专题五 [选择题] 第2练 新型化学电源工作原理分析-【步步高·考前三个月】2025年高考化学复习讲义课件（鲁琼版）（课件PPT+word教案）

[选择题]　第2练　新型化学电源工作原理分析　[分值：100分] (选择题1~12题，每小题5分，13~17题，每小题8分，共100分) 1.(2024·日照二模)以“全氢电池”为电源直接电解氯化钠溶液制备H2和HClO的装置如图所示(工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-)。下列说法错误的是(　　) A.“全氢电池”的总反应为H++OH-===H2O B.“全氢电池”的双极膜中产生的H+向右移动，OH-向左移动 C.阳极区发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑ D.理论上负极消耗1 mol H2，电解池阳极区减少1 mol阳离子(忽略HClO的电离) 答案　C 解析　由图知，左边装置为原电池，其中左边吸附层为负极，发生氧化反应：H2+2OH--2e-===2H2O，右边吸附层为正极，发生还原反应：2H++2e-===H2；右边装置为电解池，电解氯化钠溶液制备H2和HClO，则阳极反应式为Cl-+H2O-2e-===HClO+H+。根据分析知，“全氢电池”的总反应为H++OH-===H2O，A正确；原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，所以“全氢电池”的双极膜中产生的H+向右移动，OH-向左移动，B正确；理论上负极消耗1 mol H2，即转移2 mol电子，根据阳极反应：Cl-+H2O-2e-===HClO+H+可知，得到1 mol氢离子，同时阳离子(钠离子或者氢离子)通过阳离子交换膜进入阴极区，故阳极区减少1 mol阳离子(忽略HClO的电离)，D正确。 2.(2024·合肥三模)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中的含氧量，在冶金、能源等领域也应用广泛，其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响，其工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是(　　) A.空气侧的电极电势高于测量侧的电极电势 B.Zr4+、Y3+移向空气侧 C.电极B的电极反应为2O2--4e-===O2↑ D.若测量侧处于富氧环境中时，电池的正负极可能会发生转换 答案　B 解析　由题给信息可知，空气侧的铂电极为浓差电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成O2-，电极A为正极，正极电势高于负极电势，A正确；浓差电池工作时，仅O2-发生定向移动，Zr4+、Y3+并不发生定向移动，B错误；电极B为负极，O2-在负极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2O2--4e-===O2↑，C正确。 3.(2023·潍坊模拟)铝-石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池，电池反应为AlLi+CxPF6Al+xC+Li++，电池装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.AlLi合金作原电池的负极 B.放电时移向正极 C.充电时，电路中转移1 mol电子，阴极质量增加9 g D.充电时，阳极反应为-e-===CxPF6 答案　AD 解析　根据电池反应为AlLi+CxPF6Al+xC+Li++，Li化合价升高，因此AlLi作负极，CxPF6中C化合价降低，CxPF6作正极。放电时移向负极，故B错误；充电时，阴极反应式为Li++e-+Al===AlLi，电路中转移1 mol电子，阴极生成1 mol AlLi，其质量增加7 g，故C错误；放电时正极反应为CxPF6+e-===，则充电时，阳极反应为-e-===CxPF6，故D正确。 4.(2024·烟台模拟)我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.硫电极为负极 B.Cu2+通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移 C.硫电极上发生的反应为2Cu2++S+4e-===Cu2S D.理论上，每消耗1 mol S，同时消耗4 mol Li 答案　CD 解析　该装置为原电池，铜离子和硫得到电子，因此硫电极为正极，电极反应式为2Cu2++S+4e-===Cu2S，锂电极为负极，电极反应式为Li-e-===Li+，依据得失电子守恒可知，每消耗1 mol S，同时消耗4 mol Li，故A错误，C、D正确；原电池中阳离子向正极(硫电极)移动，故B错误。 5.(2023·福建，8)一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[Aln(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池总反应：2Al+3xSAl2。下列说法错误的是(　　) A.Aln含4n个Al—Cl键 B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个 C.充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D.放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高 答案　D 解析　AlnC的结构为，所以含4n个Al—Cl键，A正确；由Aln的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n-1)个，B正确；由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子，C正确；由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多，所以n值大的Aln浓度越高，D错误。 6.(2023·全国乙卷，12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-―→，+e-―→，2Na+++2(1-)e-―→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为2Na++S8+2e-―→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 答案　A 解析　充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，即电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③，由×①+×②+③可得正极的反应式为2Na++S8+2e-―→Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。 7.(2024·河南1月适应性测试)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法错误的是(　　) A.放电时a电极为负极 B.固体电解质NASICON含钠离子 C.充电时阳极反应式：3I--2e-=== D.转移1 mol e-时，c区和d区的质量差改变23 g 答案　D 解析　电池放电时不断有NaI生成，可知放电时a电极为负极，电极反应为Na-e-===Na+，A正确；固体电解质NASICON只允许阳离子通过，则固体电解质NASICON含钠离子，通过Na+转移保持两侧电荷守恒，B正确；充电时a电极为阴极，b电极为阳极，b电极反应为3I--2e-===，C正确；放电转移1 mol e-时，1 mol Na+从c区移出，d区移入1 mol Na+，两区质量差改变46 g，D错误。 8.(2024·吉林、黑龙江1月适应性测试)某生物质电池原理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是(　　) A.放电时，正极电极反应为+H2O-2e-===+2H+ B.放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH C.充电时，K+通过交换膜从左室向右室迁移 D.充电时，阴极电极反应为+2H2O+2e-===+2OH- 答案　D 解析　放电时，负极糠醛发生氧化反应生成，故A错误；放电时，Co0.2Ni0.8OOH在正极得电子，转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，故B错误；充电时，Rh/Cu惰性电极是阴极，K+通过交换膜从右室向左室迁移，故C错误；充电时，阴极糠醛发生还原反应生成，电极反应为+2H2O+2e-===+2OH-，故D正确。 9.(2024·海口二模)由于钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。我国化学家最近研制的一种钠离子电池如图所示。下列说法正确的是(　　) A.膜是阳离子交换膜 B.充电时Na+向NaV2(PO4)2O2F和Na3V2(PO4)2O2F掺杂石墨电极移动 C.放电时正极的电极反应：NaV2O2F+2e-+2Na+===Na3V2O2F D.有机溶剂可选择乙醇 答案　AC 解析　由图知，放电时金属钠为负极，电极反应式为Na-e-===Na+，NaV2(PO4)2O2F和Na3V2O2F掺杂石墨极为正极，电极反应式为NaV2O2F+2e-+2Na+===Na3V2O2F，C正确；放电时Na+通过膜由负极进入正极，膜是阳离子交换膜，A正确；充电时Na+向金属钠电极移动，B错误；乙醇能与钠反应，故有机溶剂不能选择乙醇，D错误。 10.(2024·日照三模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是(　　) A.镍氢电池放电时，MH为正极 B.锂离子电池放电时，Li+向正极迁移 C.图中表示锂离子电池给镍氢电池充电 D.锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为Li++e-===Li 答案　BC 解析　锂离子电池放电时负极电极反应式为Li-e-===Li+，正极电极反应式为xLi++Li1-xMn2O4+xe-===LiMn2O4，充电时，阳极电极反应式为LiMn2O4-xe-===xLi++Li1-xMn2O4，阴极电极反应式为Li++e-===Li；镍氢电池放电时负极电极反应式为MH-e-===M+H+，正极电极反应式为NiOOH+H++e-===Ni(OH)2，充电时阳极的电极反应式为Ni(OH)2-e-===NiOOH+H+，阴极的电极反应式为M+H++e-===MH。锂离子电池放电时，Li+向正极迁移。 11.(2024·威海二模)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，其中硝化过程中被O2氧化。下列叙述正确的是(　　) A.电池工作时，“厌氧阳极”为正极，“缺氧阴极”和“好氧阴极”为负极 B.电池工作时，“缺氧阴极”电极附近溶液的pH增大 C.“好氧阴极”存在反应：N-6e-+8OH-===N+6H2O D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子2.4 mol 答案　BD 解析　该装置为原电池，“厌氧阳极”上C6H12O6转化为CO2，C由0价变为+4价，则“厌氧阳极”为负极；“缺氧阴极”上N转化为NO2，再转化为N2，N由+5价变为+4价，最后变为0价，则“缺氧阴极”为正极；“好氧阴极”上O2转化为H2O，O由0价变为-2价，则“好氧阴极”为正极，A项错误；“缺氧阴极”上电极反应式分别为N+e-+2H+===NO2↑+H2O，2NO2+8e-+8H+===N2+4H2O，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H+，其附近溶液的pH增大，B正确；“好氧阴极”上的反应有O2+4H++4e-===2H2O，2N+3O2===2N+2H2O+4H+，2N+O2===2N，C错误；“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+，1 mol C6H12O6反应消耗6 mol H2O，转移24 mol电子，“厌氧阳极”区质量减少288 g，故“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子2.4 mol，D正确。 12.(2024·安徽1月适应性测试)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如下。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是(　　) A.放电时，正极反应为Ni(OH)2+2e-===Ni+2OH- B.放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2+向正极迁移 C.充电时，a为外接电源负极 D.充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH- 答案　B 解析　放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn+2C+6OH--10e-===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2+2e-===Ni+2OH-，充电时，a为外接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH-，b为外接电源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为Ni+2OH--2e-===Ni(OH)2。 13.(2024·海南琼海二模)锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca-LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+，下列说法正确的是(　　) A.放电时，钙电极为负极，发生还原反应 B.充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极的电极反应式为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+ C.锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流 D.充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻2.6 g 答案　BD 解析　放电时，钙电极为负极，发生氧化反应，A不正确；充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，LiFePO4失电子转化为Li1-xFePO4和Li+，电极反应式为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+，B正确；Ca的金属性强，能与水发生剧烈反应，所以锂离子导体膜不允许水分子通过，其主要作用是允许Li+定向移动，从而形成电流，C不正确；充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室电解质中0.1 mol Ca2+得电子生成0.1 mol Ca，同时迁移入0.2 mol Li+，质量减轻0.1 mol×40 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=2.6 g，D正确。 14.(2024·济南三模)SO2的脱除与H2O2的制备反应自发协同转化装置如图所示(在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH-和H+并向两极迁移；忽略溶液体积的变化，b极区域O2浓度保持不变)。下列说法正确的是(　　) A.电子从b电极经导线流向a电极 B.电路中转移1 mol电子，理论上正极区域溶液增重17 g C.两极参与反应的SO2与O2的物质的量之比为1∶1 D.双极膜中H2O的解离可不断提供OH-和H+，故无需补加NaOH 答案　BC 解析　由图可知，b极氧气发生还原反应生成过氧化氢，为正极，则a极为负极，原电池中电子由负极流向正极，故电子从a电极经导线流向b电极，A错误；O2在正极区域得到电子生成H2O2，电极反应式为2H++O2+2e-===H2O2，电路中转移1 mol电子时，生成0.5 mol H2O2，理论上正极区域溶液增重17 g，B正确；负极区域总反应为SO2+4OH--2e-===S+2H2O，正极电极反应式为2H++O2+2e-===H2O2，两极参与反应的SO2与O2的物质的量之比为1∶1，C正确；由负极区域反应式知1 mol SO2需消耗4 mol OH-，其中2 mol OH-由双极膜进入左侧，故需要补加NaOH，D错误。 15.(2024·东营模拟)中国科学技术大学在光催化CO2生成HCOOH和协同生成H2O2的研究中，为碳中和作出了贡献。其装置如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A.该装置将电能转化为化学能 B.负极附近溶液的pH增大 C.正极发生的电极反应为CO2+2H++2e-===HCOOH D.图中溶液中H+从左向右移动 答案　CD 解析　负极发生氧化反应，H2O失电子生成H2O2和H+，故负极附近溶液pH减小，B项错误；负极反应产生H+，H+从负极向正极移动，在正极与CO2反应生成HCOOH，故溶液中H+从左向右移动，D项正确。 16.(2024·江西1月适应性测试)水系Zn-CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如图，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H+和OH-，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A.放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B.充电时，OH-从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应 C.放电时，催化电极上的反应为CO2+2H++2e-===CO+H2O D.充电时，Zn电极上的反应为Zn2++2e-===Zn 答案　C 解析　放电时，Zn电极为负极，发生氧化反应，A错误；充电时，Zn电极为阴极，OH-从双极膜向催化电极移动，并发生反应，B错误；放电时，催化电极为正极，电极反应为CO2+2H++2e-===CO+H2O，C正确；充电时，Zn电极上的反应为[Zn(OH)4]2-+4H++2e-===Zn+4H2O，D错误。 17.(2024·菏泽模拟)水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，该电池以V2CTx(T=O、F元素)为正极材料，电解质溶液中主要存在团簇离子N(CH3COOH)3。其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.放电时，N(CH3COOH)3向X极方向移动 B.放电时，Y极的电极反应式为V2CTx+N(CH3COOH)3+2e-===(V，e-)2CTx·[N(CH3COOH)3] C.N与CH3COOH间通过离子键结合 D.充电时，N(CH3COOH)3增加1 mol时，X极质量增加46 g 答案　AC 解析　放电时Y极为正极，阳离子向正极移动，即N(CH3COOH)3向Y极方向移动，故A错误；放电时，Y极为正极，发生还原反应，电极反应式为V2CTx+N(CH3COOH)3+2e-===(V，e-)2CTx·[N(CH3COOH)3]，故B正确；CH3COOH各原子均达到稳定状态，与铵根离子不能形成离子键，故C错误；充电时，X极为阴极，Y极为阳极，发生的反应为(V，e-)2CTx·[N(CH3COOH)3]-2e-===V2CTx+N(CH3COOH)3，N(CH3COOH)3增加1 mol时，转移的电子为2 mol，根据得失电子守恒可知，阴极转移的电子也是2 mol，MnO2得电子生成Na0.6MnO2，可知得到2 mol Na+，则X极质量增加46 g，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ [选择题] 专题五　第2练　 新型化学电源工作原理分析 1.(2024·日照二模)以“全氢电池”为电源直接电解氯化钠溶液制备H2和HClO的装置如图所示(工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-)。下列说法错误的是 A.“全氢电池”的总反应为H++ 　OH-===H2O B.“全氢电池”的双极膜中产生 　的H+向右移动，OH-向左移动 C.阳极区发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑ D.理论上负极消耗1 mol H2，电解池阳极区减少1 mol阳离子(忽略HClO 　的电离) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 √ 10 11 12 13 14 15 16 17 由图知，左边装置为原电池，其中左边吸附层为负极，发生氧化反应：H2+2OH--2e-===　2H2O，右边吸附层为正极，发生还原反应：2H++2e-===H2； 右边装置为电解池，电解氯化钠溶液制备H2和HClO，则阳极反应式为Cl-+H2O-2e-===HClO+H+。根据分析知，“全氢电池”的总反应为H++OH-===H2O，A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 原电池中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，所以“全氢电池”的双极膜中产生的H+向右移动，OH-向左移动，B正确； 理论上负极消耗1 mol H2，即转移2 mol电子，根据阳极反应：Cl-+H2O-2e-===HClO+H+可知，得到1 mol氢离子，同时阳离子(钠离子或者氢离子)通过阳离子交换膜进入阴极区，故阳极区减少1 mol阳离子(忽略HClO的电离)，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 2.(2024·合肥三模)钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中的含氧量，在冶金、能源等领域也应用广泛，其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响，其工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是 A.空气侧的电极电势高于测量侧的电极电势 B.Zr4+、Y3+移向空气侧 C.电极B的电极反应为2O2--4e-===O2↑ D.若测量侧处于富氧环境中时，电池的正负 极可能会发生转换 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 由题给信息可知，空气侧的铂电极为浓差电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成O2-，电极A为 正极，正极电势高于负极电势，A正确； 浓差电池工作时，仅O2-发生定向移动， Zr4+、Y3+并不发生定向移动，B错误； 电极B为负极，O2-在负极失去电子发生 氧化反应生成氧气，电极反应式为2O2--4e-===O2↑，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 3.(2023·潍坊模拟)铝-石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池，电池反应为AlLi+CxPF6 Al+xC+Li++，电池装置如图所示。下列说法正确的是 A.AlLi合金作原电池的负极 B.放电时移向正极 C.充电时，电路中转移1 mol电子，阴极质量 增加9 g D.充电时，阳极反应为-e-===CxPF6 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 根据电池反应为AlLi+CxPF6 Al+xC+Li++，Li化合价升高，因此AlLi作负极，CxPF6中C化合价降低，CxPF6作正极。放电时移向负极，故B错误； 充电时，阴极反应式为Li++e-+Al===AlLi， 电路中转移1 mol电子，阴极生成1 mol AlLi， 其质量增加7 g，故C错误； 放电时正极反应为CxPF6+e-=== -e-===CxPF6，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 4.(2024·烟台模拟)我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.硫电极为负极 B.Cu2+通过阳离子交换膜向锂电 极方向迁移 C.硫电极上发生的反应为2Cu2++ S+4e-===Cu2S D.理论上，每消耗1 mol S，同时消耗4 mol Li 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 16 17 √ 该装置为原电池，铜离子和硫得到电子，因此硫电极为正极，电极反应式为2Cu2++S+4e-===Cu2S，锂电极为负极，电极反应式为Li-e-=== Li+，依据得失电子守恒可知，每 消耗1 mol S，同时消耗4 mol Li， 故A错误，C 、D正确； 原电池中阳离子向正极(硫电极) 移动，故B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 5.(2023·福建，8)一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[Aln(n≥1)]起到结合或释放Al3+的作用。电池 总反应：2Al+3xS Al2。下列说法错误的是 A.Aln含4n个Al—Cl键 B.AlnC中同时连接2个Al原子的Cl原子 有(n-1)个 C.充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D.放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnC浓度越高 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 AlnC的结构为 ，所以含4n个Al—Cl 键，A正确； 由Aln的结构可知同时连接2个Al原子 的Cl原子有(n-1)个，B正确； 由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子，C正确； 由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多，所以n值大的Aln浓度越高，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6.(2023·全国乙卷，12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-―→，+e-―→，2Na+++2(1-)e-―→Na2Sx 下列叙述错误的是 A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移 B.放电时外电路电子流动的方向是a→b C.放电时正极反应为2Na++S8+2e-―→Na2Sx D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 充电时为电解池装置，阳离子移向阴极， Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误； 放电时Na在a电极失去电子，失去的电 子经外电路流向b电极，即电子在外电路的流向为a→b，B正确； 将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③，由×①+×②+③可得正极的反应式为2Na++S8+2e-―→Na2Sx，C正确； 炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 7.(2024·河南1月适应性测试)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断 有NaI生成。下列说法错误的是 A.放电时a电极为负极 B.固体电解质NASICON含钠离子 C.充电时阳极反应式：3I--2e-=== D.转移1 mol e-时，c区和d区的质量 差改变23 g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 电池放电时不断有NaI生成，可知 放电时a电极为负极，电极反应为 Na-e-===Na+，A正确； 固体电解质NASICON只允许阳离 子通过，则固体电解质NASICON 含钠离子，通过Na+转移保持两侧 电荷守恒，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 充电时a电极为阴极，b电极为阳 极，b电极反应为3I--2e-===， C正确； 放电转移1 mol e-时，1 mol Na+从 c区移出，d区移入1 mol Na+，两 区质量差改变46 g，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 8.(2024·吉林、黑龙江1月适应性测试)某生物质电池原理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是 A.放电时，正极电极反应为 +H2O-2e-=== +2H+ B.放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH C.充电时，K+通过交换 膜从左室向右室迁移 D.充电时，阴极电极反 应为 +2H2O +2e-=== +2OH- √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 放电时，负极糠醛发生氧化反应生成 ，故A错误； 放电时，Co0.2Ni0.8OOH在正极得电子，转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，故B错误； 充电时，Rh/Cu惰性电极是阴 极，K+通过交换膜从右室向左 室迁移，故C错误； 充电时，阴极糠醛发生还原反 应生成 ，电极反应 为 +2H2O+2e-=== +2OH-，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 9.(2024·海口二模)由于钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。我国化学家最近研制的一种钠离子电池如图所示。下列说法正确的是 A.膜是阳离子交换膜 B.充电时Na+向NaV2(PO4)2O2F和 Na3V2(PO4)2O2F掺杂石墨电极 移动 C.放电时正极的电极反应：NaV2O2F+2e-+2Na+===Na3V2O2F D.有机溶剂可选择乙醇 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 由图知，放电时金属钠为负极， 电极反应式为Na-e-===Na+， NaV2(PO4)2O2F和Na3V2O2F 掺杂石墨极为正极，电极反应式为 NaV2O2F+2e-+2Na+===Na3V2O2F，C正确； 放电时Na+通过膜由负极进入正极，膜是阳离子交换膜，A正确； 充电时Na+向金属钠电极移动，B错误； 乙醇能与钠反应，故有机溶剂不能选择乙醇，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 10.(2024·日照三模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4 LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MH M+Ni(OH)2 (M为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是 A.镍氢电池放电时，MH为正极 B.锂离子电池放电时，Li+向正极迁移 C.图中表示锂离子电池给镍氢电池充电 D.锂离子电池充电时，阳极的电极反 应式为Li++e-===Li √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 锂离子电池放电时负极电极反应式为Li-e-===Li+，正极电极反应式为xLi++Li1-xMn2O4+xe-===LiMn2O4，充电时，阳极电极反应式为LiMn2O4 -xe-===xLi++Li1-xMn2O4，阴极电极反应式为Li++e-===Li；镍氢电池放电时负极电极反应式为MH-e-===M+H+，正极电极反应式为NiOOH+ H++e-===Ni(OH)2，充电时阳极的 电极反应式为Ni(OH)2-e-=== NiOOH+H+，阴极的电极反应式 为M+H++e-===MH。锂离子电池放电时，Li+向正极迁移。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 11.(2024·威海二模)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，其中硝化过程中被O2氧化。下列叙述正确的是 A.电池工作时，“厌氧阳极” 为正极，“缺氧阴极”和 “好氧阴极”为负极 B.电池工作时，“缺氧阴极” 电极附近溶液的pH增大 C.“好氧阴极”存在反应：N-6e-+8OH-===N+6H2O D.“厌氧阳极”区质量减少28.8 g时，该电极输出电子2.4 mol √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 该装置为原电池，“厌氧阳极”上C6H12O6转化为CO2，C由0价变为+4价，则“厌氧阳极”为负极；“缺氧阴极”上N转化为NO2，再转化为N2，N由+5价变为 +4价，最后变为0价，则 “缺氧阴极”为正极； “好氧阴极”上O2转化为 H2O，O由0价变为-2价， 则“好氧阴极”为正极， A项错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 “缺氧阴极”上电极反应式分别为N+e-+2H+===NO2↑+H2O，2NO2+8e-+8H+===N2+4H2O，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H+，其附近溶液的pH增大， B正确； “好氧阴极”上的反应 有O2+4H++4e-===2H2O， 2N+3O2===2N+ 2H2O+4H+，2N+O2 ===2N，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 “厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+， 1 mol C6H12O6反应消耗 6 mol H2O，转移24 mol 电子，“厌氧阳极”区 质量减少288 g，故“厌 氧阳极”区质量减少 28.8 g时，该电极输出电 子2.4 mol，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 12.(2024·安徽1月适应性测试)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如下。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是 A.放电时，正极反应为Ni(OH)2+2e-=== Ni+2OH- B.放电时，若外电路有0.2 mol电子转移， 则有0.1 mol Zn2+向正极迁移 C.充电时，a为外接电源负极 D.充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2C+6OH- √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn+2C+6OH--10e-===2ZnCO3·3Zn(OH)2，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2+2e-===Ni+2OH-， 充电时，a为外接电源负极，锌基电极为 阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2 +10e-===5Zn+2C+6OH-，b为外接电 源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为Ni+2OH--2e-===Ni(OH)2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 13.(2024·海南琼海二模)锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca-LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为xCa2++2LiFePO4 xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+，下列说法正确的是 A.放电时，钙电极为负极，发生还原反应 B.充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极 的电极反应式为LiFePO4-xe-=== Li1-xFePO4+xLi+ C.锂离子导体膜的作用是允许Li+和 水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流 D.充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻2.6 g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 放电时，钙电极为负极，发生氧化反应，A不正确； 充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，LiFePO4失电子转化为 Li1-xFePO4和Li+，电极反应式为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+，B正确； Ca的金属性强，能与水发生剧烈 反应，所以锂离子导体膜不允许 水分子通过，其主要作用是允许 Li+定向移动，从而形成电流，C 不正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室电解质中0.1 mol Ca2+得电子生成0.1 mol Ca，同时迁移入0.2 mol Li+，质量减轻0.1 mol× 40 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=2.6 g，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 14.(2024·济南三模)SO2的脱除与H2O2的制备反应自发协同转化装置如图所示(在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH-和H+并向两极迁移；忽略溶液体积的变化，b极区域O2浓度保持不变)。下列说法正确的是 A.电子从b电极经导线流向a电极 B.电路中转移1 mol电子，理论上 正极区域溶液增重17 g C.两极参与反应的SO2与O2的物质 的量之比为1∶1 D.双极膜中H2O的解离可不断提供 OH-和H+，故无需补加NaOH √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 由图可知，b极氧气发生还原反应生成过氧化氢，为正极，则a极为负极，原电池中电子由负极流向正极，故电子从a电极经导线流向b电极，A错误； O2在正极区域得到电子生成H2O2， 电极反应式为2H++O2+2e-===H2O2， 电路中转移1 mol电子时，生成 0.5 mol H2O2，理论上正极区域溶 液增重17 g，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 负极区域总反应为SO2+4OH--2e-===S+2H2O，正极电极反应式为2H++O2+2e-===H2O2，两极参与反 应的SO2与O2的物质的量之比为1∶ 1，C正确； 由负极区域反应式知1 mol SO2需 消耗4 mol OH-，其中2 mol OH- 由双极膜进入左侧，故需要补加 NaOH，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 15.(2024·东营模拟)中国科学技术大学在光催化CO2生成HCOOH和协同生成H2O2的研究中，为碳中和作出了贡献。其装置如图所示。下列有关叙述正确的是 A.该装置将电能转化为化学能 B.负极附近溶液的pH增大 C.正极发生的电极反应为CO2+ 　2H++2e-===HCOOH D.图中溶液中H+从左向右移动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 负极发生氧化反应，H2O失电子生成H2O2和H+，故负极附近溶液pH减小，B项错误； 负极反应产生H+，H+从负极 向正极移动，在正极与CO2反 应生成HCOOH，故溶液中H+ 从左向右移动，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 16.(2024·江西1月适应性测试)水系Zn-CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如图，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H+和OH-，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 A.放电时，Zn电极为负极，发生还 原反应 B.充电时，OH-从Zn电极通过双极 膜到达催化电极发生反应 C.放电时，催化电极上的反应为 CO2+2H++2e-===CO+H2O D.充电时，Zn电极上的反应为Zn2++2e-===Zn √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 放电时，Zn电极为负极，发生氧化 反应，A错误； 充电时，Zn电极为阴极，OH-从双 极膜向催化电极移动，并发生反应， B错误； 放电时，催化电极为正极，电极反应为CO2+2H++2e-===CO+H2O，C正确； 充电时，Zn电极上的反应为[Zn(OH)4]2-+4H++2e-===Zn+4H2O，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 17.(2024·菏泽模拟)水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，该电池以V2CTx(T=O、F元素)为正极材料，电解质溶液中主要存在团簇离子N(CH3COOH)3。其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.放电时，N(CH3COOH)3向X极方向移动 B.放电时，Y极的电极反应式为V2CTx+ N(CH3COOH)3+2e-===(V，e-)2CTx· [N(CH3COOH)3] C.N与CH3COOH间通过离子键结合 D.充电时，N(CH3COOH)3增加1 mol 时，X极质量增加46 g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 放电时Y极为正极，阳离子向正极移 动，即N(CH3COOH)3向Y极方向 移动，故A错误； 放电时，Y极为正极，发生还原反应， 电极反应式为V2CTx+N(CH3COOH)3 +2e-===(V，e-)2CTx·[N(CH3COOH)3]，故B正确； CH3COOH各原子均达到稳定状态，与铵根离子不能形成离子键，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 充电时，X极为阴极，Y极为阳极，发生的反应为(V，e-)2CTx· [N(CH3COOH)3]-2e-===V2CTx+ N(CH3COOH)3，N(CH3COOH)3 增加1 mol时，转移的电子为2 mol， 根据得失电子守恒可知，阴极转移 的电子也是2 mol，MnO2得电子生 成Na0.6MnO2，可知得到2 mol Na+，则X极质量增加46 g，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 $$