专题四 选择题专攻1 原电池原理 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(广东专用)(课件PPT+word教案)

原电池原理　新型化学电源 专题四 选择题专攻1 盘点核心知识 01 (一)原电池的工作原理 3 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。 (二)新型化学电源 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 ___________________________ 碱性燃 料电池 OH- 总反应：2CH3OH+3O2+4OH-===2C+6H2O 正极 _____________________ 负极 _______________________________ O2+4e-+4H+===2H2O CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+ O2+4e-+2H2O===4OH- CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O 4 电池类型 导电介质 反应式 熔融碳 酸盐燃 料电池 C 总反应：2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O 正极 _____________________ 负极 _______________________________ 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-+2CO2===2C CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O 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-=== 6 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+ 7 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：________________________ 3.新型充电(可逆)电池 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- 8 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 9 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 10 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 11 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-===V+2H+ 阴极：V3++e-===V2+ V+2H++e-===VO2++H2O V2+-e-===V3+ 12 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。 13 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。 14 精练高考真题 02 1.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是 A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl- √ 1 2 3 4 5 6 7 8 由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化 反应，Ag为负极，A错误； 电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确； 溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误； 每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 2.(2021·广东，9)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时 A.负极上发生还原反应 B.CO2在正极上得电子 C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放电时负极上Na失去电子发生氧化反应生成Na+，故A错误； 放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确； 放电时阳离子移向正极，故C错误； 放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。 3.(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是 A.充电时电极b是阴极 B.放电时NaCl溶液的pH减小 C.放电时NaCl溶液的浓度增大 D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增 　加23 g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误； 放电时负极反应为Na3Ti2-2e-=== NaTi2+2Na+，正极反应为Cl2+2e- ===2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，pH不变，故B错误，C正确； 6 7 8 1 2 3 4 5 充电时阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，阴极反应为NaTi2+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g·mol-1×2 mol=46 g，故D错误。 6 7 8 4.(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 1 2 3 4 5 6 7 8 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 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。 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 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； 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。 6.(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 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 1 2 3 4 5 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； 6 7 8 1 2 3 4 5 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。 6 7 8 7.(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 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 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-===+Zn　　　 Zn2++3I-，B项正确； 1 2 3 4 5 充电时，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C项错误； 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 8.(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 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 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，加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 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 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 D B C D C B C C 题号 9 10 11 　12 答案 B C C 　D 1.(2024·广东新南方联盟高三4月联考)某兴趣小组用大小和形状相同的铜片和锌片作电极研究柠檬水果电池，装置如图所示，当电池工作时，下列说法不正确的是 A.铜片电极上发生了还原反应 B.锌片电极反应式为Zn-2e-===Zn2+ C.该装置实现了从化学能向电能的转化 D.电流从锌片经导线流向铜片 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 在该原电池中，Cu片为正极，正极上H+得到电子被还原产生H2，A正确； 由于金属活动性：Zn>Cu，所以在该原电池中，Zn为负极，发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+，B正确； 该装置为原电池，是化学能转化为电能的装置，C正确； 电流从正极铜片经导线流向负极锌片，D错误。 9 10 11 12 8 答案 2.(2024·深圳高三下学期二模)一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，其装置如图所示。下列说法正确的是 A.铅电极为正极 B.银电极上发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH- C.电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极 D.工作过程中，传感器的质量不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 因为样气进入银电极，所以银电极是正极，铅电极是负极，A错误； 银电极发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确； 电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，C错误； 负极反应为Pb+2OH--2e-===Pb(OH)2，由两极电极反应可知，工作过程中，传感器的质量增加，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 3.(2024·惠州高三模拟)将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖转化成葡萄糖内酯，下列说法正确的是 A.葡萄糖发生还原反应 B.MnO2在正极失电子 C.H+由a极移向b极 D.当电路中转移0.1NA个电子时，生成 　0.1 mol葡萄糖内酯 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 葡萄糖失去H原子，发生氧化反应，A错误； MnO2在正极得电子，电极反应为MnO2+4H+ +2e-===Mn2++2H2O，B错误； a为负极，b为正极，原电池中阳离子移向正极，故H+由a极移向b极，C正确； a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+，所以当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.05 mol葡萄糖内酯，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 4.(2024·梅州部分学校高三5月联考)一种Cu⁃PbO2双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列说法错误的是 A.电极电势：PbO2电极>Cu电极 B.双极膜中H2O解离出的OH-透过膜q向 　Cu电极移动 C.Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e- 　===Cu(OH)2 D.双极膜中质量每减少18 g，左侧溶液中硫酸质量减少98 g √ 1 2 3 4 5 6 7 由题意和题图可知，PbO2电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，A正确； 原电池中阴离子向负极移动，所以双极 膜中H2O解离出的OH-透过膜q向Cu电极移动，B正确； 由题意可知，Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2，C正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 PbO2电极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++ S===PbSO4+2H2O，即消耗1 mol H2SO4时还需双极膜中的H2O解离出2 mol H+参与反应，双极膜中质量每减少18 g，即有1 mol由水解离出的H+参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少49 g，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 5.(2024·广东省名校高三4月联考)某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是 A.左侧电极是负极，发生还原反应 B.右侧电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH- C.当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗 　标准状况下1.12 L气体 D.电子由左侧电极流出经用电器到达右侧电极，再由右侧电极经电解质　 　溶液流回左侧电极形成闭合回路 √ 1 2 3 4 5 6 7 左侧电极是负极，失电子发生氧化反应，A不正确； 右侧电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，B不正确； 当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗H2 0.05 mol，标准状况下为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L，C正确； 电子不能经过电解质溶液，D不正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 6.(2024·佛山南海区高三模拟)我国成功研发出了海水基锌空气电池原型(工作原理如图)，锌空气电池体系中使用海水替代去离子水，减少了与淡水资源的竞争，指出了自然资源在能源存储领域的未来应用方向。下列说法正确的是 A.图中导线上箭头方向为电流方向 B.正极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH- C.离子交换膜为质子交换膜 D.海水基锌空气电池比去离子水锌空气 　电池成本高 √ 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，Zn电极失去电子生成[Zn(OH)4]2-，为负极，纳米催化剂层为正极，图中导线上箭头方向为电子流动方向，A错误； 纳米催化剂层为正极，O2得到电子生成 OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确； Zn电极失去电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，则正极生成的OH-通过阴离子交换膜进入负极区，C错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 海水比去离子水便宜，则海水基锌空气电池比去离子水锌空气电池成本低，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 7.(2024·广州高三二模)一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应 为2Li+LiNO3　　　　Li2O+LiNO2。该电池以LiNO3⁃KNO3熔融盐为电解质，Li2O的熔点为1 567 ℃，下列说法正确的是 A.Li电极发生还原反应 B.电子由辅助电极流向Li电极 C.正极的电极反应：2Li++2e-=== 　N+Li2O D.放电时，Li电极质量增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 由锂离子的移动方向可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应，故A、D错误； 锂电极为负极，辅助电极为正极，则电子由锂电极流向辅助电极，故B错误； 辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生成亚硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为2Li++2e-===N+Li2O，故C正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 8.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 √ 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，还转化为热能等，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 9.(2024·深圳高三二模)我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H+和OH-，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是 A.双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜 B.左室溶液pH逐渐增大 C.GDE电极发生的反应为O2+2H++2e-== 　=H2O2 D.空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生 √ 1 2 3 4 5 6 7 由题图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为S+2OH--2e-===S+H2O，GDE电极为正极， 电极反应为2H++O2+2e-===H2O2，双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，A、C正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 已知左室发生的反应为SO2+2OH-===+H2O，+2OH--2e-=== S+H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4 mol OH-转移2 mol电子，则有 2 mol OH-由双极膜进入左室，即左室溶液中OH-浓度减小，故pH逐渐减小，B错误； 原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 10.(2024·韶关高三下学期综合测试)如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是 A.电子由a极经导线流向b极 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴 　离子交换膜 D.b极发生还原反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 从图中可以看出，在a极，CN-转化为C和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由 -3价升高到0价，则CN-失电子，a极为负极，b极为正极。电池工作时，a极发生反应为 2CN--10e-+12OH-===2+N2↑+6H2O，b极发生反应2H++2e-===H2↑。电池工作时，a极消耗OH-，海水中的Cl-透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H+，海水中的Na+透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C不正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 11.(2024·广州高三二模)一种具有双极膜的酸⁃碱液流电池如图所示，工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为DSAQ+2H++2e-===H2DSAQ，下列说法不正确的是 A.充电时电极b是阳极 B.充电时KOH溶液中KOH的物质的量 　增大 C.放电一段时间后，负极区溶液的pH减小 D.每消耗1 mol DSAQ，双极膜处有2 mol H2O解离 √ 1 2 3 4 5 6 7 充电时电极a的反应为DSAQ+2H+ +2e-===H2DSAQ，则a为阴极，b为阳极，电极b的电极反应式为2Br--2e-===Br2；放电时a为负极，b为正极。 充电时，双极膜处产生的H+移向左边阴极区，OH-移向KOH溶液，K+从阳极区经过阳离子交换膜移向KOH溶液，所以KOH的物质的量增大，B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 放电时，负极每产生2 mol H+，同时有2 mol H+通过双极膜离开阴极室，故pH基本不变，C错误； 根据电极反应式DSAQ+2H++2e-=== H2DSAQ，每消耗1 mol DSAQ，得到2 mol电子，双极膜处有2 mol H2O解离，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 12.(2024·高州高三2月份大联考)钠离子电池的充放电过程是钠离子在电池正极材料和负极材料之间来回脱嵌的过程，因此钠离子电池被称为“摇椅电池”，其工作原理如图所示，电池总反应式为Na1-xMnO2+NaxCn 　　 NaMnO2+nC。下列说法错误的是 A.放电时，电流从a极经过用电器流向b极 B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-===nC+xNa+ C.充电时，每转移0.1 mol电子，a极的质量减少2.3 g D.充电时，a极连接电源的负极 √ 1 2 3 4 5 6 7 由总反应式知放电时C元素化合价升高，故b极是负极，电极反应式为NaxCn-xe-===nC+xNa+，B项正确； 充电时a极为阳极，电极反应式为NaMnO2-xe- ===Na1-xMnO2+xNa+，每转移0.1 mol电子，a极减 少的n(Na+)=0.1 mol，质量减少2.3 g，C项正确； 充电时，a极作阳极，连接电源正极，D项错误。 9 10 11 12 8 答案 本课结束 THANKS $$ 原电池原理　新型化学电源 (一)原电池的工作原理 (二)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.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl- 答案　B 解析　由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。 2.(2021·广东，9)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时(　　) A.负极上发生还原反应 B.CO2在正极上得电子 C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能 答案　B 解析　根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2===2Na2CO3+C。放电时负极上Na失去电子发生氧化反应生成Na+，故A错误；放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向正极，故C错误；放电时该装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。 3.(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　) A.充电时电极b是阴极 B.放电时NaCl溶液的pH减小 C.放电时NaCl溶液的浓度增大 D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g 答案　C 解析　由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时负极反应为Na3Ti2-2e-===NaTi2+2Na+，正极反应为Cl2+2e-===2Cl-，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，pH不变，故B错误，C正确；充电时阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，阴极反应为NaTi2+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g·mol-1×2 mol=46 g，故D错误。 4.(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。 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.(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。 7.(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，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C项错误；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。 8.(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，加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。 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·广东新南方联盟高三4月联考)某兴趣小组用大小和形状相同的铜片和锌片作电极研究柠檬水果电池，装置如图所示，当电池工作时，下列说法不正确的是(　　) A.铜片电极上发生了还原反应 B.锌片电极反应式为Zn-2e-===Zn2+ C.该装置实现了从化学能向电能的转化 D.电流从锌片经导线流向铜片 答案　D 解析　在该原电池中，Cu片为正极，正极上H+得到电子被还原产生H2，A正确；由于金属活动性：Zn>Cu，所以在该原电池中，Zn为负极，发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+，B正确；该装置为原电池，是化学能转化为电能的装置，C正确；电流从正极铜片经导线流向负极锌片，D错误。 2.(2024·深圳高三下学期二模)一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.铅电极为正极 B.银电极上发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH- C.电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极 D.工作过程中，传感器的质量不变 答案　B 解析　因为样气进入银电极，所以银电极是正极，铅电极是负极，A错误；银电极发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确；电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，C错误；负极反应为Pb+2OH--2e-===Pb(OH)2，由两极电极反应可知，工作过程中，传感器的质量增加，D错误。 3.(2024·惠州高三模拟)将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖转化成葡萄糖内酯，下列说法正确的是(　　) A.葡萄糖发生还原反应 B.MnO2在正极失电子 C.H+由a极移向b极 D.当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.1 mol葡萄糖内酯 答案　C 解析　葡萄糖失去H原子，发生氧化反应，A错误；MnO2在正极得电子，电极反应为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O，B错误；a为负极，b为正极，原电池中阳离子移向正极，故H+由a极移向b极，C正确；a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+，所以当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.05 mol葡萄糖内酯，D错误。 4.(2024·梅州部分学校高三5月联考)一种Cu⁃PbO2双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列说法错误的是(　　) A.电极电势：PbO2电极>Cu电极 B.双极膜中H2O解离出的OH-透过膜q向Cu电极移动 C.Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2 D.双极膜中质量每减少18 g，左侧溶液中硫酸质量减少98 g 答案　D 解析　由题意和题图可知，PbO2电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，A正确；原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中H2O解离出的OH-透过膜q向Cu电极移动，B正确；由题意可知，Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2，C正确；PbO2电极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++S===PbSO4+2H2O，即消耗1 mol H2SO4时还需双极膜中的H2O解离出2 mol H+参与反应，双极膜中质量每减少18 g，即有1 mol由水解离出的H+参与反应，则左侧溶液中硫酸质量减少49 g，D错误。 5.(2024·广东省名校高三4月联考)某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是(　　) A.左侧电极是负极，发生还原反应 B.右侧电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH- C.当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗标准状况下1.12 L气体 D.电子由左侧电极流出经用电器到达右侧电极，再由右侧电极经电解质溶液流回左侧电极形成闭合回路 答案　C 解析　左侧电极是负极，失电子发生氧化反应，A不正确；右侧电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，B不正确；当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗H2 0.05 mol，标准状况下为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L，C正确；电子不能经过电解质溶液，D不正确。 6.(2024·佛山南海区高三模拟)我国成功研发出了海水基锌空气电池原型(工作原理如图)，锌空气电池体系中使用海水替代去离子水，减少了与淡水资源的竞争，指出了自然资源在能源存储领域的未来应用方向。下列说法正确的是(　　) A.图中导线上箭头方向为电流方向 B.正极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH- C.离子交换膜为质子交换膜 D.海水基锌空气电池比去离子水锌空气电池成本高 答案　B 解析　由图可知，Zn电极失去电子生成[Zn(OH)4]2-，为负极，纳米催化剂层为正极，图中导线上箭头方向为电子流动方向，A错误；纳米催化剂层为正极，O2得到电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确；Zn电极失去电子生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，则正极生成的OH-通过阴离子交换膜进入负极区，C错误；海水比去离子水便宜，则海水基锌空气电池比去离子水锌空气电池成本低，D错误。 7.(2024·广州高三二模)一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为2Li+LiNO3Li2O+LiNO2。该电池以LiNO3⁃KNO3熔融盐为电解质，Li2O的熔点为1 567 ℃，下列说法正确的是(　　) A.Li电极发生还原反应 B.电子由辅助电极流向Li电极 C.正极的电极反应：2Li++2e-===N+Li2O D.放电时，Li电极质量增加 答案　C 解析　由锂离子的移动方向可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应，故A、D错误；锂电极为负极，辅助电极为正极，则电子由锂电极流向辅助电极，故B错误；辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生成亚硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为2Li++2e-===N+Li2O，故C正确。 8.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，还转化为热能等，D错误。 9.(2024·深圳高三二模)我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O在双极膜界面处解离成H+和OH-，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是(　　) A.双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜 B.左室溶液pH逐渐增大 C.GDE电极发生的反应为O2+2H++2e-===H2O2 D.空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生 答案　B 解析　由题图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为S+2OH--2e-===S+H2O，GDE电极为正极，电极反应为2H++O2+2e-===H2O2，双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，A、C正确；已知左室发生的反应为SO2+2OH-===S+H2O，S+2OH--2e-===S+H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4 mol OH-转移2 mol电子，则有2 mol OH-由双极膜进入左室，即左室溶液中OH-浓度减小，故pH逐渐减小，B错误；原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动脱硫与H2O2制备反应的发生，D正确。 10.(2024·韶关高三下学期综合测试)如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是(　　) A.电子由a极经导线流向b极 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.b极发生还原反应 答案　C 解析　从图中可以看出，在a极，CN-转化为C和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则CN-失电子，a极为负极，b极为正极。电池工作时，a极发生反应为2CN--10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O，b极发生反应2H++2e-===H2↑。电池工作时，a极消耗OH-，海水中的Cl-透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H+，海水中的Na+透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C不正确。 11.(2024·广州高三二模)一种具有双极膜的酸⁃碱液流电池如图所示，工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为DSAQ+2H++2e-===H2DSAQ，下列说法不正确的是(　　) A.充电时电极b是阳极 B.充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大 C.放电一段时间后，负极区溶液的pH减小 D.每消耗1 mol DSAQ，双极膜处有2 mol H2O解离 答案　C 解析　充电时电极a的反应为DSAQ+2H++2e-===H2DSAQ，则a为阴极，b为阳极，电极b的电极反应式为2Br--2e-===Br2；放电时a为负极，b为正极。充电时，双极膜处产生的H+移向左边阴极区，OH-移向KOH溶液，K+从阳极区经过阳离子交换膜移向KOH溶液，所以KOH的物质的量增大，B正确；放电时，负极每产生2 mol H+，同时有2 mol H+通过双极膜离开阴极室，故pH基本不变，C错误；根据电极反应式DSAQ+2H++2e-===H2DSAQ，每消耗1 mol DSAQ，得到2 mol电子，双极膜处有2 mol H2O解离，D正确。 12.(2024·高州高三2月份大联考)钠离子电池的充放电过程是钠离子在电池正极材料和负极材料之间来回脱嵌的过程，因此钠离子电池被称为“摇椅电池”，其工作原理如图所示，电池总反应式为Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法错误的是(　　) A.放电时，电流从a极经过用电器流向b极 B.放电时，负极的电极反应式为NaxCn-xe-===nC+xNa+ C.充电时，每转移0.1 mol电子，a极的质量减少2.3 g D.充电时，a极连接电源的负极 答案　D 解析　由总反应式知放电时C元素化合价升高，故b极是负极，电极反应式为NaxCn-xe-===nC+xNa+，B项正确；充电时a极为阳极，电极反应式为NaMnO2-xe-===Na1-xMnO2+xNa+，每转移0.1 mol电子，a极减少的n(Na+)=0.1 mol，质量减少2.3 g，C项正确；充电时，a极作阳极，连接电源正极，D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$