专题四 选择题专攻1 新型化学电源-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(B版)(课件PPT+word教案)

　新型化学电源 1.燃料电池 以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响。 电池 类型 导电 介质 反应式 酸性 燃料 电池 H+ 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+===2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 碱性 燃料 电池 OH- 总反应：2CH3OH+3O2+4OH-===2C+6H2O 正极 O2+4e-+2H2O===4OH- 负极 CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O 熔融碳 酸盐燃 料电池 C 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 O2+4e-+2CO2===2C 负极 CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O 固态氧 化物燃 料电池 O2- 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 O2+4e-===2O2- 负极 CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O 质子交 换膜燃 料电池 H+ 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+===2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 2.新型一次电池 电池类型 反应式 Mg⁃H2O2 电池 总反应：H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e-===2H2O 负极 Mg-2e-===Mg2+ 钠硫电池 总反应：2Na+xS===Na2Sx 正极 xS+2e-=== 负极 Na-e-===Na+ 锂钒氧化 物电池 总反应：xLi+LiV3O8===Li1+xV3O8 正极 xLi++LiV3O8+xe-===Li1+xV3O8 负极 Li-e-===Li+ 3.新型充电(可逆)电池 电池 类型 反应式 高铁 电池 总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 正极：Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- 负极：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 阳极：Fe(OH)3+5OH--3e-===Fe+4H2O 阴极：Zn(OH)2+2e-===Zn+2OH- 锂离 子电 池 总反应：Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1) 正极：Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2 负极：LixC6-xe-===xLi++C6 阳极：LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+ 阴极：xLi++xe-+C6===LixC6 钠电池 钠硫 蓄电 池 总反应：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr 正极：NaBr3+2e-+2Na+===3NaBr 负极：2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+ 阳极：3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+ 阴极：Na2S4+2Na++2e-===2Na2S2 钠离 子电 池 总反应：Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn 正极：Na1-mCoO2+me-+mNa+===NaCoO2 负极：NamCn-me-===mNa++Cn 阳极：NaCoO2-me-===Na1-mCoO2+mNa+ 阴极：mNa++Cn+me-===NamCn 全钒液 流电池 总反应：V+2H++V2+V3++VO2++H2O 正极：V+2H++e-===VO2++H2O 负极：V2+-e-===V3+ 阳极：VO2++H2O-e-===V+2H+ 阴极：V3++e-===V2+ 4.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示。 回答下列问题： (1)铜电极 Ⅰ 为　　　　极，电极反应式为　　　　　　　　。  (2)当放电完成时，负极区域增加　　　　 g，(假设两侧溶液的体积均为100 mL)。  答案　(1)正　Cu2++2e-===Cu　(2)32 解析　(2)当两侧CuSO4溶液的浓度变为3 mol·L-1时，放电完成，右侧CuSO4增加2 mol·L-1，其质量为2 mol·L-1×0.1 L×160 g·mol-1=32 g。 1.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　) A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4 C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH- D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 答案　C 解析　充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-===Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-===Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，B错误；放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。 2.(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧 D.充电总反应：Pb+S+2Fe3+===PbSO4+2Fe2+ 答案　B 解析　放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+===Pb++2Fe3+，D错误。 3.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2+由负极向正极迁移 C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O 答案　C 解析　放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn+V2O5+nH2O，C不正确；充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O，D正确。 4.(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。 5.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是(　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 答案　C 解析　该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。 6.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(　　) A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+ C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案　B 解析　相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e-===MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+===2H++2MV+，故B错误；右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e-===MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。 7.(2024·河北，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4 B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移 D.放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 答案　C 解析　放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，CO2发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极，电极反应式为Mg2++2CO2+2e-===MgC2O4，Mg电极为负极，电极反应式为Mg-2e-===Mg2+，则放电时电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生氧化反应，为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极移动，C错误；根据放电时的电极总反应2CO2+Mg===MgC2O4可知，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。 8.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为：+ZnZn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 答案　C 解析　由标注框内所示结构可知，其结构中存在碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A项正确；由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-===Zn；正极电极反应式为+2e-===3I-，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3I--2e-===，则该电池总反应为+ZnZn2++3I-，B项正确；充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-===Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，因此消耗0.65 g(即0.01 mol) Zn，理论上转移0.02 mol电子，D正确。 9.(2023·山东，11改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是(　　) A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 答案　B 解析　向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A正确；原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误；负极反应是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正极反应是Cu2++2e-===Cu，则电池总反应为Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 10.(2023·河北，13)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是(　　) A.充电时，b电极上发生还原反应 B.充电时，外电源的正极连接b电极 C.放电时，①区溶液中的向②区迁移 D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O 答案　B 解析　放电时，电极材料转化为，电极反应为-2ne-===+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③区为碱性溶液，b电极是电极，①区为酸性溶液，a电极是二氧化锰电极。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，B错误；放电时，①区溶液中多余的向②区迁移，C正确。 题型突破练　[分值：50分] (选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分) 1.(2024·广东高三六校联考)1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是(　　) A.放电过程中，电流从b极经过导线流向a极 B.电池单元组越多电压越大 C.食盐水中Cl-发生电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ D.放电过程中，Na+从Zn片移向Cu片 答案　C 解析　由图可知，该电池是原电池，锌比铜活泼，所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b极经过导线流向负极a极；放电过程中，电流从b极经过导线流向a极，A正确；电池单元组越多，电势差越大，电压越大，B正确；Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：Zn-2e-===Zn2+，C不正确；放电过程中，阳离子Na+从负极Zn片移向正极Cu片，D正确。 2.(2024·广西高考联合模拟考试)利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。下列说法正确的是(　　) A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移 B.工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C.乙室每产生1 mol N2，a电极理论上可产生H2 33.6 L(标准状况下) D.丙室中发生反应的总化学方程式为 答案　D 解析　燃料电池甲通入空气为正极，发生得电子的还原反应，乙中铵根离子发生氧化反应生成氮气，为负极；b极为阳极，a极为阴极；原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的H+由乙室向甲室迁移，A错误；甲室为燃料电池的正极区，电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O，溶液pH增大，B错误；乙室每产生1 mol N2，转移6 mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3 mol H2，对应气体体积为67.2 L，C错误。 3.(2024·海南省部分学校高三模拟)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知：两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　) A.Ag(1)电极为负极，发生氧化反应 B.N由右侧向左侧迁移 C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g D.电池放电时将化学能全部转化成电能 答案　C 解析　浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放电，当浓度相等时停止放电。阴离子交换膜只允许阴离子通过，所以只能通过电极反应改变电解质溶液浓度，左侧电解质溶液浓度减小，右侧电解质溶液浓度增大，Ag(1)极上析出Ag，Ag(2)极上银溶解，由此推知，Ag(1)为正极，Ag(2)为负极。为了维持电荷守恒，左侧电解质溶液中向右侧迁移，B错误；当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到平衡，停止放电，停止放电时c(AgNO3)=3 mol·L-1，即只转移2 mol电子，负极：Ag-e-===Ag+，正极：Ag++e-===Ag，起始时，两电极的质量相等，停止放电时，正极增加2 mol Ag(216 g)，负极减少2 mol Ag(216 g)，两电极的质量差为432 g，C正确；电池放电时将化学能主要转化成电能，还有热能等，D错误。 4.(2024·河北省部分学校高三下学期适应性测试)某种钠电池的充电、放电过程的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，电子由碳纸电极移向钠箔电极 B.放电时，碳纸电极上的反应式为O2+2e-=== C.充电时，碳纸电极应与电源负极连接 D.充电时，NaOH溶液的物质的量浓度减小 答案　D 解析　该电池放电时，钠箔电极为负极，碳纸电极为正极，电子由钠箔电极移向碳纸电极，A错误；放电时，碳纸电极上的反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B错误；充电时，钠箔电极为阴极，碳纸电极为阳极，因此碳纸电极应与电源正极连接，C错误；充电时，Na+移向钠箔电极，OH-移向碳纸电极并在碳纸电极上放电，NaOH溶液的物质的量浓度减小，D正确。 5.(2024·石家庄第二中学高三下学期质检)我国科学家设计的一种三室电池既能净化污水，又能淡化海水，同时还可回收其中的能量，用葡萄糖溶液(足量，代替污水)、氯化钠溶液(足量，代替海水)和100 mL 1.1 mol·L-1盐酸模拟工作原理如图，下列说法正确的是(　　) A.外电路中的电流方向为电极A→电极B B.该电池的正极反应为O2+4e-+4H+===2H2O C.常温下，当电路中有0.1 mol 电子通过时，盐酸的pH=2 D.离子交换膜A可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜，但不能与离子交换膜B相同 答案　B 解析　B极室通入氧气，氧气发生还原反应，则电极B是正极、电极A是负极，外电路中电子的流动方向为电极A→电极B，故A错误；电极B为正极，电解质溶液为盐酸，氧气得电子发生还原反应生成水，电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O，故B正确；电路中有0.1 mol 电子通过时，H+减少了0.1 mol，生成的水的体积可忽略不计，所以c(H+)==0.1 mol·L-1，盐酸的pH=1，故C错误；电极B是正极、电极A是负极，为淡化海水，离子交换膜A为阴离子交换膜，离子交换膜B为阳离子交换膜，故D错误。 6.(2024·贵州省部分学校高三联考)一种FeBr2⁃Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2。 下列说法错误的是(　　) A.X膜、Y膜均为阴离子交换膜 B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大 C.放电过程的总反应为2FeBr2+Br2===2FeBr3 D.放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，此时Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3，则起始Ⅰ室中含8 mol FeBr2 答案　B 解析　由图可知，放电时，M极亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子，为负极；N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，为正极；充电时M为阴极、N为阳极；起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2，则在反应过程中，应该为溴离子通过X、Y膜使得各室中溶液呈电中性，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，A正确；充电过程中，阴极M极铁离子得到电子发生还原反应，阳极N极溴离子失去电子发生氧化反应，总反应为2Fe3++2Br-===2Fe2++Br2，溴离子由阴极向阳极迁移，则Ⅱ室中的NaBr溶液不变，Ⅲ室中的Br2溶液浓度逐渐增大，B错误； 由分析可知，放电过程的总反应为亚铁离子、溴单质反应生成铁离子和溴离子：2FeBr2+Br2===2FeBr3，C正确；放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，则转移2 mol电子，M极反应为Fe2+-e-===Fe3+，生成2 mol铁离子，此时Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3，则亚铁离子为6 mol，那么根据铁元素守恒可知，起始Ⅰ室中含2 mol+6 mol=8 mol FeBr2，D正确。 7.(2024·福建龙岩高三质量检测)电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该电池可选用Li2SO4水溶液作离子导体 B.放电时，电极B反应为CO2+4e-===C+2O2- C.充电时，Li+从电极A移向电极B D.放电时，电路中每通过1 mol电子，正极区质量增加40 g 答案　D 解析　放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A错误；放电时，电极B为正极，电极反应为3CO2+4e-+4Li+===2Li2CO3+C，B错误；充电时，阳离子移向阴极，则Li+的移动方向是从电极B移向电极A，C错误；放电时，正极电极反应为3CO2+4e-+4Li+===2Li2CO3+C，增加的质量为二氧化碳与锂离子的总质量，当有4 mol电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7) g=160 g，则电路中每通过1 mol电子时，正极区质量增加40 g，D正确。 8.(2024·广东汕头市高三模拟)液流电池在储能领域发挥着重要作用。如图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点。已知该电池放电时正极发生反应：[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，下列叙述正确的是(　　) A.放电时，M处发生氧化反应，N为负极 B.放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小 C.充电时，N极电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH- D.该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65 g Zn发生反应时，有1 mol OH-通过 答案　C 解析　放电时，M极为正极，发生还原反应，N电极为负极，发生失去电子的氧化反应，A错误；放电时，右侧电极发生反应：Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，贮液器中溶液浓度增大，B错误；充电时，右侧电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，C正确；在放电时，M为正极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，右侧N电极为负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，当有65 g Zn发生反应时，转移2 mol电子，反应产生1 mol [Zn(OH)4]2-，负电荷减少2 mol，为维持电荷守恒，有2 mol OH-通过阴离子交换膜由左侧移向右侧的负极N极， D错误。 9.(2024·安徽省皖江名校联盟高三模拟)新型Li⁃Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.放电时，电极a发生氧化反应 B.放电时，电极b反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4 C.充电时，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度不变 D.充电时，电极a质量增加24 g，电极b质量理论上减少7 g 答案　D 解析　放电时，电极a是负极，反应式为Mg-2e-===Mg2+，发生氧化反应，电极b是正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4，A、B正确；充电时，Ⅱ室生成的Li+和向Ⅰ室迁移的Li+数目相同，Li2SO4溶液的浓度不变，C正确；充电时，电极a质量增加24 g，生成1 mol Mg，转移2 mol e-，电极b理论上减少2 mol Li+，质量减少14 g，D错误。 10.(2024·济南高三模拟)我国科学家发现，利用如图装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-。下列说法错误的是(　　) A.电极电势：M<N B.M极电极反应式为B2H6+14OH--12e-===+10H2O C.工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH D.制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH-透过膜a 答案　C 解析　该装置为原电池装置。M电极作负极，B2H6在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为B2H6+14OH--12e-===+10H2O；N电极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的 H2O解离为H+和OH-，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜，氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜，据此分析解答。M电极为负极，N电极为正极，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M<N，故A正确；根据N极电极反应式可知，邻苯二醌类物质+4H++4e-===邻苯二酚类物质，制取0.2 mol邻苯二酚类物质转移0.8 mol电子，则有0.8 mol OH-透过膜a，故D正确；由正、负极的电极反应式及双极膜的作用可知，需要定期补充H2O和NaOH，故C错误。 11.(2024·山东潍坊高三模拟)复旦大学设计了一种可充电的铋⁃空气电池，有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋非碱性水系电解质溶液，简写为Bi(OTf)3(M=656 g·mol-1)，工作原理如图所示，已知：Bi3+水解方程式为2Bi3++3H2OBi2O3+6H+，下列说法错误的是(　　) A.充电时，X为阴极 B.放电时，正极附近pH升高 C.充电时，阳极电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑ D.放电时，电路中每转移0.3 mol电子，负极区电解质溶液增重20.9 g 答案　D 解析　由图可知，放电时，X电极为原电池的负极，铋在负极失去电子发生氧化反应生成铋离子，Y电极为正极，铋离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二铋；充电时，与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极，Y电极为阳极。放电时，Y电极为正极，铋离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二铋，溶液中铋离子浓度减小，水解平衡向逆反应方向移动，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH升高，故B正确；充电时，Y电极为阳极，电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑，故C正确；放电时，X电极为原电池的负极，电极反应式为Bi-3e-===Bi3+，则电路中转移0.3 mol电子时，负极区溶液中增加铋离子的质量为0.1 mol×209 g·mol-1=20.9 g，由于阴离子通过阴离子交换膜由正极区进入负极区，所以负极区电解质溶液增重大于20.9 g，故D错误。 12.(2024·黑龙江省部分学校高三模拟)中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，研制出了高功率可充电Li⁃SOCl2电池，工作原理如图所示，已知SOCl2可与水发生反应。下列有关说法正确的是(　　) A.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液 B.放电时，SOCl2最终被氧化为S C.充电时，阴极反应式：2LiCl+I2+2e-===2ICl+2Li+ D.放电时，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子 答案　D 解析　Li能与氧气、水反应，SOCl2易与水反应，故电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行，A错误；由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2转化为SOICl，SOICl再转化为S、SO2，SOCl2最终被还原，B错误；充电时，I2失电子转化为ICl，I2发生氧化反应，阳极反应式为2LiCl+I2-2e-===2ICl+2Li+，阴极反应式为Li++e-===Li，C错误；放电时，正极反应式为2SOCl2+4e-===S+SO2↑+4Cl-，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 新型化学电源 专题四 选择题专攻1 盘点核心知识 01 1.燃料电池 以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响。 电池 类型 导电 介质 反应式 酸性 燃料 电池 H+ 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 ____________________ 负极 ___________________________ O2+4e-+4H+===2H2O CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 3 电池 类型 导电 介质 反应式 碱性 燃料 电池 OH- 总反应：2CH3OH+3O2+4OH-===2C+6H2O 正极 ____________________ 负极 ______________________________ 熔融碳 酸盐燃 料电池 C 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 ______________________ 负极 _______________________________ O2+4e-+2H2O===4OH- CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O O2+4e-+2CO2===2C CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O 4 电池 类型 导电 介质 反应式 固态氧 化物燃 料电池 O2- 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 _______________ 负极 ____________________________ 质子交 换膜燃 料电池 H+ 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 ___________________ 负极 ___________________________ O2+4e-===2O2- CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O O2+4e-+4H+===2H2O CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ 5 2.新型一次电池 电池类型 反应式 Mg⁃H2O2 电池 总反应：H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O 正极 ______________________ 负极 Mg-2e-===Mg2+ 钠硫电池 总反应：2Na+xS===Na2Sx 正极 ______________ 负极 Na-e-===Na+ H2O2+2H++2e-===2H2O xS+2e-=== 电池类型 反应式 锂钒氧化 物电池 总反应：xLi+LiV3O8===Li1+xV3O8 正极 xLi++LiV3O8+xe-===Li1+xV3O8 负极 Li-e-===Li+ 3.新型充电(可逆)电池 电池 类型 反应式 高铁 电池 总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 正极：________________________________ 负极：_______________________ 阳极：_______________________________ 阴极：_______________________ Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 Fe(OH)3+5OH--3e-===Fe+4H2O Zn(OH)2+2e-===Zn+2OH- 电池 类型 反应式 锂离子电池 总反应：Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x<1) 正极：Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2 负极：LixC6-xe-===xLi++C6 阳极：LiCoO2-xe-===Li1-xCoO2+xLi+ 阴极：xLi++xe-+C6===LixC6 电池 类型 反应式 钠电池 钠硫 蓄电 池 总反应：2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr 正极：NaBr3+2e-+2Na+===3NaBr 负极：2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+ 阳极：3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+ 阴极：Na2S4+2Na++2e-===2Na2S2 电池 类型 反应式 钠电池 钠离子电池 总反应：Na1-mCoO2+NamCn NaCoO2+Cn 正极：______________________________ 负极：_____________________ 阳极：NaCoO2-me-===Na1-mCoO2+mNa+ 阴极：mNa++Cn+me-===NamCn Na1-mCoO2+me-+mNa+===NaCoO2 NamCn-me-===mNa++Cn 电池 类型 反应式 全钒液流电池 总反应：V+2H++V2+ V3++VO2++H2O 正极：________________________ 负极：____________ 阳极：VO2++H2O-e-===+2H+ 阴极：V3++e-===V2+ +2H++e-===VO2++H2O V2+-e-===V3+ 4.浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示。 回答下列问题： (1)铜电极Ⅰ为　　极，电极反应式为　　　　　　　。  (2)当放电完成时，负极区域增加　 g，(假设两侧溶液的体积均为100 mL)。 正 Cu2++2e-===Cu 32 当两侧CuSO4溶液的浓度变为3 mol·L-1时，放电完成，右侧CuSO4增加2 mol·L-1，其质量为2 mol·L-1×0.1 L×160 g·mol-1=32 g。 精练高考真题 02 1.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2===ZnMn2O4 C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-=== 　MnOOH+OH- D.放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴 极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误； 放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-=== Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-===Zn，即 充电时Zn元素化合价应降低，B错误； 放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为 0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正 极的主要反应MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH- 可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成 MnOOH的物质的量为0.020 mol，但正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物质的量小于0.020 mol，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A.放电时负极质量减小 B.储能过程中电能转变为化学能 C.放电时右侧H+通过质子交换膜 　移向左侧 D.充电总反应：Pb+S+2Fe3+===PbSO4+2Fe2+ 1 2 3 4 5 6 7 8 √ 9 10 1 2 3 4 5 放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子 生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大， A错误； 储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确； 放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误； 充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+===Pb++2Fe3+，D错误。 6 7 8 9 10 3.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是 A.放电时V2O5为正极 B.放电时Zn2+由负极向正极迁移 C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=== 　ZnxV2O5·nH2O D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O 1 2 3 4 5 6 7 8 √ 9 10 1 2 3 4 5 放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成 ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应， 则放电时V2O5为正极，A正确； Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+， 阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确； 电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn+V2O5+nH2O，C不正确； 充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe-===xZn2++V2O5+nH2O，D正确。 6 7 8 9 10 4.(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 1 2 3 4 5 6 7 8 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。 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 5.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是 A.电池总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转 　变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a √ 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 该装置为原电池，a为正极，电极反应为 O2+4e-+2H2O===4OH-，b为负极，发生反 应：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在负 极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2=== 2C6H12O7，A正确； CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确； 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 由反应2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知， 1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子， 消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，理论上a 电极有0.2 mmol电子流入，C错误； 原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 6.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是 A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和， 　同时还可提供电能 B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+ C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 √ 9 10 1 2 3 4 5 相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化 剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互 转化，化学能转化为电能，故可提供电能， 故A正确； 左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e-===MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+===2H++2MV+，故B错误； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原 反应生成MV+，电极反应式为MV2++e-=== MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用 下反应生成NH3和MV2+，故C正确； 电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 7.(2024·河北，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 下列说法错误的是 A.放电时，电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4 B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移 D.放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2 √ 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价 由+4价降低为+3价，CO2发生还原反应， 所以多孔碳纳米管电极为正极，电极反应 式为Mg2++2CO2+2e-===MgC2O4，Mg电极 为负极，电极反应式为Mg-2e-===Mg2+，则放电时电池总反应为2CO2 +Mg===MgC2O4，A正确； 充电时，多孔碳纳米管电极上发生氧化反应，为阳极，与电源正极连接，B正确； 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负 极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴 极移动，C错误； 根据放电时的电极总反应2CO2+Mg=== MgC2O4可知，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 8.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为：+Zn　 Zn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自 　Zn⁃TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 √ 9 10 1 2 3 4 5 由标注框内所示结构可知，其结构中存在 碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有 由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的 配位键，A项正确； 由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-===Zn；正极电极反应式为+2e-===3I-，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3I--2e-===，则该电池总反应为+Zn Zn2++3I-，B项正确； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-=== Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液， C错误； 放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，因此消耗0.65 g(即0.01 mol) Zn，理论上转移0.02 mol电子，D正确。 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9.(2023·山东，11改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是 A.甲室Cu电极为负极 B.隔膜为阳离子膜 C.电池总反应：Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+ D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 √ 9 10 1 2 3 4 5 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室 Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成[Cu(NH3)4]2+， 因此甲室Cu电极为负极，故A正确； 原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为 阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨水要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B错误； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 负极反应是Cu-2e-+4NH3===[Cu(NH3)4]2+，正 极反应是Cu2++2e-===Cu，则电池总反应为Cu2+ +4NH3===[Cu(NH3)4]2+，故C正确； NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+， 铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 10.(2023·河北，13)我国科学家发明了一种以 　 和MnO2为电极 材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶 液的酸碱性不同。放电时，电极材料 转化为 。 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 下列说法错误的是 A.充电时，b电极上发生还原反应 B.充电时，外电源的正极连接b电极 C.放电时，①区溶液中的向②区迁移 D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e- 　===Mn2++2H2O √ 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 放电时，电极材料　　　　　 转化为 ， 电极反应为 -2ne-=== +2nK+，是原电池 的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区； 8 9 10 1 2 3 4 5 二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进 入②区，故③区为碱性溶液，b电极是 电极，①区为酸性溶液，a电极是二氧化锰电极。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+，B错误； 放电时，①区溶液中多余的向②区迁移，C正确。 6 7 8 9 10 题型突破练 03 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D C D B B D C 题号 9 10 11 　12 答案 D C D 　D 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 1.(2024·广东高三六校联考)1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是 A.放电过程中，电流从b极经过导线流向a极 B.电池单元组越多电压越大 C.食盐水中Cl-发生电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ D.放电过程中，Na+从Zn片移向Cu片 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由图可知，该电池是原电池，锌比铜活泼， 所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b 极经过导线流向负极a极；放电过程中，电 流从b极经过导线流向a极，A正确； 电池单元组越多，电势差越大，电压越大， B正确； Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：Zn-2e-===Zn2+，C不正确； 放电过程中，阳离子Na+从负极Zn片移向正极Cu片，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2.(2024·广西高考联合模拟考试)利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛 ( )，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。下列 说法正确的是 A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移 B.工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C.乙室每产生1 mol N2，a电极理论上可产生H2 33.6 L(标准状况下) D.丙室中发生反应的总化学方程式为 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 燃料电池甲通入空气为正极，发生得电子的 还原反应，乙中铵根离子发生氧化反应生成 氮气，为负极；b极为阳极，a极为阴极；原 电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的 H+由乙室向甲室迁移，A错误； 甲室为燃料电池的正极区，电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O，溶液pH增大，B错误； 乙室每产生1 mol N2，转移6 mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3 mol H2，对应气体体积为67.2 L，C错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 3.(2024·海南省部分学校高三模拟)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知：两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是 A.Ag(1)电极为负极，发生氧化反应 B.N由右侧向左侧迁移 C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g D.电池放电时将化学能全部转化成电能 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放 电，当浓度相等时停止放电。阴离子交换 膜只允许阴离子通过，所以只能通过电极 反应改变电解质溶液浓度，左侧电解质溶 液浓度减小，右侧电解质溶液浓度增大，Ag(1)极上析出Ag，Ag(2)极上银溶解，由此推知，Ag(1)为正极，Ag(2)为负极。为了维持电荷守恒，左侧电解质溶液中向右侧迁移，B错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到 平衡，停止放电，停止放电时c(AgNO3)= 3 mol·L-1，即只转移2 mol电子，负极： Ag-e-===Ag+，正极：Ag++e-===Ag，起始 时，两电极的质量相等，停止放电时，正极增加2 mol Ag(216 g)，负极减少2 mol Ag(216 g)，两电极的质量差为432 g，C正确； 电池放电时将化学能主要转化成电能，还有热能等，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 4.(2024·河北省部分学校高三下学期适应性测试)某种钠电池的充电、放电过程的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A.放电时，电子由碳纸电极移向钠箔电极 B.放电时，碳纸电极上的反应式为O2+2e- 　=== C.充电时，碳纸电极应与电源负极连接 D.充电时，NaOH溶液的物质的量浓度减小 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 该电池放电时，钠箔电极为负极，碳纸 电极为正极，电子由钠箔电极移向碳纸 电极，A错误； 放电时，碳纸电极上的反应式为O2+4e-+ 2H2O===4OH-，B错误； 充电时，钠箔电极为阴极，碳纸电极为阳极，因此碳纸电极应与电源正极连接，C错误； 充电时，Na+移向钠箔电极，OH-移向碳纸电极并在碳纸电极上放电，NaOH溶液的物质的量浓度减小，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5.(2024·石家庄第二中学高三下学期质检)我国科学家设计的一种三室电池既能净化污水，又能淡化海水，同时还可回收其中的能量，用葡萄糖溶液(足量，代替污水)、氯化钠溶液(足量，代替海水)和100 mL 1.1 mol·L-1盐酸模拟工作原理如图，下列说法正确的是 A.外电路中的电流方向为电极A→电极B B.该电池的正极反应为O2+4e-+4H+=== 　2H2O C.常温下，当电路中有0.1 mol 电子通过时，盐酸的pH=2 D.离子交换膜A可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜，但不能与 　离子交换膜B相同 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 B极室通入氧气，氧气发生还原反应，则 电极B是正极、电极A是负极，外电路中 电子的流动方向为电极A→电极B，故A 错误； 电极B为正极，电解质溶液为盐酸，氧气得电子发生还原反应生成水，电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O，故B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电路中有0.1 mol 电子通过时，H+减少了 0.1 mol，生成的水的体积可忽略不计， 所以c(H+)==0.1 mol· L-1，盐酸的pH=1，故C错误； 电极B是正极、电极A是负极，为淡化海水，离子交换膜A为阴离子交换膜，离子交换膜B为阳离子交换膜，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 6.(2024·贵州省部分学校高三联考)一种FeBr2⁃Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2。 下列说法错误的是 A.X膜、Y膜均为阴离子交换膜 B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大 C.放电过程的总反应为2FeBr2+Br2===2FeBr3 D.放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，此时Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3， 　则起始Ⅰ室中含8 mol FeBr2 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，放电时，M极亚铁离 子失去电子发生氧化反应生成铁 离子，为负极；N极溴单质得到 电子发生还原反应生成溴离子， 为正极；充电时M为阴极、N为阳极；起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2，则在反应过程中，应该为溴离子通过X、Y膜使得各室中溶液呈电中性，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，A正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 充电过程中，阴极M极铁离子得 到电子发生还原反应，阳极N极 溴离子失去电子发生氧化反应， 总反应为2Fe3++2Br-===2Fe2++Br2， 溴离子由阴极向阳极迁移，则Ⅱ室中的NaBr溶液不变，Ⅲ室中的Br2溶液浓度逐渐增大，B错误； 由分析可知，放电过程的总反应为亚铁离子、溴单质反应生成铁离子和溴离子：2FeBr2+Br2===2FeBr3，C正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加 反应，则转移2 mol电子，M极 反应为Fe2+-e-===Fe3+，生成2 mol 铁离子，此时Ⅰ室中c(Fe3+)∶ c(Fe2+)=1∶3，则亚铁离子为6 mol，那么根据铁元素守恒可知，起始Ⅰ室中含2 mol+6 mol=8 mol FeBr2，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7.(2024·福建龙岩高三质量检测)电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法正确的是 A.该电池可选用Li2SO4水溶液作离子导体 B.放电时，电极B反应为CO2+4e-===C+2O2- C.充电时，Li+从电极A移向电极B D.放电时，电路中每通过1 mol电子，正极 　区质量增加40 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 放电时电极A为负极，电极材料为Li，会 与水反应，因此该电池只可选用无水电解 液，A错误； 放电时，电极B为正极，电极反应为3CO2 +4e-+4Li+===2Li2CO3+C，B错误； 充电时，阳离子移向阴极，则Li+的移动方向是从电极B移向电极A，C错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 放电时，正极电极反应为3CO2+4e-+4Li+ ===2Li2CO3+C，增加的质量为二氧化碳 与锂离子的总质量，当有4 mol电子转移 时，增加的质量为(3×44+4×7) g=160 g， 则电路中每通过1 mol电子时，正极区质量增加40 g，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 8.(2024·广东汕头市高三模拟)液流电池在储能领域发挥着重要作用。如图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点。已知该电池放电时正极发生反应：[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，下列叙述正确的是 A.放电时，M处发生氧化反应，N为负极 B.放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小 C.充电时，N极电极反应为[Zn(OH)4]2-+ 　2e-===Zn+4OH- D.该离子交换膜为阴离子交换膜，当有 　65 g Zn发生反应时，有1 mol OH-通过 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 放电时，M极为正极，发生还原反应， N电极为负极，发生失去电子的氧化反 应，A错误； 放电时，右侧电极发生反应：Zn-2e-+ 4OH-===[Zn(OH)4]2-，贮液器中溶液浓 度增大，B错误； 充电时，右侧电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，C正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 在放电时，M为正极，电极反应为 [Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，右侧N电 极为负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=== [Zn(OH)4]2-，当有65 g Zn发生反应时， 转移2 mol电子，反应产生1 mol [Zn(OH)4]2-， 负电荷减少2 mol，为维持电荷守恒，有2 mol OH-通过阴离子交换膜由左侧移向右侧的负极N极， D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9.(2024·安徽省皖江名校联盟高三模拟)新型Li⁃Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.放电时，电极a发生氧化反应 B.放电时，电极b反应为Li1-xFePO4+ 　xLi++xe-===LiFePO4 C.充电时，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度 　不变 D.充电时，电极a质量增加24 g，电极b质量理论上减少7 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 放电时，电极a是负极，反应式为Mg-2e- ===Mg2+，发生氧化反应，电极b是正极， 电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=== LiFePO4，A、B正确； 充电时，Ⅱ室生成的Li+和向Ⅰ室迁移的Li+数目相同，Li2SO4溶液的浓度不变，C正确； 充电时，电极a质量增加24 g，生成1 mol Mg，转移2 mol e-，电极b理论上减少2 mol Li+，质量减少14 g，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 10.(2024·济南高三模拟)我国科学家发现，利用如图装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-。下列说法错误的是 A.电极电势：M<N B.M极电极反应式为B2H6+14OH--12e-=== 　+10H2O C.工作一段时间后，装置中需要定期补充 　H2SO4和NaOH D.制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH-透过膜a 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 该装置为原电池装置。M电极作负极，B2H6 在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为 B2H6+14OH--12e-===+10H2O；N电极作 正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为 邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的 H2O解 离为H+和OH-，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜，氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜，据此分析解答。M电极为负极，N电极为正极，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M<N，故A正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 根据N极电极反应式可知，邻苯二醌类物质 +4H++4e-===邻苯二酚类物质，制取0.2 mol 邻苯二酚类物质转移0.8 mol电子，则有 0.8 mol OH-透过膜a，故D正确； 由正、负极的电极反应式及双极膜的作用可 知，需要定期补充H2O和NaOH，故C错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11.(2024·山东潍坊高三模拟)复旦大学设计了一种可充电的铋⁃空气电池， 有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋 　　非碱性水系电 解质溶液，简写为Bi(OTf)3(M=656 g·mol-1)， 工作原理如图所示，已知：Bi3+水解方程式 为2Bi3++3H2O Bi2O3+6H+， 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 下列说法错误的是 A.充电时，X为阴极 B.放电时，正极附近pH升高 C.充电时，阳极电极反应式为2Bi2O3-12e-=== 　4Bi3++3O2↑ D.放电时，电路中每转移0.3 mol电子，负极区电解质溶液增重20.9 g 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，放电时，X电极为原电池的负 极，铋在负极失去电子发生氧化反应生成 铋离子，Y电极为正极，铋离子作用下氧 气在正极得到电子发生还原反应生成三氧 化二铋；充电时，与直流电源负极相连的 X电极为电解池的阴极，Y电极为阳极。放电时，Y电极为正极，铋离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二铋，溶液中铋离子浓度减小，水解平衡向逆反应方向移动，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH升高，故B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 充电时，Y电极为阳极，电极反应式为 2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑，故C正确； 放电时，X电极为原电池的负极，电极反 应式为Bi-3e-===Bi3+，则电路中转移 0.3 mol电子时，负极区溶液中增加铋离子 的质量为0.1 mol×209 g·mol-1=20.9 g，由于阴离子通过阴离子交换膜由正极区进入负极区，所以负极区电解质溶液增重大于20.9 g，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 12.(2024·黑龙江省部分学校高三模拟)中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，研制出了高功率可充电Li⁃SOCl2电池，工作原理如图所示，已知SOCl2可与水发生反应。下列有关说法正确的是 A.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电 　解液 B.放电时，SOCl2最终被氧化为S C.充电时，阴极反应式：2LiCl+I2+2e-===2ICl+ 　2Li+ D.放电时，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 Li能与氧气、水反应，SOCl2易与水反应， 故电池工作环境必须在无水无氧的条件下 进行，A错误； 由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2 转化为SOICl，SOICl再转化为S、SO2，SOCl2 最终被还原，B错误； 充电时，I2失电子转化为ICl，I2发生氧化反应，阳极反应式为2LiCl+ I2-2e-===2ICl+2Li+，阴极反应式为Li++e-===Li，C错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 放电时，正极反应式为2SOCl2+4e-===S+ SO2↑+4Cl-，每产生11.2 L(标准状况下) SO2时，电路中转移2 mol电子，D正确。 9 10 11 12 8 答案 本课结束 THANKS $$