考點18原電池化學(xué)電源

【基礎(chǔ)過關(guān)】

i.下列選項描述的過程能實0現(xiàn)化學(xué).能轉(zhuǎn)化為電能的是（）

扇17

A.電池充電B.光合作用C.手機(jī)電池工作D.太陽能板充電

【答案】C

【解析】A項，電池充電，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯誤；B項，光合作用是太陽能轉(zhuǎn)變化為化

學(xué)能，故B錯誤；C項，手機(jī)電池工作是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；D項，太陽能板充電是光能轉(zhuǎn)化

為電能，并向蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，故D錯誤。

2.（2023?浙江省諸暨市高三適應(yīng)性考試）可充放電鋰硫電池與傳統(tǒng)鋰電池相比，在能量密度、工作溫度、

電壓穩(wěn)定方面都有一定的優(yōu)勢。一種鋰硫電池正極材料為被碳材料包裝起來的硫單質(zhì)，放電時Li與S8化合

成Li2s固體，下列說法不正確的是（）

A.負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.充電時，Li+向碳材料電極移動

+

C.正極的電極反應(yīng)：S8+16Li+16e=8Li2S

D.該電池通常不選擇水系電解液

【答案】B

【解析】可充放電鋰硫電池放電時，Li為負(fù)極，Li失去電子被氧化，正極材料為被碳材料包裝起來的

硫單質(zhì)，硫單質(zhì)得到電子被還原，充電時為電解池，陰極上鋰離子得電子被還原，陽極上Li2s失去電子被

氧化。A項，放電時為原電池，負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；B項，充電時為電解池，Li+向陰極

Li移動，放電時為原電池，Li+向碳材料電極移動，B不正確；C項，放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合題干

+

信息可知，電極反應(yīng)：S8+16Li+16e=8Li2S,C正確；D項，Li能與水反應(yīng)，則該電池通常不選擇水系電

解液，D正確；故選B。

3.（2023?遼寧省錦州市高三統(tǒng)考）我國科學(xué)家設(shè)計的“海泥電池”，既可用于深海水下儀器的電源補(bǔ)給，

又有利于海洋環(huán)境污染治理，其中微生物代謝產(chǎn)物顯酸性，電池工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.A電極的電勢高于B電極

B.質(zhì)子從海底沉積層通過交接面向海水層移動

+

C.負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH2O-4e+H2O=CO2+4H

D.海水和海泥作為電解質(zhì)的一部分，富含鹽分，導(dǎo)電性高，有利于輸出電能

【答案】C

【解析】由圖可知，A極物質(zhì)由氧氣轉(zhuǎn)化為水，化合價降低，所以A極是正極，B極是負(fù)極。A項，A

極是正極，B極是負(fù)極，正極的電勢高于負(fù)極電勢，所以A電極的電勢高于B電極，故A正確；B項，A

極是正極，B極是負(fù)極，質(zhì)子帶正電荷，放電時向正極移動，所以質(zhì)子從海底沉積層通過交接面向海水層移

動，故B正確；C項，CH2O在微生物作用下與硫酸根離子反應(yīng)生成CO2和HS-,并不是在負(fù)極的電極反應(yīng)，

負(fù)極上HS-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫單質(zhì)，電極反應(yīng)式為：HS--2e-=S；+H+,故C錯誤；D項，海水和

海泥作為電解質(zhì)一部分，富含鹽分，可增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，有利于電池電能的輸出，故D正確；故選C。

4.一種高達(dá)94.2%能效的可充電鋁胺電池工作原理如圖所示，用Ph表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去一

個電子后形成的Ph3N-+結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。下列說法不乏硬的是()

A.與鋰電池比，鋁電池比能量略低，但鋁含量豐富價格低廉

B.放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al-3e+7Ale1《=4A12c方

C.充電時，AlCk-向鋁電極移動

D.理論上每生成ImolPI13N,外電路通過Imol電子

【答案】C

【解析】A項，鋁電池比能量略低，且含量豐富價格低廉，A項錯誤；B項，放電時，負(fù)極上A1失電

子和Aid-反應(yīng)生成Al2c方，電極反應(yīng)式為Al-3e-7AlClr=4Al2cB項正確；C項，充電時PhsN失電子

+

生成Ph3N,Ph3N陽極、Al為陰極，陰離子向陽極移動，所以A1CL-向陽極Ph3N移動，C項錯誤；D項，

+

充電時Ph3N失電子生成Ph3N,則生成1個Ph3N轉(zhuǎn)移1個電子，所以理論上每生成ImolPluN,外電路通

過Imol電子，D項正確。故選C。

5.（2023?浙江省四校聯(lián)盟選考模擬）下光催化鈉離子二次電池的應(yīng)用研究取得重大進(jìn)展，該電池工作原

理如下圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是（）

A.充電時，電子從光催化電極流出通過導(dǎo)線流向石墨電極

B.放電時，每消耗ImolNaL,離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少46g

C.充電時，一通過離子交換膜進(jìn)入右室

D.放電時，石墨電極的電極反應(yīng)式為4sJ6e-=S42-

【答案】B

【解析】由圖可知，放電時，石墨電極為負(fù)極，S3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成在負(fù)極S4>,電極反應(yīng)式

為4s2--6e—=S4*,光催化電極為正極，b-離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碘離子，電極反應(yīng)式為

b+2e-=3L,為維持電荷守恒，左側(cè)鈉離子透過陽離子離子交換膜移向右側(cè)；充電時，與直流電源負(fù)極相

連的石墨電極為陰極，光催化電極為陽極。A項，充電時，與直流電源負(fù)極相連的石墨電極為陰極，光催

化電極為陽極，則電子從光催化電極流出，通過導(dǎo)線流向石墨電極，故A正確；B項，放電時，石墨電極

為負(fù)極，光催化電極為正極，為維持電荷守恒，左側(cè)鈉離子透過離子交換膜移向右側(cè)，每消耗ImolNab時，

2moi鈉離子從左室遷移到右室，則離子交換膜左室電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少46g,故B正確；C項，放電時，

為維持電荷守恒，左側(cè)鈉離子透過陽離子離子交換膜移向右側(cè)，則充電時，鈉離子透過陽離子離子交換膜

移向左側(cè)，故C錯誤；D項，放電時，石墨電極為負(fù)極，S2-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成在負(fù)極S42一,電極

反應(yīng)式為4s2-6e-=S4、故D正確；故選C。

6.如圖，甲、乙是兩個完全相同的光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，利用它們對煤漿進(jìn)行脫硫處理。下列敘述

中錯誤的是（）

太陽光-,g-a電極

光伏并網(wǎng)?di

發(fā)電裝置

b電極甲乙

A.光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中b為正極

B.石墨1電極上消耗lmolMn2+,甲、乙中各轉(zhuǎn)移0.5mol電子

C.脫硫反應(yīng)原理為：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+

D.處理60gFeS2,石墨2電極上消耗7.5molH+

【答案】B

【解析】由圖可知，石墨1電極上Mn元素價態(tài)升高失電子，故石墨1為陽極，電極反應(yīng)式為Mn2+e=Mn3+,

Mi?+與FeS2反應(yīng)實現(xiàn)脫硫，反應(yīng)為15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+I6H+,石墨2為陰極，電極

反應(yīng)式為2H++2e=H2T。A項，石墨1為陽極極，則b極為電源的正極，A正確；B項，石墨1為陽極，電

2+3+

極反應(yīng)式為Mn-e=Mn,消耗ImolMn?*,電路中轉(zhuǎn)移Imol電子，B錯誤；C項，陽極生成的MiP+與FeS2

反應(yīng)實現(xiàn)脫硫，反應(yīng)為15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO4”+16H+,C正確；D項，處理60gFeS2,消

60g

耗陽極生成的Mir5+的物質(zhì)的量為xl5=7.5mol,轉(zhuǎn)移電子7.5moL石墨2為陰極，電極反應(yīng)式為

nOgTmol1

2H++2e-=H2f,石墨2上消耗7.5molH+,D正確;故選B。

7.（2023?浙江省精誠聯(lián)盟高三三模）內(nèi)部重整式高溫燃料電池具有良好的商業(yè)化前景，其基本工作原理

（以CH4為原料，熔融碳酸鹽為電解質(zhì)）如圖所示。下列說法正確的是（）

A.b極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.電子流向：a極一?導(dǎo)線一＞b極—電解質(zhì)―a極

2

C.a極電極反應(yīng)為CH4-8e-+4CO3=5CO2+2H2O

D.該電池所用的隔膜一定屬于陽離子交換膜

【答案】A

【解析】由裝置可知a電極上C。和H2失電子生成CO2和HzO,則a極為負(fù)極，b極為正極，b電極上

。2得電子結(jié)合CO2生成CChHCH4和水反應(yīng)生成CO和H2。A項，由以上分析可知b極為正極，得電子

發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B項，電子不經(jīng)過電解質(zhì)，故B錯誤；C項，a極反應(yīng)物不是甲烷，故C錯誤；

D項，熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，故隔膜允許碳酸根離子通過，為陰離子交換膜，故D錯誤；故選A。

8.（2023?山東省濟(jì)南市高三期中）基于硫化學(xué)的金屬硫電池是有望替代當(dāng)前鋰離子電池技術(shù)，滿足人類

社會快速增長的能源需求，該電池的結(jié)構(gòu)及原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.該電池可采用含K+的水溶液或有機(jī)物為電解質(zhì)溶液

B.放電時，電子的移動方向：電極a—電極b—隔膜-＞電極a

C.充電時，正極區(qū)可能發(fā)生的反應(yīng)有xK2s3-（2x-6）e-=3Sx2-+2xK+

D.充電時，電路中轉(zhuǎn)移2mole「時，負(fù)極質(zhì)量減少78g

【答案】C

【解析】該裝置的電化學(xué)裝置，根據(jù)原電池工作原理，K電極為負(fù)極，b電極為正極。A項，該裝置

為電化學(xué)裝置，金屬鉀作負(fù)極，金屬鉀是活潑金屬，能與水發(fā)生反應(yīng)，因此電解質(zhì)溶液不能是水溶液，故A

錯誤；B項，放電屬于電化學(xué)，根據(jù)原電池工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即電子從電極a—燈

泡一電極b,電池內(nèi)部沒有電子通過，故B錯誤；C項，充電電池充電時，電池正極接電源正極，電池負(fù)極

接電源負(fù)極，充電時，電池正極上失去電子，化合價升高，根據(jù)裝置圖可知，正極反應(yīng)式為

2+

xK2S3-（2x-6）e=3Sx-+2xK,故C正確；D項，充電時，負(fù)極（陰極）反應(yīng)式為K++e=K,電路中轉(zhuǎn)移2moie;

生成2moiK,負(fù)極質(zhì)量增重2moix39g/mol=78g,故D錯誤；故選C。

9.（2023?河北省邯鄲市部分學(xué)校高三聯(lián)考）香港城市大學(xué)化學(xué)工作者首次提出了AI-N2電池（如圖），該電

池使用N2為原料，以離子液體（Al2c17--A1C14-）為電解質(zhì)，既實現(xiàn)了能量的存儲，又實現(xiàn)了A1N的生產(chǎn)，A1N和

堿反應(yīng)能產(chǎn)生NR,可進(jìn)一步生產(chǎn)氮肥。下列說法錯誤的是（）

A.Al極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B,電池總反應(yīng)為2A1+N2=2

C.石墨烯電極反應(yīng)式為8Al2Cl7-+N2+6e-=2AlN+14AlCU-

D.生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LNH3,電池中轉(zhuǎn)移3moi電子

【答案】D

【解析】A項，根據(jù)圖中原電池的結(jié)構(gòu)，A1極為負(fù)極，A1極電極反應(yīng)式為2A1+14Ale14、6e-=8Al2c

發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項，石墨烯電極為正極，正極反應(yīng)式為8A12CH+N2+6e-=2AlN+14Ale以，Al極

電極反應(yīng)式為2A1+14Alelr-6e-=8AbCH,所以電池總反應(yīng)為2A1+N2=2A1N,故B正確；C項，石墨烯電極為

正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)式為8A12C17-+N2+6e-=2A!N+l4Ale故C正確;D項,標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LNH3

的物質(zhì)的量為1.5moLA1N和堿反應(yīng)產(chǎn)生NH3的反應(yīng)離子方程式為A1N+OH-+H2O=A1O2+NH3?,生成1.5mol

氨氣消耗L5molAlN,根據(jù)2A1+N2=2A1N,電池中轉(zhuǎn)移了4.5mol電子，故D錯誤；故選D。

10.（2023?浙江省杭州市高三下期中）有研究表明，以CO?與辛胺CH3（CH2）7NH2為原料高選擇性的合成

甲酸和辛月青CH3（CH2）7CN,工作原理如圖，下列說法不正確的是（）

A.Ni2P電極與電源正極相連

B.In/In2O3-x電極上可能有副產(chǎn)物H2生成

C.在In/ImCh”電極上發(fā)生的反應(yīng)為：CO2+H2O+2e=HCOO+OH-

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LCO2參與反應(yīng)時Ni2P電極有L5mol辛月青生成

【答案】D

【解析】由圖示知，該裝置為電解池，In/ImCh-x電極發(fā)生反應(yīng)CO?轉(zhuǎn)化為HCOO,電極方程式為：

CO2+H2O+2e=HCOO+0H；Ni2PCH3(CH2)7NH2CH3(CH2)7CN,電極方程式為：

CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+4H2OoA項，由圖示知，該裝置為電解池，In/ImCHx電極發(fā)生反

應(yīng)C02轉(zhuǎn)化為HCOO-,C元素化合價由+4價降到+2價，得電子被還原，故In/In2O3-x電極為陰極，則NiP

為陽極與電源正極相連，故A正確；B項，In/ImCh-x電極為陰極，溶液中H+可能在陰極放電產(chǎn)生副產(chǎn)物

H2,故B正確；C項，In/In2O3一x電極發(fā)生反應(yīng)CO2轉(zhuǎn)化為HCOO-,C元素化合價由+4價降到+2價，根據(jù)

得失電子守恒和電荷守恒配平電極方程式為：CO2+H2O+2e=HCOO+OH-,故C正確；D項，標(biāo)準(zhǔn)狀況下

33.6LCO2的物質(zhì)的量為L5mol,In/ImCh-x電極方程式為：CO2+H2O+2e=HCOO+OR-,失去3moi電子；

Ni2P電極電極方程式為：CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+4H2O,得到3moi電子時，生成

0.75molCH3(CH2)7CN,故D錯誤；故選D。

11.(2023?浙江省重點中學(xué)拔尖學(xué)生培養(yǎng)聯(lián)盟適應(yīng)性考試)直接H2O2-H2O2燃料電池是一種新型化學(xué)電

源，其工作原理如圖所示。電池放電時，下列說法不正確的是()

負(fù)載

町2和K0H耳。2和H2s。4

混合液，匚二混合液

=]<------------------

----------y-----------

陽離子交換膜(只允許K+通過)

A.電池工作時，電極I電勢低

+

B.電極n的反應(yīng)式為：H2O2+2e-+2H=2H2O

C.電池總反應(yīng)為：2H2O2=2H2O+O2T

D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移O.lmol電子時，通過陽離子交換膜的K+為3.9g

【答案】C

【解析】電池工作時，電勢低的是負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，故電極I為負(fù)極，電極n為正極，負(fù)極：

H2O2-2e-+2OH-=O2T+2H2O,正極:HzCh+Zer2H+=2氏0。A項，電池工作時，電勢低的是負(fù)極，電子從負(fù)極

+

流向正極，故電極I電勢低，A正確；B項，電極II為正極，電極反應(yīng)式為：H2O2+2e+2H=2H2O,B正確；

C項，該電池放電過程中，負(fù)極區(qū)的OH來自KOH,正極區(qū)的H+來自H2so4,K+通過陽離子交換膜進(jìn)入正

極區(qū)與硫酸根結(jié)合生成K2SO4,因此電池總反應(yīng)為：2H2O2+2KOH+H2sC>4=K2so4+4H2O+O2T，C錯誤；D項，

當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移O.lmol電子時，通過陽離子交換膜的K+為O.lmol,即3.9g,D正確；故選C。

12.一種鋰電池的工作原理如圖所示，正極反應(yīng)被可以在正極區(qū)和氧化罐間循環(huán)流通，氧化罐中加入

的（NH4）2S2C）8可以將Fe2+氧化、自身被還原為S04、下列關(guān)于該電池的說法正確的是（）

A.電池放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.放電時Li+由正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)

C.放電時的負(fù)極反應(yīng)為Fe3++e=Fe"

2+23+2

D.氧化S042一罐中反應(yīng)的離子方程式為2Fe+S2O8-=2Fe+2SO4-

【答案】D

【解析】A項，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；B項，

放電時原電池內(nèi)部陽離子向正極移動，B錯誤；C項，放電時的負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：

Li-e=Li+,C錯誤；D項，氧化罐中加入的（NH4）2S2O8可以將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為SC^,反應(yīng)的

離子方程式為：2Fe2++S2O82=2Fe3++2SO42-,D正確；故選D。

13.（2023?河南省創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟高三聯(lián)考）新能源汽車在我國蓬勃發(fā)展，新能源汽車所用電池多采用三元

鋰電池，某三元鋰電池放電時工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.充電時，M極有電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)

B.鋰電池的優(yōu)點是質(zhì)量小，電容量大，可重復(fù)使用

C.用該電池電解精煉銅，當(dāng)電池中遷移lmolLi+時，理論上可獲得64g純銅

D.充電時，N極的電極反應(yīng)式為LiNiaCObMn.C)2-xe-=LLNiaCObMncO2+xLi+

【答案】C

【解析】原電池中陽離子向正極移動，由圖中鋰離子運(yùn)動方向可知，M為負(fù)極、N為正極。A項，充

電時，M極連接外接電源的負(fù)極，M為陰極，陰極有電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B項，鋰電池的

能量比較高，優(yōu)點是質(zhì)量小，電容量大，可重復(fù)使用，B正確；C項，根據(jù)電子守恒可知，2Li+~2e—~C〃，

當(dāng)電池中遷移lmolLi*時，理論上可獲得32g純銅，C錯誤；D項，充電時，N極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng),

電極反應(yīng)式為LiNiaCObMncO2.e-=Lii*NiaCObMncO2+xLi+,D正確；故選C。

14.（2023?河北省衡水市模擬）近日，某團(tuán)隊分步進(jìn)行8電子轉(zhuǎn)移的電化學(xué)硝酸鹽還原反應(yīng)實現(xiàn)高效合成

氨，裝置如圖所示。原理是：按照［2+6『電子路徑進(jìn)行還原（先將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，再將亞硝酸鹽還原

成氨），可大幅度地降低8電子還原過程的能壘，提高其反應(yīng)活性。

夕

卜NO：

一0

下列敘述正確的是（）

A.N極為負(fù)極，發(fā)生了還原反應(yīng)

B.NH3、NO?-的VSEPR模型名稱分別為三角錐形、直線形

C.生成NO?-的電極反應(yīng)式為NO3+H2O+2e-=NO2+2OH-

D.由NC>3-生成34gNH3時至少轉(zhuǎn)移12mol電子

【答案】C

【解析】A項，該裝置為原電池，N極上Zn轉(zhuǎn)化為Zn（OH）42-失電子發(fā)生了氧化反應(yīng)，為負(fù)極，A錯誤；

B項，NH3含有一對孤電子對，價層電子對數(shù)為4,VSEPR模型名稱為正四面體、NCh-價層電子對數(shù)為3,

VSEPR模型名稱分別平面三角形，B錯誤；C項，生成NO2-的電極反應(yīng)式為NO3-+H2O+2e-=NO2-+2OH\C

正確；D項，N的化合價由+5—+3--3,由NO3-生成34gNH3（2mol）時至少轉(zhuǎn)移16moi電子，D錯誤；故選

Co

15.（2023?安徽省馬鞍山市二模）磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有較長的

使用壽命，放電時的反應(yīng)為：LixC6+Lii.xFePO4=6C+LiFePCU。圖1為某磷酸鐵鋰電池的切面，圖2為LiFePO4

晶胞充放電時Li+脫出和嵌入的示意圖。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂

點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。下列說法錯誤的是（）

A.放電時，負(fù)極反應(yīng)：LixC6-xe=xLi++6c

3

B.（a）過程中Imol晶胞轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為7NA

16

C.（b）代表放電過程，Li+脫離石墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極

+

D.充電時的陽極反應(yīng)：LiFePO4-xe=Lii.xFePO4+xLi

【答案】B

［解析］從總反應(yīng)分析，LixC6變?yōu)镃和Li+為氧化反應(yīng),該極為原電池的負(fù)極。而Lii-xFePCU變?yōu)長iFePO4

+

發(fā)生還原反應(yīng)，它為原電池的正極。A項，放電的負(fù)極為LixC6-xe=xLi+6C,A項正確；B項，a過程由

于Fe?+化合價升高為Fe3+,為了平衡電荷Li+脫嵌減少。從圖看晶胞中減少了棱上1個和面心的一個Li+總

1133

共減少:+：==，所以Imol晶體中轉(zhuǎn)移=NA電子，B項錯誤；C項，放電時，該材料在正極發(fā)生還原反

4244

應(yīng)，即Fe由+2變?yōu)?3為b過程，Li+嵌入正極，C項正確；D項，充電時的總反應(yīng)為6C+LiFePO4=

LixC6+Lii.xFePO4,陽極發(fā)生氧化反應(yīng)為LiFePO4-xe-=Li「xFePO4+xLi+,D項正確；故選B。

16.（2023?遼寧省撫順市普通高中高三模擬）液流電池因其具有可深度充放電、可模塊化調(diào)控、不受地理

環(huán)境限制等優(yōu)點，已成為大規(guī)模儲能領(lǐng)域中備受重視的儲能器件。其中鋅/澳液流電池作為新能源儲能技術(shù)

的代表，功率性能極佳且造價低廉。三單體串聯(lián)鋅/澳液流電池工作原理如圖所示：

循環(huán)回路

A.放電時，N極為負(fù)極

B.放電時，左側(cè)貯液器中ZnB"的濃度不斷減小

C.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

D.充電時，M極的電極反應(yīng)式為Zn2+-2e=Zn

【答案】C

【解析】根據(jù)題中電池裝置示意圖，鋅澳液流電池總反應(yīng)為：Zn+Br2=ZnBr2,其中N為正極，發(fā)生還

原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Br2+2e-=2B「，M為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn-2e-=Zn2+,正

極放電生成的澳離子通過離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，充電過程中，發(fā)生反應(yīng)ZnBn型Zn+Bn。A項，放電時，

N為正極，A錯誤；B項，放電時，溶液中有ZB與Br生成，通過循環(huán)回路，左側(cè)儲液器中ZnBn的濃度

增大，B錯誤；C項，中間沉積鋅位置的作用為提供電解液，故其隔膜既可以允許陽離子通過，也允許陰離

子通過，C正確；D項，依據(jù)二次電池工作原理，放電時，M為負(fù)極，充電時，M極為陰極，發(fā)生還原反

應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2++2e=Zn,D錯誤；故選C。

17.（2023?浙江省Z20名校聯(lián)盟高三第三次聯(lián)考）鈉離子電池具有低成本、高安全性和優(yōu)異電化學(xué)屬性，

其充放電過程是Na+在正負(fù)極同時鑲嵌與脫嵌。下列說法正確的是

電解質(zhì)

A.充電時A極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.充電時內(nèi)電路電流方向從A極到B極

C.放電時電路中轉(zhuǎn)移Imole：理論上負(fù)極質(zhì)量增加23g

D.若正極材料為NaFe[Fe(CN)6],則放電時的電極反應(yīng)為：NaFe[Fe(CN)6]+xNa+xe-=Nai+xFe[Fe(CN)6]

【答案】D

【解析】由圖可知，放電時，A為負(fù)極，B為正極，充電時，A為陰極，B為陽極。A項，由分析可知，

充電時A極與電源負(fù)極相連，作陰極，故A電極上發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；B項，充電時A為陰極，B為

陽極，故充電時內(nèi)電路電流方向從陽極B極到陰極A極，B錯誤；C項，放電時，Na+由負(fù)極區(qū)移向正極

區(qū)，故電路中轉(zhuǎn)移Imole：理論上負(fù)極將脫嵌lmolNa+,即質(zhì)量減少23g,C錯誤；D項，放電時正極發(fā)生

還原反應(yīng),若正極材料為NaFe[Fe(CN)6],則放電時的電極反應(yīng)為:NaFe[Fe(CN)6]+xNa+xe-=Nai+xFe[Fe(CN)6],

D正確；故選D。

18.(2023?浙江省東陽市高三5月模擬考試)我國科研團(tuán)隊提出一種新型陰離子電極材料一Cu3(PO4)2的

水系雙離子電池，該電池以Na^MnO?和Cu3(PO4)2為電極，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)敘述不正確的

是()

電源/用電器

國叫)2

充電時,電極a應(yīng)接電源的正極

放電時，若電極a得至I]6.4gCu和1.44gCu2O,則電路中轉(zhuǎn)移0.22mol電子

充電時，電極b的電極反應(yīng)式為NaowMnOz+xNaJxeZNao.44MnO

D.第2次放電時，溶液堿性逐漸增強(qiáng)

【答案】C

【解析】由圖可知，放電時a電極上CU3（PO4）2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)最終生成銅，為正極，則b為負(fù)

極。A項，放電時電極a為正極，則充電時電極a為陽極，應(yīng)接電源的正極，故A正確；B項，放電時，

電子轉(zhuǎn)移情況為Cu~2e\Cu2O~2e-,若電極a得到6.4gCu（為O.lmol）和L44gCu2（）（為O.Olmol）,則電路中

轉(zhuǎn)移O.lmolx2+0.01molx2=0.22mol電子，B正確；C項,充電時，電極b為陰極，Na。,447MnO2得到電子

發(fā)生還原反應(yīng)生成Nag,MnOz，Na^MnO.+xNa++xe^Na^MnO,,故C錯誤；D項，第2

次放電時，CU2。得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅和氫氧根離子，Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-,溶液堿性逐漸增

強(qiáng)，故D正確；故選C。

19.（2023?遼寧省大連市一模）我國科研人員將單獨(dú)脫除SO2的反應(yīng)與制備H2O2的反應(yīng)相結(jié)合，實現(xiàn)協(xié)

同轉(zhuǎn)化。

已知：反應(yīng)①單獨(dú)制備H2O2：2H2O+O2=2H2C）2,不能自發(fā)進(jìn)行；

2

反應(yīng)②單獨(dú)脫除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO4-+2H2O,能自發(fā)進(jìn)行。

協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置如圖（在電場作用下，雙極膜中間層的H2O解離為OH和H+,并向兩極遷移）。下列分析

錯誤的是（）

A.反應(yīng)②釋放的能量可以用于反應(yīng)①

+

B.產(chǎn)生H2O2的電極反應(yīng)：O2+2H+2e-=H2O2

C.當(dāng)生成0.1molHzCh時，負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量增重9.8g

D.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：SO2+2H2O+O2=H2O2+H2SO4

【答案】D

【解析】根據(jù)電子流向可知，左邊電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為SO2+4OH-2e-=SO42-+2H2O,右邊電極為

正極，電極反應(yīng)式為O2+2H++2e=H2O2。A項，反應(yīng)②能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)放出能量，反應(yīng)①不能自發(fā)進(jìn)行,

需要吸收能量，反應(yīng)②釋放的能量可以用于反應(yīng)①，故A正確；B項，Ch在右側(cè)電極得到電子生成H2O2,

電極方程式為：O2+2H++2e-=H2（D2,故B正確；C項，當(dāng)正極生成0.1molH2O2時，得到0.2mol電子，左邊

電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為SO2+4OH-2e-=SO42-+2H2O,當(dāng)?shù)玫?.2mol電子時，吸收O.lmolSCh,同時雙極

膜電離出。.2molOH-進(jìn)入負(fù)極，負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量增重0.1molx64g/mol+0.2moixl7g/mol=9.8g,故C正確；D

2+

項，負(fù)極電極反應(yīng)式為SO2+4OH--2e=SO4-+2H2O,正極電極反應(yīng)為O2+2H+2e-=H2O2,協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為：

SO2+2NaOH+O2=H2O2+Na2so4,故D錯誤；故選D。

20.（2023.山東省濟(jì)南市一模）電芬頓工藝被認(rèn)為是一種很有應(yīng)用前景的高級氧化技術(shù)，可用于降解去除

廢水中的持久性有機(jī)污染物，其工作原理如圖a所示，工作lOmin時，F(xiàn)e2\H2O2電極產(chǎn)生量（mmoLL」）與

電流強(qiáng)度關(guān)系如圖b所示：

下列說法錯誤的是（）

A.電流流動方向：Pt電極—電解質(zhì)—HMC-3電極

B.Fe3+是該電芬頓工藝的催化劑

C.根據(jù)圖b可判斷合適的電流強(qiáng)度范圍為40mA左右

D.若處理9.4g苯酚，理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下15.6815.68LO2

【答案】D

【解析】HMC-3電極上氧氣、鐵離子發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，則Pt電極為陽。A項，由分析可知，HMC-3

電極為陰極，則Pt電極為陽極，電流流動方向：Pt電極—電解質(zhì)—HMC-3電極，A正確；B項，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化

為亞鐵離子，亞鐵離子和過氧化氫生成羥基自由基和鐵離子，鐵離子在反應(yīng)前后沒有改變，是該電芬頓工

藝的催化劑，B正確；C項，過量的過氧化氫會氧化亞鐵離子，導(dǎo)致生成的羥基自由基減少，使得降解去除

廢水中的持久性有機(jī)污染物的效率下降,故據(jù)圖b可判斷合適的電流強(qiáng)度范圍為40mA左右,C正確;D項，

反應(yīng)中氧氣轉(zhuǎn)化為過氧化氫，苯酚轉(zhuǎn)化為二氧化碳，根據(jù)電子守恒可知，C6H5OH~28e~14O2,若處理9.4g

苯酚（為（Mmol）,理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.4mol氧氣，體積為31.36L,D錯誤；故選D。

21.（2023?陜西省西安市二模）燃料敏化太陽能電池因其工藝簡單、性能穩(wěn)定等特點深受科學(xué)家的青睞。

一種釘基配合物作為光敏劑（S）的太陽能電池的工作原理如圖所示，其中一個電極可表示為TiO2/S,電極反

+

應(yīng)為TiCh/S*->TiO2/S+e-?下列有關(guān)說法錯誤的是（）

太陽光

A.該電池工作時，光能直接轉(zhuǎn)化為電能

B.電池的正極反應(yīng)為b+2e--31

+

C.電解質(zhì)溶液中可發(fā)生反應(yīng)TiO2/S+3I^TiO2/S+I3-

D.電池的電解質(zhì)溶液中1和I3-的濃度不會減少

【答案】C

【解析】根據(jù)電極反應(yīng)為TiO2/S*—TiO2/S++e:可知該電極為負(fù)極，則Pt-導(dǎo)電玻璃為正極，電解質(zhì)為

13-和1的混合物，13-在正極上得到電子被還原，正極反應(yīng)為l3-+2e-=31。A項，由圖可知，該電池工作時,

光能直接轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B項，據(jù)分析可知，電池的正極反應(yīng)為l3-+2e--3r,B正確；C項，該反應(yīng)

電荷不守恒，電解質(zhì)溶液中可發(fā)生反應(yīng)為2TiCh/S++3r-2TiO2/S+后，C錯誤；D項，由圖可知，卜一和「在

不停的循環(huán)，則電池的電解質(zhì)溶液中r和b-的濃度不會減少，D正確；故選C。

22.（2023?廣東省茂名市高三二模）一款可充放電固態(tài)鹵離子穿梭電池工作時原理如圖所示，I室、II室、

III室均為HGPE凝膠聚合物電解質(zhì)，下列說法正確的是（）

A.放電時，b為正極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.放電時，a電極反應(yīng)為：FeOCl+e=FeO+CF

C.交換膜1、2分別為氯離交換膜和陽離子交換膜

D.充電時，每轉(zhuǎn)移Imol電子，b電極增重35.5g

【答案】B

【解析】如圖，II［室中b極為鋰電極，為放電時的負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Li-e-+C「=LiCl,C「通過交換膜

2移向III室，交換膜2為陰離子交換膜，a極為放電時的正極，發(fā)生反應(yīng)：FeOCl+e=FeO+Cl,CT通過交

換膜1向II室。A項，b極為鋰電極，為放電時的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Li-e-+Cr=LiCl,A錯誤；B項，

a極為放電時的正極，發(fā)生反應(yīng)：FeOCl+e-=FeO+Cr,B正確；C項，交換膜1和交換膜2均為氯離子交

換膜，C錯誤；D項，充電時，b發(fā)生反應(yīng)：LiCl+e-=Li+C「，LiCl-Li,質(zhì)量減少，每轉(zhuǎn)移Imol電子，

b電極減少35.5g,D錯誤；故選B。

【能力提升】

23.(2023?福建省德化一中、永安一中、漳平一中三中協(xié)作體高三聯(lián)考)如圖，科學(xué)家基于CL易溶于CC14

的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設(shè)備，總方程式為：NaTi2(PO4)3+2NaCl

^J^Na3Ti2(PO4)3+C12=下列說法正確的是()

A.放電時NaCl溶液的pH減小

B.放電時cr透過多孔活性炭電極向ccL中遷移

放電一

充電時的陰極反應(yīng)為)+（）

c.NaTi2(PO43+2Na+2e-一充電NasTi2PO43

D.充電時，電路中每轉(zhuǎn)移2moie:理論上從CCI4中釋放ImolCL

【答案】C

【解析】由總反應(yīng)可知多孔活性炭電極為電池的正極，鈦電極為電池的負(fù)極。A項，放電時總反應(yīng)式

為：Na3Ti2(PO4)3+C12=NaTi2(PO4)3+2NaCl,則放電時NaCl溶液的pH不變，A錯誤；B項，放電時，陰離子

移向負(fù)極，即Cl透過多孔活性炭電極移向NaCl溶液中，B錯誤；C項，根據(jù)總反應(yīng)式可知，充電時的陰極

放電一

反應(yīng)為NaTi(PO)+2Na++2e-NaTi（PO）3C正確;D項,充電時，陽極反應(yīng)式為：2Cl-2e=C12T，

243-充電324；

電路中每轉(zhuǎn)移2mole-,理論上生成ImolCb進(jìn)入到CC14中，D錯誤；故選C。

24.（2023.浙江省稽陽聯(lián)誼學(xué)校高三聯(lián)考）鎂鋰雙鹽電池是結(jié)合鎂離子電池和鋰離子電池而設(shè)計的新型

二次離子電池。其工作原理如圖所示，已知放電時，b極轉(zhuǎn)化關(guān)系為:VS2TLixVS2下列說法不正確的是（）

、Mg2+

?Li+

vY、Y、y'y，

vs2

A.充電或放電時，a極電勢均高于b極

B.放電過程中電子經(jīng)導(dǎo)線由a極向b極移動

+

C.充電時陽極的電極反應(yīng)式為LixVS2-xe^=VS2+Li

D.該電池工作時，若通過電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol,則負(fù)極質(zhì)量變化2.4g

【答案】A

【解析】A項，由題可知，放電時b為正極，充電時b為陽極，充電或放電時，b極電勢均高于a極,

A項錯誤；B項，放電時，b為正極，則電子經(jīng)導(dǎo)線由a極向b極移動，B項正確；C項，已知放電時，b

極轉(zhuǎn)化關(guān)系為VS2-LixVS2,則充電時b為陽極，轉(zhuǎn)化關(guān)系為LixVS2-VS2,電極反應(yīng)式為

+

LixVS2-xe=VS2+Li,C項正確；D項，放電時，負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e=Mg2+,則轉(zhuǎn)移電子為0.2mol時，負(fù)

極質(zhì)量變化2.4g,D項正確。故選A。

25.（2023?吉林省長春市高三聯(lián)考）鈉硒電池是一類以單質(zhì)硒或含硒化合物為正極、金屬鈉為負(fù)極的新型

電池，具有能量密度大、導(dǎo)電率高、成本低等優(yōu)點。以Cu2/Se填充碳納米管作為正極材料的一種鈉硒電池

工作原理如圖所示，充放電過程中正極材料立方晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的。價Cu原子。下列說法錯誤的

是（）

OSe2ONa\Cu\Cu?*可能占據(jù)的位置?Na，

A.每個Cu2bse晶胞中C/+個數(shù)為4x

B.在NazSe晶胞結(jié)構(gòu)中，Se?-占據(jù)的位置是項點和面心

C.充分放電時，正極的電極反應(yīng)式為Cu2/Se+2Na++2e=Na2Se+(2-x)Cu

D.充電時外電路中轉(zhuǎn)移Imol電子，兩極質(zhì)量變化差為23g

【答案】D

【解析】由題意可知，Cu2bse填充碳納米管作為正極材料，鈉較為活潑，鈉為負(fù)極材料；A項，根據(jù)“均

攤法”，每個Cu2/Se晶胞中含8xJ+6>4=4個Se,則晶胞內(nèi)銅離子、亞銅離子和為4x(2-x)個，設(shè)銅離子、

o2.

亞銅離子分別為a、b,則a+b=4x(2-x),由化合價代數(shù)和為零可知，2a+b=4x2,解得a=4x,故A正確；B

項，由晶胞圖示可知，在Na?Se晶胞結(jié)構(gòu)中，Se?一占據(jù)的位置是項點和面心，故B正確；C項，充分放電時，

+-

正極Cu2Kse得至!］電子發(fā)生還原反應(yīng)生成零價銅，電極反應(yīng)式為Cu2J：Se+2Na+2e=Na2Se+(2-x)Cu,故C正

確；D項，充電時外電路中轉(zhuǎn)移Imol電子，陽極釋放出Imol鈉離子，質(zhì)量減小23g,陰極生成Imol鈉，

質(zhì)量增加23g,兩極質(zhì)量變化差為46g,故D錯誤；故選D。

26.光催化微生物燃料電池的工作原理如圖所示：

外加電阻

已知：電極a在光激發(fā)條件下會產(chǎn)生電子(e)空穴(h+)。下列說法錯誤的是()

A.電極電勢：電極a>電極b

B.光激發(fā)時，光生電子會與02結(jié)合，光生空穴會與電極b產(chǎn)生的電子結(jié)合

C.電極b發(fā)生的電極反應(yīng)式為96耳005『24€-+7H2O=6CO2T+24JT

D.電池工作一段時間后，右側(cè)溶液pH保持不變(不考慮C02的溶解)

【答案】C

【解析】A項，根據(jù)題圖信息判斷，(C6Hio05)n在電極b上失電子，轉(zhuǎn)化為CO2,則電極b為負(fù)極，電

極a為正極，原電池中，正極的電極電勢高于負(fù)極的電極電勢，則電極電勢：電極a＞電極b,A正確；B項，

根據(jù)題圖信息判斷，電極a在光激發(fā)條件下會產(chǎn)生電子?)、空穴(h+),光生電子會與O2結(jié)合，光生空穴會

與電極b產(chǎn)生的電子結(jié)合，B正確；C項，根據(jù)得失電子守恒判斷，電極b發(fā)生的電極反應(yīng)式為

+

(C6H10O5)；1-24ne-+7nH2O=6?CO2T+24?H,C錯誤；D項，根據(jù)電極反應(yīng)判斷，每轉(zhuǎn)移24nmol電子時，

右側(cè)溶液中生成24nmolH+,同時會有24nmolH+通過陽離子交換膜移向左側(cè)溶液，則右側(cè)溶液的pH保持不

變，D正確；故選C。

27.我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。

(1)在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉(zhuǎn)化為多種燃料，其原理如圖甲所示。

交換膜

甲

①陽極的電極反應(yīng)式為O

②銅電極上產(chǎn)生CH4的電極反應(yīng)式為,若銅電極上只生成5.6gCO,則銅極區(qū)溶液質(zhì)量變

化了go

③若銅極上只生成0.3molCH3cHO和0.4molHCOOH,則電路中轉(zhuǎn)移mol電子。

(2)我國科學(xué)家報道了機(jī)理如圖乙所示的電化學(xué)過程。

①Ni電極為,其電極反應(yīng)式為。

②理論上，每有ImolCCh與-結(jié)合，電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為。

【答案】(1)AB

++

(2)2H2O-4e-=4H+O2CO2+8e-+8H=CH4+2H2O3.63.8

22

(3)陰極CO3+4e=C+3O-4NA

【解析】(1)①陽極為鉗電極，電極反應(yīng)式為2H2。一4e-=4H++O2。②銅電極為陰極，實現(xiàn)的是二氧化

碳變甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的，電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,若銅

電極上只生成5.6gCO,電極反應(yīng)為CO2+2e-+2H+=CO+H2。，當(dāng)有Imol一氧化碳生成，則銅極去溶液的

質(zhì)量變化為44+2-28=18克，則當(dāng)生成5.6克一氧化碳，即0.2mol一氧化碳時，銅極區(qū)溶液質(zhì)量變化了3.6g。

③若銅極上每生成ImolCHsCHO,轉(zhuǎn)移lOmol電子，每生成ImolHCOOH,轉(zhuǎn)移2moi電子，則只生成

0.3molCH3CHO和0.4molHCOOH,則電路中轉(zhuǎn)移3+0.8=3.8mol電子。(2)①Ni電極碳酸根離子生成碳和氧

氣，為陰極，其電極反應(yīng)式為CO32-+4eC+3O'②理論上，每有ImolCCh與-結(jié)合生成Imol碳酸根離

子，則意味著電路中有4moi電子轉(zhuǎn)移，故電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA.

28.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。電池發(fā)揮著越來越重要的作用，如在宇

宙飛船、人造衛(wèi)星、電腦、照相機(jī)等，都離不