1、專項(xiàng)提能特訓(xùn)12新型電源工作原理1(2018全國卷，11)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x(x0或1)。下列說法正確的是()A放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2x=2Li(1)O2答案D解析由題意知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Lie=Li，正極反應(yīng)為(2x)O24Li4e=2Li2O2x(x0或1)，電池總反應(yīng)為(1)O22Li=Li2O2x。充電時(shí)的電池總反應(yīng)與放電時(shí)的電池總反應(yīng)互為逆反應(yīng)，故充電時(shí)電池總反應(yīng)為Li2O2x=2Li(

2、1)O2，D項(xiàng)正確；該電池放電時(shí)，金屬鋰為負(fù)極，多孔碳材料為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時(shí)電解質(zhì)溶液中的Li向鋰材料區(qū)遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2(2017全國卷，11)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16LixS8=8Li2Sx(2x8)。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)：2Li2S62Li2e=3Li2S4B電池工作時(shí)，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

3、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S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Lie=Li，當(dāng)外電路中流過0.02 mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 mol，其質(zhì)量為0.14 g，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)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量會(huì)越來越少直至充滿電，錯(cuò)誤

4、。3(2019煙臺(tái)診斷測(cè)試)二氧化硫空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，其原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A負(fù)極的電極反應(yīng)式為SO22H2O2e=SO4HB總反應(yīng)式為2SO2O22H2O=2H2SO4C質(zhì)子的移動(dòng)方向?yàn)閺碾姌OB到電極ADSO2氣流速率的大小可能影響電池的電動(dòng)勢(shì)答案C解析該電池的總反應(yīng)原理：2SO2O22H2O=2H2SO4，B項(xiàng)正確；SO2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，H向正極移動(dòng)，即從電極A到電極B，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SO2通入速率可能會(huì)影響電池電動(dòng)勢(shì)，D項(xiàng)正確。4(2019青島調(diào)研)科學(xué)美國人評(píng)出的2016年十大創(chuàng)新技

5、術(shù)之一是碳呼吸電池，電池原理如圖所示，則下列有關(guān)說法正確的是()A該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B正極的電極反應(yīng)為C2O2e=2CO2C每生成1 mol Al2(C2O4)3，有6 mol電子流過負(fù)載D隨著反應(yīng)進(jìn)行，草酸鹽濃度不斷變小答案C解析A項(xiàng)，該裝置屬于原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原電池正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合電池原理圖可得正極反應(yīng)式為：2CO22e=C2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，每生成1 mol Al2(C2O4)3，負(fù)極有2 mol Al失去電子，共失去6 mol電子，所以有6 mol電子流過負(fù)載，正確；D項(xiàng)，根據(jù)正負(fù)極反應(yīng)情況可得電池總反應(yīng)為2Al6CO2=Al2(C2O4)3

6、，所以反應(yīng)過程中不消耗草酸鹽，錯(cuò)誤。5關(guān)于如圖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖的說法：微生物促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)放電過程中，H從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)正極反應(yīng)式為：MnO24H2e=Mn22H2O，正確的是()A B C D答案C解析在微生物作用下Cm(H2O)n轉(zhuǎn)化為CO2促進(jìn)電子的轉(zhuǎn)移，正確；微生物在右側(cè)， 右側(cè)電極為電源的負(fù)極，所以微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；根據(jù)電流的方向，放電過程中，H從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，錯(cuò)誤；電池左側(cè)為電池的正極區(qū)，MnO2在H條件下發(fā)生得電子反應(yīng)，所以正極反應(yīng)式為：MnO24H2e=Mn22H2O，正確。6(2020貴陽一模)一種新型

7、可逆電池的工作原理如圖所示。放電時(shí)總反應(yīng)為：Al3Cn(AlCl4)4AlCl4Al2Cl3Cn(Cn表示石墨)。下列說法中正確的是()A放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為2Al6e7Cl=Al2ClB放電時(shí)AlCl移向正極C充電時(shí)陽極反應(yīng)為AlCleCn=Cn(AlCl4)D電路中每轉(zhuǎn)移3 mol電子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被還原答案C解析熔融鹽中Cl是以AlCl形式存在，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Al3e7AlCl=4Al2Cl，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，AlCl向負(fù)極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)石墨電極與電源的正極相連，石墨電極為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cn(AlCl4)：AlClCne=Cn(AlCl4)，C項(xiàng)正確

8、；放電時(shí)，石墨電極為正極，發(fā)生反應(yīng)Cn(AlCl4)e=AlClCn，則電路中通過3 mol電子，最多有3 mol Cn(AlCl4)被還原，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7(2019天津，6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅碘溴液流電池，其工作原理示意圖如圖。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電極反應(yīng)為I2Br2e=2IBrB放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目增大C充電時(shí)，b電極每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充電時(shí)，a電極接外電源負(fù)極答案D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I2Br轉(zhuǎn)化為Br和I，電極反應(yīng)為I2Br2e=2IBr，A項(xiàng)

9、正確；放電時(shí)正極區(qū)I2Br轉(zhuǎn)化為Br和I，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為Zn2，溶液中離子的數(shù)目增大，B項(xiàng)正確；充電時(shí)b電極發(fā)生反應(yīng)Zn22e=Zn，b電極增重0.65 g時(shí)，轉(zhuǎn)移0.02 mol e，a電極發(fā)生反應(yīng)2IBr2e=I2Br，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則有0.02 mol I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)錯(cuò)誤。8(2019山東濰坊一模)石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性而研發(fā)的新型可充放電電池，其反應(yīng)式為LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2，其工作原理如下圖所示。下列關(guān)于該電池的說法正確的是()A充電時(shí)，L

10、i嵌入LiCoO2中B放電時(shí)，LiCoO2極發(fā)生的電極反應(yīng)為LiCoO2xe=Li1xCoO2xLiC放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Lie=LiD充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1 mol e，石墨烯電極增重7 g答案D解析根據(jù)電池反應(yīng)式知，負(fù)極反應(yīng)式為LixC6xe=C6xLi，正極反應(yīng)式為Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，B、C錯(cuò)誤；充電時(shí)，陰極、陽極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反，石墨烯為陰極，C6發(fā)生還原反應(yīng)生成LixC6，則Li向石墨烯移動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，石墨烯電極的電極反應(yīng)式為：C6xLixe =LixC6，根據(jù)關(guān)系式xeC6LixC6電極增重的實(shí)際質(zhì)量為鋰元素的質(zhì)量，所以若轉(zhuǎn)移1 mol e，電

11、極增重為 1 mol7 gmol1 7 g，故D項(xiàng)正確。9(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示：HS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的電極反應(yīng)式是 。若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是 。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。放電過程中，Li向 (填“負(fù)極”或“正極”)移動(dòng)。負(fù)極反應(yīng)式為 。電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，理論上生成

12、 g Pb。(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如下圖所示。a電極的電極反應(yīng)式是 ；一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請(qǐng)依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是 。答案(1)HS4H2O8e=SO9HHS、SO濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子(2)正極Ca2Cl2e=CaCl220.7(3)2NH36e6OH=N26H2O發(fā)生反應(yīng)4NH33O2=2N26H2O，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補(bǔ)充KOH解析(1)酸性環(huán)境中反應(yīng)物為HS，產(chǎn)物為SO，利用質(zhì)量守恒和電荷守恒進(jìn)行配平，電極反應(yīng)式：HS4H2O8e=SO9H；從質(zhì)量守恒角度來說，HS、SO濃度不會(huì)發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會(huì)循環(huán)把有機(jī)物氧