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小题专攻3　新型化学电源
1.（2025·湖北高考12题）某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中[SO2CF3]－转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是（　　）
A.[SO2CF3]－在阳极失去电子
B.生成气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因
2.（2025·山东名校二模）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示：
下列说法错误的是（　　）
A.电池工作时，质子由a极移向b极
B.b为电池正极
C.a极反应式为SO2－2e－＋H2OS＋2H＋
D.理论上每吸收1 mol SO2，b电极消耗的O2的体积为11.2 L（标准状况）
3.（2025·重庆高考10题）Sb—AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是（　　）
A.放电时，M极为正极
B.放电时，N极上反应为Ag＋Cl－－e－AgCl
C.充电时，消耗4 mol Ag的同时消耗1 mol Sb4O5Cl2
D.充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋10H＋＋12e－4Sb＋2Cl－＋5H2O
4.（2025·北京东城一模）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子（HC）和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。下列分析正确的是（　　）
A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应
B.电子和在薄膜中移动方向相同
C.理论上b侧每消耗1 mol H2同时生成2 mol CO2
D.总反应中元素的化合价均未发生变化
5.（2025·辽宁大连一模）某萘醌类（）水系有机液流电池的放电过程如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.充电时，阳极电极反应[Fe（CN）6]4－－e－[Fe（CN）6]3－
B.放电时，每转移2 mol e－，有2 mol H＋向N极移动
C.亚氨基和羧基的引入可极大提高萘醌类有机物的水溶性
D.该离子交换膜能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透
6.（2025·湖北十一校二次联考）如图所示电化学装置，b为H＋/H2标准氢电极，可发生还原反应（2H＋＋2e－H2↑）或氧化反应（H2－2e－2H＋），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag电极。实验发现：1与2相连a电极质量减小，2与3相连c电极质量增大。下列说法不正确的是（　　）
A.2与3相连，b电极周围pH增大
B.1与2相连，电池反应为2AgCl＋H22Ag＋2Cl－＋2H＋
C.1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D.1与2、1与3相连，a电极均为e－流入极
7.（2024·全国甲卷12题）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＋2MnO2ZnMn2O4
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
8.（2025·江西萍乡一模）一种新型的铅锂电池的充、放电示意图如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.放电时，S向电极a方向迁移
B.充电时，LiMn2O4中Mn元素被氧化
C.放电时，正极反应式为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋LiMn2O4
D.充电时，每转移1 mol e－，a极增重103.5 g
9.（2024·山东济南一模）我国科学家发现，利用如图所示装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜（膜a、膜b）中间层中的H2O可解离为H＋和OH－。下列说法错误的是（　　）
A.电极电势：M＜N
B.M极电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－2B＋10H2O
C.工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH
D.制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH－通过膜a
10.（2025·浙江1月选考12题）一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q（消耗1 mol O2转移的电子数）增大。下列说法不正确的是（　　）
A.熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B.充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜
C.放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为
D.充电时，锂电极接电源负极
小题专攻3　新型化学电源
1.C　A项，充电时，Li＋在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]－在阳极失去电子生成气体离去，正确；B项，[SO2CF3]－在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]－－2e－2SO2＋CF3—CF3，生成气体中含有氟代烃CF3—CF3，正确；C项，充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]－－2e－2SO2＋CF3—CF3，不涉及正极材料反应，铁元素价态不变，错误；D项，[SO2CF3]－反应后离去，维持电池原结构，正确。
2.C　由图可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，质子由a极移向b极，A、B正确；电极a为燃料电池的负极，水分子作用下SO2在负极失去电子发生氧化反应生成S和H＋，电极反应式为SO2－2e－＋2H2OS＋4H＋，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，C错误；由得失电子数目守恒可知，理论上每吸收1 mol二氧化硫，标准状况下b电极消耗氧气的体积为1 mol××22.4 L· mol－1＝11.2 L，D正确。
3.D　充电时，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋4Sb＋2Cl－＋5H2O，D项正确；放电时，M极上Sb转化为Sb4O5Cl2，发生氧化反应：4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2OSb4O5Cl2＋10H＋，为负极，A项错误；放电时，N极上AgCl转化为Ag，发生还原反应，为正极，电极反应为AgCl＋e－Ag＋Cl－，B项错误；充电时，N极为阳极，阳极反应为Ag－e－＋Cl－AgCl，消耗4 mol Ag，转移4 mol电子，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋4Sb＋2Cl－＋5H2O，转移4 mol电子，消耗 mol Sb4O5Cl2，C项错误。
4.C　该分离装置实质上是氢氧燃料电池，a为正极，氧气被还原，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＋4CO24HC，b为负极，氢气被氧化，电极反应式为H2－2e－＋2HC2H2O＋2CO2。CO2在a侧与膜中水作用形成HC，并不发生电子得失的还原反应，A错误；膜中H2在b侧被氧化生成水，则电子应从b侧流向a侧；而HC则是由a侧向b侧迁移，二者方向相反，B错误；H2在b侧被氧化放出2e－，每1 mol H2可使2 mol HC在b侧重新放出2 mol CO2，符合电荷守恒和电子转移数目，C正确；H2中的H的化合价由0变为＋1，元素化合价发生了变化，D错误。
5.B　由装置图可知放电过程[Fe（CN）6]3－→[Fe（CN）6]4－，得电子被还原，N为正极，电极反应[Fe（CN）6]3－＋e－[Fe（CN）6]4－，M为负极，电极反应为－2e－；充电时，N为阳极，电极反应：[Fe（CN）6]4－－e－[Fe（CN）6]3－，A正确；M为阴极，电极反应：＋2e－。放电时，阳离子由负极向正极移动，放电时，每转移2 mol e－，有2 mol阳离子通过阳离子交换膜，向N极移动，由可知，与H＋不共存，故不是H＋通过阳离子交换膜，B错误；亚氨基和羧基的引入可以与水形成氢键，极大提高萘醌类有机物的水溶性，C正确；该离子交换膜只能允许阳离子通过，能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透，D正确。
6.C　2与3相连，c电极质量增大，则c极发生反应Ag－e－＋I－AgI，c极为负极，则b极为正极，发生反应2H＋＋2e－H2↑，b电极消耗H＋，周围pH增大，A正确；1与2相连，a电极质量减小，则a电极发生反应AgCl＋e－Ag＋Cl－，a极为正极，b极为负极，发生反应H2－2e－2H＋，根据得失电子守恒，将两电极反应调整得失电子守恒后相加，即得电池反应为2AgCl＋H22Ag＋2Cl－＋2H＋，B正确；1与3相连时，由于AgI的溶解度更小，AgCl易转化为AgI，则a极为正极，c电极为负极，a电极反应为AgCl＋e－Ag＋Cl－，c电极反应为Ag－e－＋I－AgI，所以a电极减小的质量小于c电极增大的质量，C错误；由前面分析可知，1与2时，a极为正极，1与3相连时，a极也为正极，则a电极均为e－流入极，D正确。
7.C　充电时Zn2＋向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋可知，Zn电极质量减少0.65 g（0.01 mol）时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。
8.D　由铅锂电池的充、放电示意图可知，电解质为Li2SO4溶液，放电时负极（a极）反应为Pb＋S－2e－PbSO4，正极（b极）反应式为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋LiMn2O4，放电时，阴离子向负极迁移，S向电极a方向迁移，A、C正确；充电时b极为阳极，LiMn2O4转化为Li1－xMn2O4，Mn元素化合价升高，LiMn2O4中Mn元素被氧化，B正确；充电时a极为阴极，电极反应式为PbSO4＋2e－Pb＋S，生成的S进入电解质溶液中，外电路每转移1 mol e－，a极质量减轻48 g，D错误。
9.C　该装置为原电池装置，M电极作负极，B2H6在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－2B＋10H2O；N电极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜，氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M电极＜N电极，A、B正确；N电极为正极，氢离子通过膜b移向N电极，氢氧根离子通过膜a移向M电极，根据电极反应式可知，需要定期补充NaOH，C错误；根据N极电极反应式可知，邻苯二醌类物质＋4H＋＋4e－邻苯二酚类物质，制取0.2 mol邻苯二酚类物质转移0.8 mol电子，则通过膜a的OH－为0.8 mol，D正确。
10.C　Li＋半径比K＋小，前者更容易穿过固态电解质膜，故熔融盐中锂盐的物质的量分数越大，导电性越好，充放电效率越高，A项、B项正确；1 mol O2转化为O2－比转化为转移的电子数多，故放电时，随着温度升高，Q增大的原因是转化为O2－，C项错误；锂电极为电池负极，充电时，接电源负极，D项正确。
3 / 3小题专攻3　新型化学电源
【例1】　（2025·黑吉辽蒙13题）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是（　　）
A.放电时Na＋向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－Cu2（OH）3Cl＋H＋
D.若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
答案：D
【流程分析】
【例2】　（2024·安徽高考11题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。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：＋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
答案：C
【流程分析】
【模型构建】
　
1.（2024·河北高考13题）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＋MgMgC2O4
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
2.（2025·广东高考14题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是（　　）
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS－2e－S＋Mn2＋
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
1.（2025·江苏高考8题）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是（　　）
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H＋通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
2.（2025·江西八所重点学校联考）我国科技工作者设计的微生物电池既可以无害化处理废水中的有机物和铬（Ⅵ），同时又能实现海水的淡化，原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.电池工作时电子从a极经导线流向b极，再经电解质溶液流回a极，形成闭合回路
B.a极上的电极反应为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋
C.X离子交换膜为阳离子交换膜，Y离子交换膜为阴离子交换膜
D.每处理1 mol Cr，可生成16.8 L CO2
3.（2025·安徽高考13题）研究人员开发出一种锂—氢可充电电池（如图所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是（　　）
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2＋2Li2LiH
C.充电时Li＋移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子，c（H＋）降低1 mol·L－1
小题专攻3　新型化学电源
【真题研做·明确考向】
1.C　由题图知，该电池放电时CO2转化为MgC2O4，C元素化合价降低发生还原反应，则多孔碳纳米管电极作正极，Mg电极作负极，Mg失电子转化为Mg2＋。放电时，电池的总反应为2CO2＋MgMgC2O4，A正确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电时，Mg电极作阴极，电子由阳极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，CO2中C元素由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上转化1 mol CO2，D正确。
2.B　根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2＋进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，MnSO4溶液显酸性，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS－2e－S＋Mn2＋。结合上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c（H＋）减小，溶液pH升高，B错误；结合上述分析可知，C正确；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应为S＋Mn2＋＋2e－MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol电子，结合题干信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
【对点演练·能力培养】
1.A　由题图可知，该原电池中电子由电极a向电极b移动，故电极a失电子作负极，电极反应式为2H2O－4e－4H＋＋O2↑；电极b得电子作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑；H＋由负极向正极移动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；H＋由负极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH减小，C错误；由正极反应式可知，电路中每通过0.01 mol e－，电极b上产生0.005 mol H2，D错误。
2.B　由碳元素的化合价变化可知，电极a为微生物燃料电池的负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋，电极b为正极，铬酸根离子得到电子生成氢氧化铬，电极反应式为Cr＋3e－＋5H＋Cr（OH）3↓＋H2O。原电池工作时，电子由负极经用电器流向正极，故由a电极经过用电器流向b电极，电子不能经过电解质溶液，溶液中离子定向移动形成闭合回路，A错误，B正确；要实现海水淡化，则Na＋向正极b移动，Cl－向负极a移动，故X为阴离子交换膜，Y为阳离子交换膜，C错误；没有说明气体所处条件，无法计算生成CO2具体的体积，D错误。
3.C　根据题目信息“使用前需先充电”及电池装置知，充电时惰性电极上发生反应：Li＋＋e－Li，则充电时惰性电极作阴极，气体扩散电极作阳极，H2在阳极失电子生成的H＋与H2P结合生成H3PO4，放电过程与充电过程相反，具体分析如下：
由放电时正极发生的反应知，每转移2 mol e－，电解质溶液中消耗2 mol H＋，同时有2 mol（14 g）Li＋进入电解质溶液中，故电解质溶液质量增大，A错误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为2Li＋2H3PO4H2↑＋2LiH2PO4，B错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时Li＋移向惰性电极，C正确；电解质溶液体积未知，且H3PO4是弱酸，故c（H＋）变化量不能判断，D错误。
3 / 3(共44张PPT)
小题专攻3　新型化学电源
02
真题研做
01
典例分析
模型构建
明确考向
03
对点演练
能力培养
04
课后作业
巩固提升
目 录
contents
典例分析 模型构建
【例1】　（2025·黑吉辽蒙13题）一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放
电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图
中装置所示电池，下列说法错误的是（　　）
A. 放电时Na＋向b极迁移
B. 该电池可用于海水脱盐
C. a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－ Cu2（OH）3Cl＋H＋
D. 若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
√
【流程分析】
【例2】　（2024·安徽高考11题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，
其示意图如图。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： ＋Zn Zn2＋＋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
√
【流程分析】
【模型构建】
真题研做 明确考向
1. （2024·河北高考13题）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
√
解析：由题图知，该电池放电时CO2转化为MgC2O4，C元素化合价降低发生还原反应，则多孔碳纳米管电极作正极，Mg电极作负极，Mg失电子转化为Mg2＋。放电时，电池的总反应为2CO2＋Mg MgC2O4，A正确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电时，Mg电极作阴极，电子由阳极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，CO2中C元素由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上转化1 mol CO2，D正确。
2. （2025·广东高考14题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电
时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为
26.8 A·h。下列说法错误的是（　　）
A. 充电时Ⅱ为阳极
B. 放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C. 放电时负极反应为MnS－2e－ S＋Mn2＋
D. 充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
√
解析：　根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电
极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2＋进入溶液中，故电极Ⅱ作正
极，MnSO4溶液显酸性，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋ Mn2＋＋
2H2O，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS－2e－ S＋Mn2＋。结合
上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应
可知，Ⅱ极室溶液中c（H＋）减小，溶液pH升高，B错误；结合上述分析
可知，C正确；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应为S＋Mn2＋＋2e－
MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol电子，结合题干
信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
对点演练 能力培养
1. （2025·江苏高考8题）以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示，
总反应为2H2O 2H2↑＋O2↑。下列说法正确的是（　　）
A. 电极a上发生氧化反应生成O2
B. H＋通过质子交换膜从右室移向左室
C. 光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
√
解析：　由题图可知，该原电池中电子由电极a向电极b移动，故电极
a失电子作负极，电极反应式为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑；电极b得
电子作正极，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑；H＋由负极向正极移
动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；H＋由负
极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反
应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH
减小，C错误；由正极反应式可知，电路中每通过0.01 mol e－，电极b
上产生0.005 mol H2，D错误。
2. （2025·江西八所重点学校联考）我国科技工作者设计的微生物电池既可以无害化处理废水中的有机物和铬（Ⅵ），同时又能实现海水的淡化，原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 电池工作时电子从a极经导线流向b极，再经电解质溶液流回a极，形成
闭合回路
B. a极上的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O CO2↑＋6H＋
C. X离子交换膜为阳离子交换膜，Y离子交换膜为阴离子交换膜
D. 每处理1 mol Cr ，可生成16.8 L CO2
√
解析：　由碳元素的化合价变化可知，电极a为微生物燃料电池的负极，
电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O CO2↑＋6H＋，电极b为正极，铬酸根
离子得到电子生成氢氧化铬，电极反应式为Cr ＋3e－＋5H＋ Cr
（OH）3↓＋H2O。原电池工作时，电子由负极经用电器流向正极，故由a
电极经过用电器流向b电极，电子不能经过电解质溶液，溶液中离子定向
移动形成闭合回路，A错误，B正确；要实现海水淡化，则Na＋向正极b移
动，Cl－向负极a移动，故X为阴离子交换膜，Y为阳离子交换膜，C错误；
没有说明气体所处条件，无法计算生成CO2具体的体积，D错误。
3. （2025·安徽高考13题）研究人员开发出一种锂—氢可充电电池（如图
所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确
的是（　　）
A. 放电时电解质溶液质量减小
B. 放电时电池总反应为H2＋2Li 2LiH
C. 充电时Li＋移向惰性电极
D. 充电时每转移1 mol电子，c（H＋）降低1 mol·L－1
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解析：　根据题目信息“使用前需先充电”及电池装置知，充电时惰性电极上发生反应：Li＋＋e－ Li，则充电时惰性电极作阴极，气体扩散电极作阳极，H2在阳极失电子生成的H＋与H2P 结合生成H3PO4，放
电过程与充电过程相反，具体分析如下：
由放电时正极发生的反应知，每转移2 mol e－，电解质溶液中消耗2 mol H＋，同时有2 mol（14 g）Li＋进入电解质溶液中，故电解质溶液质量增大，A错误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为2Li＋2H3PO4 H2↑＋2LiH2PO4，B错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时Li＋移向惰性电极，C正确；电解质溶液体积未知，且H3PO4是弱酸，故c（H＋）变化量不能判断，D错误。
课后作业 巩固提升
1. （2025·湖北高考12题）某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂
石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并
延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中
[SO2CF3]－转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是（　　）
A. [SO2CF3]－在阳极失去电子
B. 生成气体中含有氟代烃
C. 过程中铁元素的价态降低
D. [SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因
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解析：A项，充电时，Li＋在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]－在阳极失去电子生成气体离去，正确；B项，[SO2CF3]－在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]－－2e－ 2SO2＋CF3—CF3，生成气体中含有氟代烃CF3—CF3，正确；C项，充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]－－2e－ 2SO2＋CF3—CF3，不涉及正极材料反应，铁元素价态不变，错误；D项，[SO2CF3]－反应后离去，维持电池原结构，正确。
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2. （2025·山东名校二模）二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，其装置示意图如图所示：
下列说法错误的是（　　）
A. 电池工作时，质子由a极移向b极
B. b为电池正极
C. a极反应式为SO2－2e－＋H2O S ＋2H＋
D. 理论上每吸收1 mol SO2，b电极消耗的O2的体积为11.2 L（标准状况）
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解析：由图可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，质子由a极移向b极，A、B正确；电极a为燃料电池的负极，水分子作用下SO2在负极失去电子发生氧化反应生成S 和H＋，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O S ＋4H＋，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，C错误；由得失电子数目守恒可知，理论上每吸收1 mol二氧化硫，标准状况下b电极消耗氧气的体积为1 mol× ×22.4 L· mol－1＝11.2 L，D正确。
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3. （2025·重庆高考10题）Sb—AgCl二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是（　　）
A. 放电时，M极为正极
B. 放电时，N极上反应为Ag＋Cl－－e－ AgCl
C. 充电时，消耗4 mol Ag的同时消耗1 mol Sb4O5Cl2
D. 充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋10H＋＋12e－ 4Sb＋2Cl－＋5H2O
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解析：　充电时，M极为阴极，电极反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋
4Sb＋2Cl－＋5H2O，D项正确；放电时，M极上Sb转化为Sb4O5Cl2，发生氧
化反应：4Sb－12e－＋2Cl－＋5H2O Sb4O5Cl2＋10H＋，为负极，A项错
误；放电时，N极上AgCl转化为Ag，发生还原反应，为正极，电极反应为
AgCl＋e－ Ag＋Cl－，B项错误；充电时，N极为阳极，阳极反应为Ag
－e－＋Cl－ AgCl，消耗4 mol Ag，转移4 mol电子，M极为阴极，电极
反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H＋ 4Sb＋2Cl－＋5H2O，转移4 mol电子，
消耗 mol Sb4O5Cl2，C项错误。
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4. （2025·北京东城一模）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄
膜，可同时传导阴离子（HC ）和电子。利用该薄膜能有效富集空气中
的CO2。如图所示，在薄膜a侧通
入空气，b侧通入氢气，充分反
应后在b侧得到高浓度的CO2。
下列分析正确的是（　　）
A. a侧CO2在薄膜表面发生还原反应
B. 电子和 在薄膜中移动方向相同
C. 理论上b侧每消耗1 mol H2同时生成2 mol CO2
D. 总反应中元素的化合价均未发生变化
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解析：　该分离装置实质上是氢氧燃料电池，a为正极，氧气被还原，电
极反应式为O2＋4e－＋2H2O＋4CO2 4HC ，b为负极，氢气被氧化，
电极反应式为H2－2e－＋2HC 2H2O＋2CO2。CO2在a侧与膜中水作
用形成HC ，并不发生电子得失的还原反应，A错误；膜中H2在b侧被氧
化生成水，则电子应从b侧流向a侧；而HC 则是由a侧向b侧迁移，二者
方向相反，B错误；H2在b侧被氧化放出2e－，每1 mol H2可使2 mol HC
在b侧重新放出2 mol CO2，符合电荷守恒和电子转移数目，C正确；H2中
的H的化合价由0变为＋1，元素化合价发生了变化，D错误。
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5. （2025·辽宁大连一模）某萘醌类（ ）水系有机液流电池的放电
过程如图所示。下列说法错误的是（　　）
A. 充电时，阳极电极反应
[Fe（CN）6]4－－e－ [Fe（CN）6]3－
B. 放电时，每转移2 mol e－，有2 mol H＋
向N极移动
C. 亚氨基和羧基的引入可极大提高萘醌类有机物的水溶性
D. 该离子交换膜能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透
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解析：　由装置图可知放电过程[Fe（CN）6]3－→[Fe（CN）6]4－，得电
子被还原，N为正极，电极反应[Fe（CN）6]3－＋e－ [Fe（CN）6]4－，
M为负极，电极反应为 －2e－ ；充电
时，N为阳极，电极反应：[Fe（CN）6]4－－e－ [Fe（CN）6]3－，A正
确；M为阴极，电极反应： ＋2e－ 。
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放电时，阳离子由负极向正极移动，放电时，每转移2 mol e－，有2 mol阳
离子通过阳离子交换膜，向N极移动，由 可知，与H＋不
共存，故不是H＋通过阳离子交换膜，B错误；亚氨基和羧基的引入可以与
水形成氢键，极大提高萘醌类有机物的水溶性，C正确；该离子交换膜只
能允许阳离子通过，能有效阻止铁氰类和萘醌类物质渗透，D正确。
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6. （2025·湖北十一校二次联考）如图所示电化学装置，b为H＋/H2标准氢
电极，可发生还原反应（2H＋＋2e－ H2↑）或氧化反应（H2－2e－
2H＋），a、c分别为AgCl/Ag、AgI/Ag
电极。实验发现：1与2相连a电极质量
减小，2与3相连c电极质量增大。下列
说法不正确的是（　　）
A. 2与3相连，b电极周围pH增大
B. 1与2相连，电池反应为2AgCl＋H2 2Ag＋2Cl－＋2H＋
C. 1与3相连，a电极减小的质量等于c电极增大的质量
D. 1与2、1与3相连，a电极均为e－流入极
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解析：　2与3相连，c电极质量增大，则c极发生反应Ag－e－＋I－ AgI，c极为负极，则b极为正极，发生反应2H＋＋2e－ H2↑，b电极消耗H＋，周围pH增大，A正确；1与2相连，a电极质量减小，则a电极发生反应AgCl＋e－ Ag＋Cl－，a极为正极，b极为负极，发生反应H2－2e－ 2H＋，根据得失电子守恒，将两电极反应调整得失电子守恒后相加，即得电池反应为2AgCl＋H2 2Ag＋2Cl－＋2H＋，B正确；1与3相连时，由于AgI的溶解度更小，AgCl易转化为AgI，则a极为正极，c电极为负极，a电极反应为AgCl＋e－ Ag＋Cl－，c电极反应为Ag－e－＋I－ AgI，所以a电极减小的质量小于c电极增大的质量，C错误；由前面分析可知，1与2时，a极为正极，1与3相连时，a极也为正极，则a电极均为e－流入极，D正确。
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7. （2024·全国甲卷12题）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 ZnMn2O4
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
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解析：　充电时Zn2＋向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转
化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反
应有MnO2＋H2O＋e－ MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的
电极反应式为Zn－2e－ Zn2＋可知，Zn电极质量减少0.65 g（0.01
mol）时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反
应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的物质的量
小于0.020 mol，D错误。
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8. （2025·江西萍乡一模）一种新型的铅锂电池的充、放电示意图如图所示，下列说法错误的是（　　）
A. 放电时，S 向电极a方向迁移
B. 充电时，LiMn2O4中Mn元素被氧化
C. 放电时，正极反应式为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋ LiMn2O4
D. 充电时，每转移1 mol e－，a极增重103.5 g
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解析：　由铅锂电池的充、放电示意图可知，电解质为Li2SO4溶液，放
电时负极（a极）反应为Pb＋S －2e－ PbSO4，正极（b极）反应式
为Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋ LiMn2O4，放电时，阴离子向负极迁移，
S 向电极a方向迁移，A、C正确；充电时b极为阳极，LiMn2O4转化为
Li1－xMn2O4，Mn元素化合价升高，LiMn2O4中Mn元素被氧化，B正确；充
电时a极为阴极，电极反应式为PbSO4＋2e－ Pb＋S ，生成的S
进入电解质溶液中，外电路每转移1 mol e－，a极质量减轻48 g，D错误。
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9. （2024·山东济南一模）我国科学家发现，利用如图所示装置可以将邻
苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜（膜a、膜b）中间层中
的H2O可解离为H＋和OH－。下列说法错误的是（　　）
A. 电极电势：M＜N
B. M极电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－ 2B ＋10H2O
C. 工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH
D. 制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH－通过膜a
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解析：　该装置为原电池装置，M电极作负极，B2H6在该极失电子发生
氧化反应，电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－ 2B ＋10H2O；N电
极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜
中间层中的H2O解离为H＋和OH－，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离
子交换膜，氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜，电流从
正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M电极＜N电极，A、B
正确；N电极为正极，氢离子通过膜b移向N电极，氢氧根离子通过膜a移向
M电极，根据电极反应式可知，需要定期补充NaOH，C错误；根据N极电极反应式可知，邻苯二醌类物质＋4H＋＋4e－ 邻苯二酚类物质，制取0.2 mol邻苯二酚类物质转移0.8 mol电子，则通过膜a的OH－为0.8 mol，D正确。
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10. （2025·浙江1月选考12题）一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q（消耗1 mol O2转移的电子数）增大。下列说法不正确的是（　　）
A. 熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B. 充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜
C. 放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为
D. 充电时，锂电极接电源负极
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解析：Li＋半径比K＋小，前者更容易穿过固态电解质膜，故熔融盐中锂盐的物质的量分数越大，导电性越好，充放电效率越高，A项、B项正确；1 mol O2转化为O2－比转化为 转移的电子数多，故放电时，随着温度升高，Q增大的原因是 转化为O2－，C项错误；锂电极为电池负极，充电时，接电源负极，D项正确。
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