有1 mol H＋通过质子交换膜移向正极区，C错误；D．电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋ VO2＋＋V3＋＋H2O，D正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共31张PPT)
第35讲　新型化学电源
1．了解常考新型化学电源的类型，会分析新型化学电源的工作原理。
2．能根据原电池原理正确书写新型化学电源的电极反应式。
01
考点梳理 高效演练
考点一　锂电池与锂离子电池

1．锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金负极材料和非水电解质溶液组成的电池。锂电池的负极材料是金属锂或锂合金，工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质溶液定向移动到正极。
2．锂离子二次电池
(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”理念；充放电时，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应一般为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－===6C＋xLi＋。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。
1．下图是我国发明的超大容量锂硫电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是(　　)
A．放电时，该电池中电子通过外电路、
Li＋通过内电路，均移向正极
B．正极的电极反应为
S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S
C．该电池的电解质为非水体系，通过传递Li＋形成电流
D．充电时，金属锂片上发生氧化反应
√
解析：放电时，金属锂片为负极，Li元素化合价升高、失电子、发生氧化反应；充电时，金属锂片连接电源的负极，为阴极，Li＋得电子、发生还原反应。放电时，该电池中电子通过外电路，Li＋通过内电路，均移向正极，A正确；正极上S8得到电子，转化为Li2S，电极反应为S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S，B正确；锂能与水反应，电池中电解质溶液不能为水溶液，该电池的电解质为非水体系，通过传递Li＋形成电流，C正确；充电时，金属锂片为阴极，发生还原反应，D错误。
√
B项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故导电介质c中不能有水，不能为Li2SO4溶液，B错误；C项，放电时b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋ xLi＋＋xe－===LiCoO2，C正确；D项，充电时，a极为阴极，电极反应为 xLi＋＋xe－＋Si===LixSi，当外电路通过0.2 mol电子时，非晶硅薄膜上质量增加0.2 mol×7 g·mol－1＝1.4 g，D错误。
考点二　微生物燃料电池

微生物燃料电池是一种利用微生物将有机化合物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机化合物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。
1．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如下图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是　(　　)
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过质子交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
√
解析：A．由题图可知，负极上C6H12O6失电子和H2O反应生成CO2和H＋，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极上O2得电子和H＋反应生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故CO2在负极产生，故A错误；B．葡萄糖在微生物的作用下分解，此过程中化学能转化为电能，形成原电池，有电流产生，故微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C．由A项分析可知，负极区产生了H＋，根据原电池中阳离子向正极移动可知，质子(H＋)通过质子交换膜从负极区移向正极区，故C正确；D．电池总反应式为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。
√
考点三　液流循环电池

液流循环电池是正、负极电解质溶液分开、各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极(正极)发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极(负极)发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和(或)负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。
√
2．(2025·广东联考)我国科学家开发了基于吩嗪衍生物1，8 ESP (中性电解液)/K4[Fe(CN)6]的新型水系液流电池，在充放电过程中可实现生成碱捕获CO2，结构示意图如下。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，电极b为正极
B．充电时，b室可实现CO2捕获
C．放电时，K＋从a室经过钾离子交换膜移
到b室
D．充电时，阳极的电极反应式为
[Fe(CN)6]3－－e－===[Fe(CN)6]4－
√
考点四　浓差电池

浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
1．利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理示意图如下，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是(　　)
A．熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2－
B．工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极
C．工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确
D．相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高
√
解析：A．纯氧气在反应中得到电子发生还原反应转化为O2－，故参比电极为正极，负极上O2－失电子生成氧气，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递O2－，A正确；B．电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极，B正确；C．由工作原理知，负极上氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体中氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确；D．两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，故相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误。
2．(2025·茂名月考)浓差电池是利用两极半电池中的特定物质的浓度差产生电势的一种电化学装置。天津大学科研团队用[Co(phen)3](PF6)2(phen为邻菲罗啉，结构如图1所示，为配体)为活性物质制作的浓差电池装置如图2所示(电极a、b均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)
A．电极b为正极
B．放电时，将化学能转化为电能
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．负极的电极反应为
[Co(phen)3]3＋＋e－===[Co(phen)3]2＋
√
解析：原电池工作时电子由负极沿导线移动到正极，由题图2可知，电子由电极a移动到电极b，故电极a是负极，电极b是正极。根据分析可知，电极a是负极，电极b是正极，A正确；该装置为原电池，将化学能转化为电能，B正确；为保证两极区域阳离子浓度不同，应使用阴离子交换膜，C正确；该装置为原电池，负极的电极反应为[Co(phen)3]2＋－e－===[Co(phen)3]3＋，D错误。
02
真题研做 高考通关
1．(2022·新高考湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂 海水电池构造示意图如图，下列说法错误的是(　　)
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂 -海水电池属于一次电池
√
2．(2022·新高考广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是(　　)
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
√
解析：由充电时电极a的反应可知，电极a上发生还原反应，电极a为阴极，电极b为阳极，A项错误；放电时，负极上Na3Ti2( PO4)3发生氧化反应释放出Na＋，正极上Cl2发生还原反应生成Cl－，NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直呈中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B项错误、C项正确；充电时，每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，由题干电极a的反应可知，有2 mol Na＋参与反应，电极a质量理论上增加46 g，D项错误。
3．(2024·新高考河北卷)我国科技工作者设计了如下图所示的可充电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
√
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，多孔碳纳米管电极为正极，Mg电极为负极；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，Mg电极为阴极。放电时，正极电极反应式为Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4，负极电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，故放电时电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2＋向阴极迁移，C错误；根据放电时正极电极反应式可知，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，D正确。第35讲　新型化学电源
INCLUDEPICTURE "复习目标LLL.TIF"
1．了解常考新型化学电源的类型，会分析新型化学电源的工作原理。
2．能根据原电池原理正确书写新型化学电源的电极反应式。
INCLUDEPICTURE "考点梳理高效演练.TIF"
考点一　锂电池与锂离子电池
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
1．锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金负极材料和非水电解质溶液组成的电池。锂电池的负极材料是金属锂或锂合金，工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质溶液定向移动到正极。
2．锂离子二次电池
(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”理念；充放电时，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应一般为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－===6C＋xLi＋。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．下图是我国发明的超大容量锂硫电池的工作原理示意图。下列说法不正确的是(　D　)
A．放电时，该电池中电子通过外电路、Li＋通过内电路，均移向正极
B．正极的电极反应为S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S
C．该电池的电解质为非水体系，通过传递Li＋形成电流
D．充电时，金属锂片上发生氧化反应
解析：放电时，金属锂片为负极，Li元素化合价升高、失电子、发生氧化反应；充电时，金属锂片连接电源的负极，为阴极，Li＋得电子、发生还原反应。放电时，该电池中电子通过外电路，Li＋通过内电路，均移向正极，A正确；正极上S8得到电子，转化为Li2S，电极反应为S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S，B正确；锂能与水反应，电池中电解质溶液不能为水溶液，该电池的电解质为非水体系，通过传递Li＋形成电流，C正确；充电时，金属锂片为阴极，发生还原反应，D错误。
2．LiPON薄膜锂离子电池是研究很广泛的全固态薄膜锂离子电池，其工作原理示意图如下。LiPON薄膜只允许Li＋通过，电池总反应为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2。下列有关说法正确的是(　C　)
A．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化
B．导电介质c可为Li2SO4溶液
C．放电时b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
D．充电时，当外电路通过0.2 mol电子时，非晶硅薄膜上质量减少1.4 g
解析：由题干信息中电池总反应LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2可知，充电时Li＋得电子变为Li嵌入非晶硅薄膜(a极)中，故a极为阴极，电极反应为xLi＋＋xe－＋Si===LixSi，b极为阳极，电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，放电时a极为负极，电极反应为LixSi－xe－===Si＋xLi＋，b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。A项，LiPON薄膜在充放电过程中起类似“盐桥”的作用，并未参与电极反应，故其质量不发生变化，A错误；B项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故导电介质c中不能有水，不能为Li2SO4溶液，B错误；C项，放电时b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C正确；D项，
充电时，a极为阴极，电极反应为xLi＋＋xe－＋Si===LixSi，当外电路通过0.2 mol电子时，非晶硅薄膜上质量增加0.2 mol×7 g·mol－1＝1.4 g，D错误。
考点二　微生物燃料电池
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机化合物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机化合物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如下图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是　(　A　)
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过质子交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
解析：A．由题图可知，负极上C6H12O6失电子和H2O反应生成CO2和H＋，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，正极上O2得电子和H＋反应生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故CO2在负极产生，故A错误；B．葡萄糖在微生物的作用下分解，此过程中化学能转化为电能，形成原电池，有电流产生，故微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C．由A项分析可知，负极区产生了H＋，根据原电池中阳离子向正极移动可知，质子(H＋)通过质子交换膜从负极区移向正极区，故C正确；D．电池总反应式为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。
2．用微生物燃料电池处理含氨氮的废水，是一项重要的研究课题。某科研小组利用如下图所示的装置模拟含氨氮废水的处理。下列说法错误的是(　D　)
A．附着微生物的石墨为负极
B．处理废水时，不宜在高温下进行
C．石墨电极的电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．左右两侧电极附近溶液的pH均升高
解析：A．由题图可知，处理废水过程中，附着微生物的石墨电极上反应物为CH4，生成物为CO2，C元素化合价从－4 价升高为＋4价，失去电子，为负极，A项正确；B．微生物在高温下会死亡，所以处理废水时，不宜在高温下进行，B项正确；C．在石墨电极上NO得到电子被还原为N2，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C项正确；D．在附着微生物的石墨电极上CH4被氧化为CO2气体，电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋，溶液pH减小，D项错误。
考点三　液流循环电池
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
液流循环电池是正、负极电解质溶液分开、各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极(正极)发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极(负极)发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与一般固态电池不同的是，液流电池的正极和(或)负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物 空气液流二次电池工作时，原理如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极的电极反应式为2S－2e－===S
D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
解析：根据题图可知，连接负载时，电极A发生反应2S－2e－===S ，电极A发生氧化反应，为负极，故A错误，C正确；根据题图可知，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；连接电源时，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电路中通过2 mol电子，消耗2 mol NaOH，所以消耗NaOH的质量为80 g，故D错误。
2．(2025·广东联考)我国科学家开发了基于吩嗪衍生物1，8 ESP (中性电解液)/K4[Fe(CN)6]的新型水系液流电池，在充放电过程中可实现生成碱捕获CO2，结构示意图如下。下列说法正确的是(　B　)
A．放电时，电极b为正极
B．充电时，b室可实现CO2捕获
C．放电时，K＋从a室经过钾离子交换膜移到b室
D．充电时，阳极的电极反应式为[Fe(CN)6]3－－e－===[Fe(CN)6]4－
解析：由题图可知，充电时，R→RH2，说明R在电解液中得电子生成RH2，发生还原反应，电极反应式为R＋2e－＋2H2O===RH2＋2OH－，故电极b为阴极，电极a为阳极；放电时，电极b为负极，电极a为正极。根据分析可知，放电时，电极b为负极，A项不正确；根据分析可知，充电时，b室电解液碱性增强，可通过反应CO2＋2OH－===CO＋H2O、CO2＋OH－===HCO捕获CO2，B项正确；放电时，阳离子向正极迁移，故K＋从b室经过钾离子交换膜移到a室，C项不正确；充电时，电极a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，D项不正确。
考点四　浓差电池
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理示意图如下，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是(　D　)
A．熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2－
B．工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极
C．工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确
D．相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高
解析：A．纯氧气在反应中得到电子发生还原反应转化为O2－，故参比电极为正极，负极上O2－失电子生成氧气，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递O2－，A正确；B．电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极，B正确；C．由工作原理知，负极上氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体中氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确；D．两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，故相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误。
2．(2025·茂名月考)浓差电池是利用两极半电池中的特定物质的浓度差产生电势的一种电化学装置。天津大学科研团队用[Co(phen)3](PF6)2(phen为邻菲罗啉，结构如图1所示，为配体)为活性物质制作的浓差电池装置如图2所示(电极a、b均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　D　)
A．电极b为正极
B．放电时，将化学能转化为电能
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．负极的电极反应为[Co(phen)3]3＋＋e－===[Co(phen)3]2＋　　　　
解析：原电池工作时电子由负极沿导线移动到正极，由题图2可知，电子由电极a移动到电极b，故电极a是负极，电极b是正极。根据分析可知，电极a是负极，电极b是正极，A正确；该装置为原电池，将化学能转化为电能，B正确；为保证两极区域阳离子浓度不同，应使用阴离子交换膜，C正确；该装置为原电池，负极的电极反应为[Co(phen)3]2＋－e－===[Co(phen)3]3＋，D错误。
INCLUDEPICTURE "真题研做高考通关.TIF"
1．(2022·新高考湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂 海水电池构造示意图如图，下列说法错误的是(　B　)
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂 海水电池属于一次电池
2．(2022·新高考广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。
下列说法正确的是(　C　)
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
解析：由充电时电极a的反应可知，电极a上发生还原反应，电极a为阴极，电极b为阳极，A项错误；放电时，负极上Na3Ti2( PO4)3发生氧化反应释放出Na＋，正极上Cl2发生还原反应生成Cl－，NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直呈中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，B项错误、C项正确；充电时，每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，由题干电极a的反应可知，有2 mol Na＋参与反应，电极a质量理论上增加46 g，D项错误。
3．(2024·新高考河北卷)我国科技工作者设计了如下图所示的可充电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(　C　)
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
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，多孔碳纳米管电极为正极，Mg电极为负极；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，Mg电极为阴极。放电时，正极电
极反应式为Mg2＋＋2CO2＋2e－===MgC2O4，负极电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，故放电时电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2＋向阴极迁移，C错误；根据放电时正极电极反应式可知，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，D正确。
课时跟踪练35
[基础巩固]
1．(2025·茂名摸底考试)热激活电池常用作火箭的工作电源，某种热激活电池以Ca和PbSO4为电极材料，以无水LiCl KCl为电解质，电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。当电解质受热熔融后，电池即可瞬间放电。下列有关说法错误的是(　D　)
A．PbSO4电极发生还原反应
B．负极的电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋
C．常温下，在正负极间接上电流表，指针不偏转
D．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
解析：根据电池总反应可知，Ca为原电池的负极，PbSO4为正极，正极发生还原反应，A正确；负极发生氧化反应，电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，B正确；常温下，电解质不为熔融状态，不能形成原电池，所以指针不偏转，C正确；根据正极电极反应式PbSO4＋2e－===Pb＋SO可知，每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，D错误。
2．(2025·广东四校联考)酶生物燃料电池依靠氧化还原酶将人体汗液中的生物燃料——乳酸(C3H6O3)转化为丙酮酸(C3H4O3)，有希望为可穿戴电子设备提供动力。该电池放电时，下列说法正确的是　(　D　)
A．将电能转化为化学能
B．电子移动方向：正极→汗液→负极
C．正极上发生氧化反应
D．乳酸在负极上失去电子
解析：该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；电子不能进入电解质溶液中，电子移动方向为负极→外电路→正极，B错误；原电池工作时，正极上发生还原反应，C错误；该原电池工作时，乳酸(C3H6O3)转化为丙酮酸(C3H4O3)，碳元素化合价升高，故乳酸在负极上失去电子发生氧化反应，D正确。
3．一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。该电池采用尖晶石结构的LiMn2O4(可由Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成)为正极，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)为负极，充、放电过程如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生
B．放电时，正极的电极反应为LiMn2O4＋xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋
C．充电时，AC极应与电源的负极相连
D．可以用Li2SO4水溶液作为电解质溶液
解析：A．Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成LiMn2O4，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有O2产生，故A错误；B．放电时，LiMn2O4为正极，AC极为负极，锂离子向正极移动，正极上Li1－xMn2O4得到电子发生还原反应，电极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，故B错误；C．放电时AC为负极，故充电时AC极应与电源的负极相连，故C正确；D．锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂作为电解质溶液，故D错误。
4．物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1A．Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移
B．B电极为正极，发生氧化反应
C．若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻6.2 g
D．原电池的总反应是非氧化还原反应
解析：工作时，A电极的质量不断减轻，故A电极为负极，发生氧化反应，B电极为正极，发生还原反应；由于装置中所用的隔膜为阴离子交换膜，所以NO由交换膜右侧向左侧迁移，故A、B错。若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液中有0.1 mol NO向左侧迁移，0.1 mol Ag＋得到电子生成Ag，所以由
AgNO3　～　e－
170 g 1 mol
17.0 g 0.1 mol
可知，若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻17.0 g，故C错。负极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋，正极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，总反应为非氧化还原反应，故D对。
5．微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，其工作原理示意图如下，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是(　D　)
A．a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．电池工作时质子通过质子交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变
解析：H2NCH2CH2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A正确；原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故电池工作时质子(H＋)通过质子交换膜由负极区向正极区移动，B正确；a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的电势比b电极上的电势低，C正确；电池工作时，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，H＋浓度减小，故b电极附近溶液的pH增大，D错误。
6．科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机化合物及脱除硝态氮，工作原理示意图如下。下列有关该微生物电池的说法正确的是(　D　)
A．电子由电极m转移到电极n
B．每生成1 mol CO2转移8 mol e－
C．电极m的电极反应式为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
D．H＋通过质子交换膜移向左侧极室
解析：A．电极m上NO得电子生成N2，发生还原反应，电极m是正极，电极n是负极，电子由电极n经导线转移到电极m，故A错误；B．电极n上C6H12O6失电子生成CO2，碳元素化合价由0价升高到＋4价，每生成1 mol CO2转移4 mol e－，故B错误；C．质子交换膜只允许氢离子通过，电极m上NO得电子生成N2，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，故C错误；D．原电池中，阳离子移向正极，H＋通过质子交换膜移向左侧极室，故D正确。
7．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌 碘溴液流电池，其工作原理示意图如下，图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是　(　B　)
A．放电时，a电极的反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目减少
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源正极
解析：根据题图可知，放电时，a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时，正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增多，B项错误；充电时，b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，根据各电极上转移电子数相同可知，溶液中有0.02 mol I－被氧化，C项正确；放电时，a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项正确。
8．微生物燃料电池是一种通过微生物降解污染物同步回收电能的处理系统，具有绿色、安全、碳排放量低的特点，其工作原理示意图如下。下列说法错误的是(　B　)
A．石墨纤维电极为电池负极
B．电池工作时，Pt电极比石墨纤维电极电势低
C．正极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．放电过程中H＋从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区
解析：石墨纤维电极上有机化合物转化为CO2发生氧化反应，为负极，而Pt电极上O2转化为H2O发生还原反应，为正极。A．由分析可知，石墨纤维电极为负极，A项正确；B．电池工作时，正极电势(Pt)高于负极(石墨纤维)电势，B项错误；C．Pt电极为正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C项正确；D．放电时，阳离子移向正极，所以H＋从石墨纤维电极区通过质子交换膜移向Pt电极区，D项正确。
9．双盐Mg CoS2电池由Li＋替代了Mg2＋在正极材料中的嵌入，解决了Mg2＋扩散缓慢、锂离子电池锂枝晶生长等问题，其充、放电过程如下图所示。下列说法错误的是(　B　)
A．放电时，CoS2电极的电势高于Mg电极的电势
B．放电时，每转移2 mol e－，正极质量减少14 g
C．充电时，若充电电压为2.0 V，可能造成电池性能衰减
D．充电时，充电电压为2.75 V时，阳极反应为Co＋2Li2S－4e－===CoS2＋4Li＋
解析：由题图可知，放电时，Mg电极为负极，电极反应为Mg－2e－===Mg2＋，CoS2电极为正极，电极反应为CoS2＋4Li＋＋4e－===Co＋2Li2S；充电时，Mg电极为阴极，CoS2电极为阳极。A．放电时，Mg电极为负极，CoS2电极为正极，正极的电势高于负极的电势，故CoS2电极的电势高于Mg电极的电势，A正确；B．放电时，CoS2电极为正极，电极反应为CoS2＋4Li＋＋4e－===Co＋2Li2S，每转移2 mol e－，正极质量增加2 mol×7 g/mol＝14 g，B错误；C．由题图可知，若充电电压为2.0 V，充电过程中Co会转化为Co3S4，放电时Co3S4不能参与反应，故会造成电池性能衰减，C正确；D．由题图可知，充电电压为2.75 V，CoS2电极为阳极，电极反应式为Co＋2Li2S－4e－===CoS2＋4Li＋，D正确。
[素养提升]
10．(2022·新高考辽宁卷)某储能电池的工作原理示意图如下。下列说法正确的是(　A　)
A．放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋
B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收 0.5 mol Cl2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
解析：放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－；充电时阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。A．由上述分析可知，A正确；B．放电时，阴离子移向负极，即Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，B错误；C．由放电时正极反应可知，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，C错误；D．充电过程中，阳极消耗氯离子，阴极消耗钠离子，NaCl溶液浓度减小，D错误。
11．(2025·广州第六中学月考)以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料的可充电“Na CO2”电池的工作原理如下图所示，放电时的总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。下列说法中，不正确的是(　B　)
A．放电时，电子的流向为钠箔→导线→MWCNT
B．放电时，正极电极反应式为2CO2＋4Na＋ ＋4e－===2Na2CO3
C．充电时，ClO向MWCNT极移动
D．充电时，每转移0.1 mol电子，释放出CO2的体积在标准状况下为1.68 L
解析：钠是活泼金属，放电时，钠失去电子被氧化，作负极，右侧电极是正极，电子流向为钠箔→导线→MWCNT，A正确；放电时，正极上CO2得到电子与Na＋反应生成固体沉积物Na2CO3和C，电极反应式为3CO2＋4Na＋ ＋4e－===2Na2CO3＋C，B错误；充电时，ClO向阳极(MWCNT极)移动，C正确；由总反应4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C可知，充电时，释放3 mol CO2，转移4 mol电子，因此转移0.1 mol电子时，释放0.075 mol CO2，在标准状况下的体积V(CO2)＝0.075 mol×22.4 L/mol＝1.68 L，D正确。
12．利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池的工作原理示意图如下，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减小，右侧电极质量增大，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。已知：Cu2＋＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋。下列说法不正确的是(　B　)
A．放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu＋4NH3－2e－===[Cu(NH3)4]2＋
B．放电时，电池的总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋　ΔH＞0
C．放电时，NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移
D．上述原电池的形成说明相同条件下，[Cu(NH3)4]2＋的氧化性比Cu2＋的弱
解析：通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减小，故左侧电极为负极，电极反应为Cu＋4NH3－2e－===[Cu(NH3)4]2＋，右侧电极质量增加，故右侧电极为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，放电时电池的总反应为Cu2＋＋4NH3 [Cu(NH3)4]2＋，放电后可利用废热进行充电再生，故该反应为放热反应，ΔH＜0，A项正确、B项错误；A为阴离子交换膜，放电时NO经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C项正确；负极电极反应中，Cu为还原剂，失电子，生成氧化产物[Cu(NH3)4]2＋，正极电极反应中，Cu2＋为氧化剂，相同条件下，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，故氧化性：Cu2＋>[Cu(NH3)4]2＋，D项正确。
13．某锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，某镍氢电池的总反应为NiO(OH)＋MHM＋Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)。下列有关上述两种电池的说法正确的是(　C　)
A．镍氢电池放电时，MH为正极
B．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
C．图中表示锂离子电池给镍氢电池充电
D．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为xLi＋＋xe－===xLi
解析：镍氢电池放电时，MH为负极，A错误；锂离子电池放电时，Li＋向正极迁移，参与正极反应，B错误；题图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为LiMn2O4－xe－===xLi＋＋Li1－xMn2O4，D错误。
14．某新型可连续工作的锂液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是(　D　)
A．放电时，左侧Li＋浓度基本不变
B．充电时，电极B发生反应：2I－2e－===3I2
C．当外电路电流为0时，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，电池可快速充电，重新工作
D．充电时，电极A质量增加a g时，右侧共有 mol K＋转移至左侧
解析：由题图可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，电极B为正极，碘在正极得到电子发生还原反应生成I，电极反应式为3I2＋2e－===2I，正极室中阴离子电荷数增多，负极室生成的锂离子通过锂超离子导电隔膜由左向右移动，维持两边溶液电荷守恒；充电时，电极A与直流电源的负极相连，为阴极，电极B与直流电源的正极相连，为阳极。A项，由分析可知，放电时，左侧锂离子浓度基本保持不变，故A正确；B项，充电时，电极B为电解池的阳极，电极反应式为2I－2e－===3I2，故B正确；C项，当外电路电流为0时，说明碘完全反应转化为I，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，Fe3＋能将I氧化为单质碘，使碘在正极上放电，起到快速充电的作用，使电池重新工作，故C正确；D项，锂超离子导电隔膜只允许锂离子通过，不允许钾离子通过，故D错误。
15．全钒液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是(　C　)
A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋
B．充电时，阳极区pH降低
C．放电时，正极每消耗 2 mol H＋，负极区便有2 mol H＋通过质子交换膜移向正极区
D．电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O
解析：由题图可知，放电时，V2＋被氧化，N电极为负极，电极反应为V2＋－e－===V3＋，VO被还原，M电极为正极，电极反应为 VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，N电极为阴极，电极反
应为V3＋＋e－===V2＋，M电极为阳极，电极反应为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋ VO2＋＋V3＋＋H2O。A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋，A正确；B．充电时，阳极反应为VO2＋－e－＋H2O=== VO＋2H＋，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；C．放电时，若转移1 mol电子，正极会消耗2 mol H＋，但负极区有1 mol H＋通过质子交换膜移向正极区，C错误；D．电池总反应为VO＋V2＋＋2H＋ VO2＋＋V3＋＋H2O，D正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑