熱點強(qiáng)化練10新型包源工作原理

1.（2020.陜西榆林市高三一模）利用電解質(zhì)溶液的濃度對電極電勢的影響，

可設(shè)計濃差電池。下圖為一套濃差電池和電解質(zhì)溶液再生的配套裝置示意圖，閉

合開關(guān)K之前，兩個Cu電極的質(zhì)量相等。下列有關(guān)這套裝置的說法中錯誤狗是

（）

太陽光

O-S?o\o\o\o\o\o\

電解質(zhì)再生池E濃后電池

A.循環(huán)物質(zhì)E為水

B.乙池中Cu電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.甲池中的電極反應(yīng)式為Ci?++2e=Cu

D.若外電路中通過1mol電子，兩電極的質(zhì)量差為32g

答案D

解析由陰離子SOI的移動方向可知：右邊Cu電極為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：

2+

Cu-2e-=Cu,Cu電極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；左邊的電極為正

極，發(fā)生反應(yīng)：Cir+-b2e-=Cu,C正確；當(dāng)電路中通過1mol電子，左邊電極

增加32g,右邊電極減少32g,兩極的質(zhì)量差變?yōu)?4g,D錯誤；電解質(zhì)再生池

是利用太陽能將CuSCU稀溶液蒸發(fā)，分離為CuSCU濃溶液和水后，再返回濃差

電池。通過上述分析可知循環(huán)物質(zhì)E為水，A正確。

2.（2020.安徽宣城高三二模）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。

下列說法錯誤的是（）

質(zhì)「交換膜

-

A.a電極的電極反應(yīng)為H2NCH2CH2NH2-16e+4H2O=2CO2t+N21+

16H十

B.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動

C.a電極上的電勢比b電極上的電勢低

D.開始放電時b電極附近溶液的pH保持不變

答案D

解析根據(jù)原電池裝置圖分析，H2N(CH2)2NH2在a電極上失電子發(fā)生氧化

反應(yīng)，生成氮氣、二氧化碳和水，則a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH2+

+

4H2O-16e=2CO2t+N2t+16H,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：O2+4e-+4H+=2H2O,A選項正確；原電池中，陽離子向正極

移動，陰離子向負(fù)極移動，因此，電池工作時質(zhì)子(H+)通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)

向正極區(qū)移動，B選項正確；由上述分析可知，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選項正確；開始放電時，氧氣在正極

b上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4L+4H+=2比0,酎濃

度減小，故b電極附近溶液的pH增大，D選項錯誤。

3.(2020?江西上饒市高三一模)“太陽水”電池裝置如圖所示，該電池由三

個電極組成，其中a為TiCh電極，b為Pt電極，c為WO3電極，電解質(zhì)溶液為

pH=3的Li2s04—H2so4溶液。鋰離子交換膜將電池分為A、B兩個區(qū)，A區(qū)與

大氣相通，B區(qū)為封閉體系并有N2保護(hù)。下列關(guān)于該電池的說法錯誤的是()

鋰離子

A.若用導(dǎo)線連接a、c,則a為負(fù)極，該電極附近pH減小

B.若用導(dǎo)線連接a、c,則c電極的電極反應(yīng)式為HMO3—xe-=WO3+xH

C.若用導(dǎo)線先連接a、c,再連接b、c,可實現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)化

D.若用導(dǎo)線連接b、c,b電極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-—2H2O

答案B

解析用導(dǎo)線連接a、c,a極發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2。

-4e-=4H++Cht,a電極周圍H,濃度增大，溶液pH減小，故A正確；用導(dǎo)

線連接a、c,c極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為WCh+iH++xe-=H.IWO3,

故B錯誤；用導(dǎo)線先連接a、c,再連接b、c,由光電池轉(zhuǎn)化為原電池，實現(xiàn)太

陽能向電能轉(zhuǎn)化，故C正確；用導(dǎo)線連接b、c,b電極為正極，電極表面是空

氣中的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O24-4H++4e=2H2O,故

D正確。

4.（2020.廣東福建等省高三聯(lián)考）磷酸鐵鋰電池放電時正極的反應(yīng)式為

-

FePO4+Li'+e=LiFePO4o該電池放電時的工作原理如圖所示。下列敘述正確

的是（）

銅箔鋰處有機(jī)溶液卜”HA鋁筑

A.放電時，Li-通過隔膜移向正極

B.放電時，電子由銅箔經(jīng)溶液流向鋁箔

C.放電時，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：Cu—2e=Cu21

D.該電池放電過程中C、Fe、P元素化合價均發(fā)生變化

答案A

解析放電時為原電池，原電池中陽離子流向正極，故A正確；電子不能

在溶液中遷移，故B錯誤；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

電時左側(cè)電極有鋰離子生成，所以負(fù)極反應(yīng)為：LhC6-xe-=xLi++6C,故C

錯誤；放電過程中C和P的化合價沒有發(fā)生變化，故D錯誤。

5.（2020?湖南重點中學(xué)高三期末）2019年諾貝爾化學(xué)獎花落鋰離子電池，美

英日三名科學(xué)家獲獎，他們創(chuàng)造了一個可充電的世界。像高能LiFcPCh電池，多

應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜，主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li+

通過。結(jié)構(gòu)如圖所示。

-------用電器|碳，石墨）

SS臻I盤2

正極負(fù)極

原理如下：(1-x)LiFePO4+xFePO4+LhCn兼由LiFeP04+〃C。下列說法

不?正?確?的是()

A.放電時，正極電極反應(yīng)式：xFcPCh+xLi'=xLiFePCh

B.放電時，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到正極

C.充電時，陰極電極反應(yīng)式：xL「+xe-+〃C=Li.vC〃

D.充電時，Li+向左移動

答案D

解析放電為原電池原理，從(1—x)LiFePO4+xFePO4+LLC〃裝

LiFcPCh+〃C可知，LiC〃失電子，作負(fù)極，那么負(fù)極反應(yīng)為：UxC?-xc=xU

*+〃C,LiFcPCXi作正極，正極反應(yīng)為：xFcPOa+xLi'+xe-=xLiFcPC)4,充電

為電解池工作原理，反應(yīng)為放電的逆過程。由以上分析可知，放電正極上FcPCM

得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成LiFePCh,正極電極反應(yīng)式：xFcPCh+xLi'+xe-

=xLiFcPO4,A正確；原電池中電子流向是負(fù)極一導(dǎo)線一用電器一導(dǎo)線一正極,

B正確；充電時，陰極為放電時負(fù)極的逆過程，Li+變化為Li￡〃，電極反應(yīng)式：

xLi++xe-+〃C=LLC〃，C正確；充電時，作光電解池，陽離子向陰極移動，

Li卡向右移動，D錯誤。

6.(2()21?湖南百校高三聯(lián)考)一種由石墨電極制成的海底燃料電池的裝置如

圖所示。下列說法正確的是()

A.向b極遷移的是H+

B.大塊沉積物中的鐵均顯+2價

-2+

C.b極上FeS2轉(zhuǎn)化為S的電極反應(yīng)式為FeS2-2e=Fe+2S

D.微生物作用下S循環(huán)(歧化)生成的〃(SOT)和“(HS。之比為1:5

答案C

解析原電池工作時，陽離子向正極移動，a極為正極，H"向a極遷移，A

錯誤；大塊沉積物中的FeOOH中鐵顯+3價，B錯誤；由圖可知b極上FeS?發(fā)

生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S和Fe2+,電極反應(yīng)式為FeS2-2e-=Fe2++2S,C正確；由

圖可知S循環(huán)的反應(yīng)為4S+4H2。型您SOK+3HS-+5H+,〃(SOM)和〃(HS)

之比為1：3,D錯誤。

7.(2020?湖南3月線上聯(lián)考)復(fù)旦大學(xué)王永剛的研究團(tuán)隊制得一種柔性水系

鋅電池，該可充電電池以鋅鹽溶液作為電解液，其原理如圖所示。下列說法不正

確的是()

A.放電時，N極發(fā)生還原反應(yīng)

B.充電時，Zn?+向M極移動

C.放電時，每生成1molPTO-Z/*,M極溶解Zn的質(zhì)量為260g

D.充電時，N極的電極反應(yīng)式為2PTO+8e—+4Zn”=PTO-Zn2+

答案D

解析放電時，金屬Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zr?+,即M電極為負(fù)

極，則N電極為正極，電極反應(yīng)式為2PTO+8e--h4Zn2+=PTO-Zn2+；充電時，

外加電源的正極連接原電池的正極N,外加電源的負(fù)極連接原電池的負(fù)極。該原

電池中，放電時M電極為負(fù)極，N電極為正極，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故

A正確；充電時，原電池的負(fù)極M連接外加電源的負(fù)極作陰極，電解質(zhì)中陽離

子Zi?一移向陰極M,故B正確；放電時，正極反應(yīng)式為2PTO+8e一+4Zn2+=PTO

-Zn2+,負(fù)極反應(yīng)式為Zn—2e-—Zn2+,電子守恒有4Zn?PTO—Zi?+,所以每

生成1molPTO-Zn2+,M極溶解Zn的質(zhì)量=65g/molX4mol=260g,故C正

確；充電時，原電池的正極N連接外加電源的正極作陽極，發(fā)生失電子的氧化

反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PTO-Zn2+-8e-=2PTO+4Zn2+,故D錯誤。

8.（2020?福建南平市高三質(zhì)檢）中國科學(xué)院大連化物所的研究團(tuán)隊創(chuàng)新性提

出鋅碘單液流電池的概念，實現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理

如圖所示。

多

孔

/I半

電

極

下列說法正確的是（）

A.放電時A電極反應(yīng)式為：Zn+2e-=Zn2^

B.放電時電解質(zhì)儲罐中離子總濃度減小

C.M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜

D.充電時A極增重65g,C區(qū)增加離子數(shù)為2NA

答案C

解析放電時，B電極為正極，12得到電子生成「，電極反應(yīng)式為124-2e-

=2E,A電極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn—26-=Zn2+,故A錯誤；放電時，

2+

左側(cè)即負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn-2e=Zn,右側(cè)是正極，電極反應(yīng)式為12+

2e=21",所以儲罐中的離子總濃度增大，故B錯誤；離子交換膜是防止正負(fù)

極12、Zn接觸發(fā)生自發(fā)電，負(fù)極區(qū)生成正電荷增加，正極區(qū)生成負(fù)

電荷增加，所以C廠通過M膜進(jìn)入負(fù)極，K'通過N膜進(jìn)入正極，所以M為陰離

子交換膜，N為陽離子交換膜，故C正確；充電時，A極反應(yīng)式Zr++2e=Zn,

A極增重65g轉(zhuǎn)移2moi電子，所以C區(qū)增加2moiK'、2molCl-,離子總數(shù)

為4NA,故D錯誤。

9.（2020.湖北黃岡中學(xué)高三測試）三元電池成為2019年我國電動汽車的新能

+2+3+4

源，其電極材料可表示為LiNiACo.vMnzO2,且葉），+z=l。充電時電池總反應(yīng)

為LiN￡Co）MiLO2+6C（石墨）=LijNixCo.\Mn@+Li,C6,其電池工作原理如圖

所示，兩極之間有一個允許特定的離子X通過的隔膜。下列說法正確的是（）

A.允許離子X通過的隔膜屬于陰離子交換膜

B.充電時，A為陰極，Li+被氧化

C.可從無法充電的廢舊電池的石墨電極中回收金屬鋰

D.放電時，正極反應(yīng)式為Li?_“NivCoyMnO+aLi++一=LiNi.iCovMruCh

答案D

解析根據(jù)LiNi.Co.vMnq2+6C（石1）=Lii-?NiACovMikO2+LittC6可知，x

是Li+,允許Li+通過的隔膜屬于陽離子交換膜，A錯誤；根據(jù)充電時電池總反

應(yīng)LiNi.vCo.vMn二Ch+6C（石墨）一LijNixCo）、Mn二OZ+LLCG可知，A為陰極A上發(fā)

生還原反應(yīng)，B錯誤；根據(jù)充電時電池總反應(yīng)可知，無法充電的廢舊電池的石墨

電極中沒有鋰元素，不能回收金屬鋰,C錯誤；放電時，總反應(yīng)為Lii-aNiCovMn二Ch

+LiaC6=LiNLCo.vMnq2+6C（石墨），正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Lii-

</Ni.KCovMn2O2+aL\+t/e=LiNi、Co、MnQ2,D正確。

10.（2020?山東濟(jì)南外國語學(xué)校測試）我國科研人員研制出一種室溫下“可呼

吸”的Na-CCh二次電池。放電時該電池“吸入”CO2,充電時“呼出”CO2o

“吸入"CCh時，其工作原理如圖所示。吸收的全部C02中，有件轉(zhuǎn)化為Na2cCh

固體沉積在多壁碳納米管（MWCNTs）電極表面。下列說法正確的是（）

電解質(zhì)（NaClO「四甘醇二甲醍）

A.“吸入"CO2時，鈉箔為負(fù)極

B.“吸入”C02時的正極反應(yīng)：4Na++3cO2—40=2Na2cO3+C

C.“呼出”82時，Na'向多壁碳納米管電極移動

D.每“呼出”22.4LCO2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.75mol