第33講新型化學(xué)電源

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.知道?？夹滦突瘜W(xué)電源的類型及考查方式。2.會(huì)分析新型化學(xué)電源的工作原理,

能正確書寫新型化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。

類型一濃差電池

1.在濃差電池中，為了限定某些離子的移動(dòng)，常涉及到“離子交換膜”。

(1)常見的離子交換膜

陽離子交換膜只允許陽離子(包括H+)通過

陰離子交換膜只允許陰離子通過

質(zhì)子交換膜只允許H+通過

(2)離子交換膜的作用

①能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

②能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

(3)離子交換膜的選擇依據(jù)

離子的定向移動(dòng)。

2.“濃差電池”的分析方法

濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離

子均是由“高濃度”移向“低濃度”，陰離子移向負(fù)極區(qū)域，陽離子移向正極區(qū)域，判斷電

池的正、負(fù)極，是解題的關(guān)鍵。

「對點(diǎn)訓(xùn)練」

1.鋅澳液流電池用濱化鋅溶液作電解液，并在電池間不斷循環(huán)。下列有關(guān)說法正確的是()

漠

澳

化

化

鋅

鋅

溶

溶

液

液

陽離子交換膜

A.充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zi?+通過陽離子交換膜由左側(cè)流向右側(cè)

B.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量減少65g

C.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Br2+2e-^=2Br-

D.若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極也隨之改變

答案A

解析充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zn?+通過陽離子交換膜向陰極定向遷移，故由左側(cè)流向右側(cè)，

A正確；放電時(shí)，負(fù)極Zn溶解生成Zn2+,Zr?+通過陽離子交換膜向正極定向遷移，故負(fù)極

區(qū)溶液質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Zn?++2e-=Zn,C錯(cuò)誤；若將陽離

子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極不會(huì)改變，Zn仍是負(fù)極，D錯(cuò)誤。

2.由相同金屬電極及其不同濃度的鹽溶液組成的電池，稱濃差電池，電子由溶液濃度較小的

一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極。如圖所示裝置中，X電極與Y電極初始質(zhì)量相等。進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先閉合K2,斷開Ki,一段時(shí)間后，再斷開K2,閉合Ki,即可形成濃差電池，電流

表指針偏轉(zhuǎn)。下列不正確的是（）

A.充電前，該電池兩電極存在電勢差

B.放電時(shí)，右池中的NO,通過離子交換膜移向左池

C.充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1mol電子時(shí)，兩電極的質(zhì)量差為21.6g

D.放電時(shí)，電極Y為電池的正極

答案A

解析充電前，左右兩池濃度相同，該電池兩電極不存在電勢差，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電子

由溶液濃度較小的一極流向濃度較大的一極，則X是負(fù)極、丫是正極，右池中的NO,通過離

子交換膜移向左池，故B正確；充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1mol電子時(shí)，X電極生成0.1mol

Ag,Y電極消耗0.1molAg,所以兩電極的質(zhì)量差為21.6g,故C正確；電子由溶液濃度較

小的一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極，充電后左池濃度小于右池，所以放電時(shí)，電極Y為

電池的正極，故D正確。

類型二物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化型電池

根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，元素化合價(jià)的變化或離子的移動(dòng)（陽離子移向正極區(qū)域，陰離子移向負(fù)極區(qū)

域），判斷電池的正、負(fù)極，是分析該電池的關(guān)鍵。

I■對點(diǎn)訓(xùn)練」

3.（2019?全國卷I,12）利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2+/MV+

在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能

2+++

B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)：H2+2MV=2H+2MV

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，用發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3

D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)

答案B

解析由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H?+N2^=2NH3o該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并

形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，A項(xiàng)正確；觀察題圖知，左邊電極

發(fā)生氧化反應(yīng)：MV+-e-=MV2+,為負(fù)極，不是陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用

下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3,C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，H+通過交換膜，由左側(cè)（負(fù)極區(qū)）向右側(cè)（正

極區(qū)）遷移，D項(xiàng)正確。

4.我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2S+

O2=H2O2+S],已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為

下列說法不正確的是（）

+-

A.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為AQ+2H+2e=H2AQ

B.乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S+b=3「+SJ+2H+

C.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為光能

D.H+從乙池移向甲池

答案C

解析根據(jù)題圖中的電子流向可判斷出甲池中碳棒是正極,該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),

即AQ+2H++2e--H2AQ,A正確；在乙池中，硫化氫失電子生成硫單質(zhì)，I,得電子生成

r,發(fā)生的反應(yīng)為H2S+及=3「+SI+2H+,B正確；根據(jù)題圖中信息可知該裝置將光能

轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；該裝置是原電池裝置，陽離子移向正極，甲池中碳棒是正極，所以

H+從乙池移向甲池，D正確。

類型三鋰電池與鋰離子電池

1.鋰電池

鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池的負(fù)極材

料是金屬鋰或鋰合金，工作時(shí)金屬鋰失去電子被氧化為Li+,負(fù)極反應(yīng)均為Li-e^=Li+,

負(fù)極生成的Li+經(jīng)過電解質(zhì)定向移動(dòng)到正極。

2.鋰離子二次電池

(1)鋰離子電池基于電化學(xué)“嵌入/脫嵌”反應(yīng)原理，替代了傳統(tǒng)的“氧化一還原”理念；在兩

極形成的電壓降的驅(qū)動(dòng)下，Li+可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或“脫嵌”。

1-

(2)鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)式一般為6C+xLi+xe^=LiAC6；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是充電時(shí)

陰極反應(yīng)的逆過程：LixC6—尤e-=^6C+xLi+。

(3)鋰離子電池的正極材料一般為含Li+的化合物，目前已商業(yè)化的正極材料有LiFePC>4、

LiCoCh、LiMmCU等。

I■對點(diǎn)訓(xùn)練」

5.鋰一液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲(chǔ)能成本低等優(yōu)點(diǎn)，以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化

鋰［Li2s式2WxW8)］分別作兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體AhCh陶瓷(可傳導(dǎo)Li+)為電解質(zhì)，其反應(yīng)

原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()

——|電器或電源|

電極a電極b

固體熔融

熔融

電解質(zhì)和

LiS

(Al2o3)g

Li十二;Li十二;Li+

A.該電池比鈉一液態(tài)多硫電池的比能量高

B.放電時(shí)，內(nèi)電路中Li+的移動(dòng)方向?yàn)閺腶到b

C.AI2O3的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物

D.充電時(shí)，外電路中通過0.2mol電子，陽極區(qū)單質(zhì)硫的質(zhì)量增加3.2g

答案D

解析由圖分析知電極a為負(fù)極，電極b為正極，放電時(shí)，內(nèi)電路中Li卡從電極a移向電極b,

B正確；AhCh為固體電解質(zhì)，能導(dǎo)電，同時(shí)將兩極反應(yīng)物隔開，C正確；當(dāng)外電路中通過

0.2mole-時(shí)，陽極區(qū)生成O.lxmol硫，故陽極區(qū)生成硫的質(zhì)量為3.2xg,D錯(cuò)誤。

6.鋰離子電池充、放電電池總反應(yīng)：LiC+Lii-^CoO2:由LiCoO+C,該電池充、放

A6允用26

電的工作示意圖如圖。下列有關(guān)說法不正確的是（）

?鋰離子

A.該電池具有很高的比能量

B.負(fù)極的反應(yīng)式：LixC6—在一=xLi'+C6

C.放電時(shí)，Li+從石墨晶體中脫出回到正極氧化物晶格中

D.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole，石墨電極將增重7xg

答案D

解析鋰是摩爾質(zhì)量最小的金屬元素，因此制成的電池具有很高的比能量，A正確；從圖示

可知，放電時(shí)鋰離子從石墨晶格中脫出，通過電解質(zhì)遷移到層狀正極表面后嵌入正極氧化物

+-

晶格中，C正確；充電時(shí)，石墨（C6）電極嵌入Li卡變成Li￡6,電極反應(yīng)式為xLi+C6+xe

^=Li,rC6,則石墨電極增重的質(zhì)量就是Li卡的質(zhì)量，若轉(zhuǎn)移1mole，石墨電極將增多1molLi.,

即增重7g,D錯(cuò)誤。

類型四微生物電池

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其基本工作

原理是：在負(fù)極室厭氧環(huán)境下，有機(jī)物在微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠

合適的電子傳遞介體在生物組分和負(fù)極之間進(jìn)行有效傳遞，并通過外電路傳遞到正極形成電

流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到正極，氧化劑（一般為氧氣）在正極得到電子被還原與質(zhì)子

結(jié)合成水。

I■對點(diǎn)訓(xùn)練」

7.一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示，圖中有機(jī)廢

水中的有機(jī)物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法不正確的是（）

A.C「由中間室移向左室

B.X氣體為CO2

C.處理后的含NO,廢水的pH降低

D.電路中每通過4moi電子，產(chǎn)生X氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4L

答案C

解析該原電池中，NO,得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則裝置中右邊電極是正極，電極反應(yīng)為2NO,

-+

+10e+12H=N2t+6H2O,裝置左邊電極是負(fù)極，負(fù)極上有機(jī)物在厭氧菌作用下生成二

氧化碳。放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中C「移向負(fù)極室（左室），A、B項(xiàng)正確；根據(jù)正極的電極反應(yīng)

式可知H*參加反應(yīng)導(dǎo)致溶液酸性減弱，溶液的pH增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)負(fù)極上電極反應(yīng)為

+

C6HIO05-24e-+7H2O=6CO2f+24H,可知電路中每通過4moi電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下X

4

氣體的體積為（五X6X22.4）L=22.4L,D項(xiàng)正確。

8.微生物燃料電池能將污水中的乙二胺（H2NCH2cH2NH2）氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，示意圖如

圖所示，a、b均為石墨電極。下列說法錯(cuò)誤的是（）

+

A.a電極的電極反應(yīng)為H2NCH2cH2NH2-16e-+4H2O=2CC）2f+N2t+16H

B.電池工作時(shí)質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)

C.a電極上的電勢比b電極上的電勢低

D.電池工作時(shí)b電極附近溶液的pH保持不變

答案D

解析原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B正確；a電極為負(fù)極，b電極為

正極，故a電極上的電勢比b電極上的電勢低，C正確；電池工作時(shí)，氧氣在正極b上得電

子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為。2+4屋+4H+-2氏0,H+濃度減小，故b電極附近溶液

的pH增大，D錯(cuò)誤。

真題演練明確考向

1.（2021?河北，9）K—Ch電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該

電池，下列說法錯(cuò)誤的是（）

有機(jī)電解質(zhì)1有機(jī)電解質(zhì)2

A.隔膜允許K+通過，不允許02通過

B.放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽極

C.產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KCh的質(zhì)量與消耗。2的質(zhì)量比值約為2.22

D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水

答案D

解析金屬性強(qiáng)的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K+通過，

不允許。2通過，故A正確；放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極,

充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽極，故B正確；生成1mol超氧化

鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比為（1molX71g：（1molX32g?mo「）22.22：1,

故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+

2H2SO4,反應(yīng)每消耗2moi水時(shí)，轉(zhuǎn)移2moi電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，

鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為ac.*-1X18g-mol1=1.8g,故D錯(cuò)誤。

39g-mol°b

2.（2021?浙江6月選考，22）某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅

薄膜，充電時(shí)Li+得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoCh薄膜；集流體起導(dǎo)電

作用。下列說法不正確的是（）

電極A./封氧層

電極B

LiPON薄膜電解質(zhì)集流體A

集流體B

基體

A.充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連

B.放電時(shí)，外電路通過amol電子時(shí)，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi*

C.放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Lii-xCoO2+xLi++xe-^=LiCoC）2

D.電池總反應(yīng)可表示為LixSi+Li—CoChJ?Si+LiCoO2

答案B

解析由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時(shí)電極A作陰極，故充電時(shí)集流體A與外

接電源的負(fù)極相連，A說法正確；放電時(shí)，外電路通過amol電子時(shí)，內(nèi)電路中有amolLi+

通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失Li+,B說法不

+

正確；放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為Lii-ACoO2+xLi+xe-=LiCoO2,

C說法正確；電池放電時(shí)，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子轉(zhuǎn)化為Li+,正極上Lii-xCoCh

得到電子和Li+轉(zhuǎn)化為LiCoCh,故電池總反應(yīng)可表示為LixSi+Lii-KoO，*由Si+

LiCoO2,D說法正確。

3.（2020?山東，10）微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水

獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖裝置處

理有機(jī)廢水（以含CH3c00一的溶液為例）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.負(fù)極反應(yīng)為CH3coeT+2H2O-8e——2CC>2t+7H*

B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5g

D.電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2：1

答案B

解析隔膜1為陰離子交換膜，隔膜2為陽離子交換膜，才能使模擬海水中的氯離子移向負(fù)

極，鈉離子移向正極，達(dá)到海水淡化的目的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中有1mol電子通過，則電解

質(zhì)溶液中有1mol鈉離子移向正極，1mol氯離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；負(fù)極產(chǎn)生CO?:CH3coeT

-++

+2H2O-8e=2CO2t+7H,正極產(chǎn)生H2：2H+2e-=H2t,根據(jù)電荷守恒，正、負(fù)極

產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2：1,D項(xiàng)正確。

課時(shí)精練

1.科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2s燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2s廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。

質(zhì)子膜H2s燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.電極a為電池的負(fù)極

+-

B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+4H+4e=2H2O

C.電路中每通過4moi電子，在正極消耗44.8LH2s

D.每17gH2s參與反應(yīng)，有1molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)

答案C

解析根據(jù)題意可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，通氧氣的一極為正極，故

電極b為正極，電極a為負(fù)極，A項(xiàng)正確；從裝置圖可以看出，電池總反應(yīng)為2H2S+O2=S2

+2H,0,電路中每通過4moi電子，負(fù)極應(yīng)該有2molH2s反應(yīng)，并且題目中沒有給出氣體

所處的狀況，所以不一定是44.8L,故C錯(cuò)誤；17gH2S即0.5mol,參與反應(yīng)會(huì)轉(zhuǎn)移1mol

電子，可知有1molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。

2.鋰一銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐

蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過程為2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH，下列說法錯(cuò)

誤的是()

A.放電時(shí)，Li卡透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)

B.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2(D+4e——4OLr

C.通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生CU2。

D.整個(gè)反應(yīng)過程中，氧化劑為

答案B

解析因?yàn)樵姵胤烹姇r(shí)，陽離子移向正極，所以Li+透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)，A正確;

由總反應(yīng)方程式可知Cu2O中Cu元素化合價(jià)降低，被還原，正極反應(yīng)式應(yīng)為CU2O+H2O+

-

2e=2Cu+2OH",B錯(cuò)誤；Cu先與Ch反應(yīng)生成Cu2O,放電時(shí)Cu2O重新生成Cu,則整

個(gè)反應(yīng)過程中，Cu相當(dāng)于催化劑，。2為氧化劑，D正確。

3.某柔性屏手機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSCU溶液的有機(jī)高聚物作固

態(tài)電解質(zhì)，其電池總反應(yīng)為

MnO2+]Zn+(l+NH2O+%ZnSC)4充電MnOOH+gZnSO4[Zn(OH)2]3-xH2O

其電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。

一碳納米管纖維

--鋅膜

-有機(jī)高聚物

-MnOz膜

碳納米管纖維

圖1

—CH2—CH—

--表示氫鍵

—CH2—CH—CH2—CH—

圖2

下列說法不正確的是（）

A.碳納米管具有導(dǎo)電性，可用作電極材料

B.放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)式為

+

MnO2+廣+H=MnOOH

C.充電時(shí)，Zi?+移向鋅膜

。

II

D.合成有機(jī)高聚物的單體是CH2=CH—C—NH

答案B

解析A項(xiàng)，該電池以碳納米管作電極材料，可知碳納米管具有導(dǎo)電性，正確；B項(xiàng)，原電

池正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)放電時(shí)的總反應(yīng)式，放電時(shí)MnCh得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電

--

池的正極反應(yīng)式為MnO2+e+H2O=MnOOH+OH,錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)該裝置為電解池，

陽離子移向陰極，充電時(shí)鋅膜充當(dāng)陰極，所以Zi?+移向鋅膜，正確；D項(xiàng)，根據(jù)高聚物的結(jié)

（）

II.

構(gòu)單元，該高聚物為加聚產(chǎn)物，合成有機(jī)鬲聚物的單體是CH2=CH—C—NH2,正確。

4.某污水處理廠利用微生物電池將鍍銘廢水中的CnO歹催化還原，其工作原理如圖所示。

下列說法不正確的是（）

A.電池工作過程中電子由a極流向b極

-++

B.b極反應(yīng)式：Cr2OF+6e+1^=20?+7H2O

C.電池工作過程中a極區(qū)附近溶液的pH增大

D.每處理1molCnO歹，可生成33.6L（標(biāo)況下）CO?

答案C

解析由圖分析知，a極CH3coOH轉(zhuǎn)化為CO2和H+,發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，bCr9Of

和H+轉(zhuǎn)化為CF+,發(fā)生還原反應(yīng)，為正極。A項(xiàng)，電子由負(fù)極流向正極，正確；C項(xiàng)，由a

極反應(yīng)式知生成H+,故c（H+）增大，pH減小，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，1molC"。歹轉(zhuǎn)化為Cr3+得6moi院，

-

CH3coOH轉(zhuǎn)化為CO2每生成1molCO2失4mole,故每處理1molCnO歹生成CO2的物質(zhì)

的量為當(dāng)mol,標(biāo)況下為33.6L,正確。

5.（2021?湖南，10）鋅/澳液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)

能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/澳液流電池工作原理如圖所示：

電極物貯存

下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.放電時(shí)，N極為正極

B.放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBrz的濃度不斷減小

C.充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn?++2e-=Zn

D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

答案B

解析由題意分析可知，放電時(shí)，N極為正極，故A正確；放電或充電時(shí)，左側(cè)貯液器和右

側(cè)貯液器中凰化鋅的濃度維持不變，故B錯(cuò)誤；充電時(shí)，M極與直流電源的負(fù)極相連，作電

解池的陰極，鋅離子在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鋅，電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn,

故C正確；放電或充電時(shí)，交換膜允許鋅離子和濕離子通過，維持兩側(cè)澳化鋅溶液的濃度保

持不變，故D正確。

6.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯

的S8材料，電池反應(yīng)為16Li+xS8==8Li2s式24W8）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2s6+2Li++2e-=3Li2S4

B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時(shí)間越長，電池中Li2s2的量越多

答案D

解析A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li卡移

動(dòng)方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生

S8fLi2s8fLi2s6—Li2s4-Li2s2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Li一鼠一

Li+,當(dāng)外電路中流過0.02mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol,其質(zhì)量為0.14g,

正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池

電解

充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8U2S,-16Li+xS8（2WxW8）,故Li2s2的量會(huì)越來越

少直至充滿電，錯(cuò)誤。

+-

7.磷酸鐵鋰電池放電時(shí)正極的反應(yīng)式為FePO4+Li+e=LiFePO40該電池放電時(shí)的工作原

理如圖所示。下列敘述正確的是（）

A.放電時(shí)，Li+通過隔膜移向正極

B.放電時(shí)，電子由銅箔經(jīng)溶液流向鋁箔

C.放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：Cu—2e-==Cu2+

D.該電池放電過程中C、Fe、P元素化合價(jià)均發(fā)生變化

答案A

解析電子不能在溶液中遷移，故B錯(cuò)誤；根據(jù)鋰離子流向可知左側(cè)為負(fù)極，根據(jù)圖示可知

放電時(shí)左側(cè)電極有鋰離子生成，所以負(fù)極反應(yīng)為Li.vCe—xe-=xLi++6C,故C錯(cuò)誤；放電

過程中C和P的化合價(jià)均沒有發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。

8.直接煤一空氣燃料電池原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化物電解質(zhì)的量不斷減少

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為C+2coM—4e-=3CO2t

C.電極X為負(fù)極，-向x極遷移

D.直接煤一空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發(fā)電的能量效率高

答案A

解析A項(xiàng)，由題圖可知，電極X反應(yīng)消耗電極Y上。2得電子生成一不斷補(bǔ)充，

氧化物電解質(zhì)的量不會(huì)減少，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而煤燃

燒發(fā)電是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能，正確。

9.（2020?全國卷III,12）一種高性能的堿性硼化機(jī)（VB2）—空氣電池如圖所示，其中在VB2電

極發(fā)生反應(yīng)：VB2+160H--lle-=vor+2B(OH)；+4H2O。

KOH溶液離子選擇性膜

該電池工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()

A.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。2參與反應(yīng)

B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高

-

C.電池總反應(yīng)為4VB2+1102+20OH+6H2O=8B(OH)4+4VOF

D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極

答案B

解析根據(jù)VB?電極發(fā)生的反應(yīng)：VB2+16OH--lle-=VO?-+2B(OH)i+4H2。，判斷得

出VB?電極為負(fù)極，復(fù)合碳電極為正極，電極反應(yīng)式為。2+4屋+2H2O==4OH，所以電池

總反應(yīng)為4VB2+IIO2+2OOH-+6H2O=8B(OH)I+4VO〃，C正確；負(fù)載通過0.04mol電

子時(shí)，有0.01mol氧氣參與反應(yīng)，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下有0.224L氧氣參與反應(yīng)，A正確；負(fù)極區(qū)

消耗OH,溶液的pH降低，正極區(qū)生成OH,溶液的pH升高，B錯(cuò)誤。

10.中科院董紹俊課題組將二氧化銃和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池，

如圖所示，該電池可將可樂(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是()

葡萄糖內(nèi)酯葡萄糖

(C6H10O6)(C6H12O6)MnO2

A.a極為正極

B.隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大

2+-

C.b極的電極反應(yīng)式為MnO2+2H2O+2e-=Mn+4OH

D.若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子

答案D

解析由圖示知，a極上C6Hl2。6轉(zhuǎn)化成C6HIOC)6,碳元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，b極

上二氧化鎰發(fā)生還原反應(yīng)生成+2價(jià)鎰，a極為負(fù)極，b極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依題意知，負(fù)

極的電極反應(yīng)式為C6Hl206—2e-=C6Hio06+2H+,負(fù)極區(qū)的pH不斷減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由

于該電池為酸性環(huán)境，b極的電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2。，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

11.我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅一碘澳液流電池，其工作原理如圖所示，圖中

貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是()

A.放電時(shí)，a電極的反應(yīng)為LBL+21-2「+B「

B.放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目減少

C.充電時(shí)，b電極每增重0.65g,溶液中有0.02mol「被氧化

D.充電時(shí)，a電極接外電源正極

答案B

解析根據(jù)電池的工作原理示意圖可知，放電時(shí)，a電極上轉(zhuǎn)化為Bd和「，電極反應(yīng)

為LBr-+2e-^=2I-+Br，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極區(qū)LBr-轉(zhuǎn)化為Br1和I，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)

化為Zn2+,溶液中離子的數(shù)目增多，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2++2e--Zn,

b電極增重0.65g時(shí)，轉(zhuǎn)移0.02mole,根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，貝4有0.02mol「被

氧化，C項(xiàng)正確；放電時(shí)，a電極為正極，充電時(shí)，a電極為陽極，接外電源正極，D項(xiàng)正確。

12.(1)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。下圖是通過人工光合作用，

以CO2和H2o為原料制備HCOOH和02的原理示意圖。

①電極b為極。

②電極b上的電極反應(yīng)為-

質(zhì)子交換膜

(2)濃差電池中的電動(dòng)勢是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該

電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。

(DX為極，Y極的電極反應(yīng)式為____________________________________________

②Y極生成1molCb時(shí)，________molLi+移向(填“X”或"Y”)極。

(3)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物

燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如下：

+

答案⑴①正@CO2+2e+2H=HC00H

(2)①正2c「一2鼠=Cbt②2X

+

⑶①從A到B②CH30H+H20-6e=6H+C02t

解析(1)