专题四 电化学 选择题专攻　2.金属(或金属离子)电池　浓差电池（共62张PPT）-2024年高考化学二轮复习

(共62张PPT)
2.金属(或金属离子)电池　浓差电池
选择题专攻
核心精讲
01
1.Li-CO2电池
(1)电池装置
(2)电池反应
4Li＋3CO2 2Li2CO3＋C(隔膜只允许锂离子通过，向 极移动)。
(3)电极反应
放电时
负极： 。
正极： 。
正
Li－e－===Li＋
3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C
(1)电池装置
2.LiFePO4-C电池
(2)电池反应
Li1－xFePO4＋LixC6 LiFePO4＋6C(隔膜只允许锂离子通过，向 极移动)。
(3)电极反应
放电时
负极： 。
正极： 。
充电时
阴极： 。
阳极： 。
正
LixC6－xe－===6C＋xLi＋
Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
xLi＋＋6C＋xe－===LixC6
LiFePO4－xe－===xLi＋＋Li1－xFePO4
(1)电池装置
3.全固态锂硫电池
(2)电池反应
16Li＋xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)(Li＋移向正极a)。
电极a掺有石墨烯的目的是增强电极导电性。
(3)电极反应
放电时，电极b为负极，电极反应式：Li－e－===Li＋。
电极a是正极，发生还原反应：
4.“浓差电池”的分析方法
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”，阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域。
真题演练
02
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
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＋＋ ＋2e－―→Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
6
7
8
√
1
2
3
4
5
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；
6
7
8
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
2.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2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
6
7
8
√
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，则其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
1
2
3
4
5
3.(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＋　　＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
6
7
8
√
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。
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
4.(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
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(PO4)3－2e－
===NaTi2(PO4)3＋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(PO4)3＋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
1
2
3
4
5
5.(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
√
6
7
8
1
2
3
4
5
充电时为电解池，由题目信息知，光照时，光
催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋
＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋
＋O2)，则充电时，电池的总反应为Li2O2===
2Li＋O2，因此，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，A、B正确；
放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；
放电时，电池总反应为2Li＋O2===Li2O2，则正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
6
7
8
1
2
3
4
5
6.(2022·湖南，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋
　H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
√
6
7
8
1
2
3
4
海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁
等，可作为电解质溶液，故A正确；
N为正极，电极反应主要为O2＋2H2O＋4e－===
4OH－，故B错误；
Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；
该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
5
6
7
8
1
2
3
4
7.(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。下列说法正确的是
A.甲室Cu电极为正极
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不会产生影响
√
5
6
7
8
1
2
3
4
向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲
室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成
[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故
A错误；
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，通入氨气要消耗铜离子，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；
5
6
7
8
1
2
3
4
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错误。
5
6
7
8
1
2
3
4
8.(2022·浙江1月选考，21)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极)和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，
pH与电池的电动势E存在关系：pH＝　　　 。
5
6
7
8
1
2
3
4
下列说法正确的是
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势
　低，则该电极反应式为：
　AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－
　(0.1 mol·L－1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未
　知溶液的pH
D.pH计工作时，电能转化为化学能
5
6
7
8
√
1
2
3
4
如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；
5
6
7
8
1
2
3
4
pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。
5
6
7
8
考向预测
03
1
2
3
4
5
6
7
1.钠离子电池易获取，正负极材料均采用铝箔(可减少铜箔用量)，因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。现有一种正极材料为KFe2(CN)6，固体电解质为Na3PS4，负极材料为Na2Ti3O7的钠离子电池。下列有关叙述错误的是
A.正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为＋2、＋3
B.放电时，正极可能发生　　　　＋e－===
　
C.放电时，电子从负极流经固体电解质到达正极
D.充电时，阴极发生还原反应，并且Na＋增多
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
7
钾离子呈＋1价、CN－为－1价，化合物中元素的正负化合价代数和为0，则正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为＋2、＋3，A正确；
8
9
10
放电时，电子从负极流经外电路到达正极，电子不流经固体电解质，C不正确；
充电时，阴极发生还原反应，阳离子向阴极移动，则Na＋增多，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
2.一种新型Na-CaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.放电时，电极N是负极
B.充电时，Na＋通过钠离子交换膜向M极
　移动
C.放电时，N极电极反应为2CaFeO2.5＋O2－－2e－===2CaFeO3
D.充电时，每生成1 mol Na，有机电解质的整体质量减小23 g
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
从图示装置可看出，Na-CaFeO3可充
电电池放电时，Na失电子生成Na＋，
所以Na电极为负极，发生氧化反应，
生成的Na＋通过钠离子交换膜移向右
侧，右侧CaFeO3电极作正极，A错误；
充电时，Na＋通过钠离子交换膜向阴极(M极)移动，B正确；
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
放电时，N极CaFeO3转化为CaFeO2.5，
发生还原反应，其电极反应为2CaFeO3
＋2e－===2CaFeO2.5＋O2－，C错误；
充电时，每生成1 mol Na，同时也会有
0.5 mol O2－消耗，所以有机电解质的整体质量减小23 g＋0.5 mol×
16 g·mol－1＝31 g，D错误。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
3.科学家发明了一种Mg-PbO2电池，电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH，通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知：a>b)，装置如图，下列说法不正确的是
A.Na＋通过M膜移向B区，离子交换膜N为阴离
　子交换膜
B.B区的电解质浓度逐渐减小
C.放电时，Mg电极反应为Mg＋2OH－－2e－
　===Mg(OH)2
D.消耗2.4 g Mg时，C区电解质溶液减少16.0 g
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
由题图可知，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应式为Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2，A区溶液中氢氧根离子浓度减小，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，二氧化铅电极为正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2＋4H＋＋　　＋2e－===PbSO4＋2H2O，C区溶液中消耗氢离子和硫酸根离子的物质的量之比为4∶1，
C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜N进
入B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大，故
A、C正确，B错误；
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
原电池工作时，消耗2.4 g镁时，转移电子 　　×2＝0.2 mol，C区消耗0.4 mol氢离子、0.1 mol硫酸根离子，同时有0.1 mol硫酸根离子移向B区，相当于溶液中减少0.2 mol硫酸，同时生成0.2 mol水，则C区实际减少质量为0.2 mol×98 g·mol－1－0.2 mol×18 g·mol－1＝16.0 g，故D正确。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
4.基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是
A.该电池可采用含有K＋的水溶液或有机
　物为电解质溶液
B.放电时，电子的移动方向：电极b→隔
　膜→电极a
C.充电时，阴极区可能发生的反应有xK2S3－(2x－6)e－===　　＋2xK＋
D.充电时，电路中转移2 mol电子时，阴极质量减少78 g
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
充电时，阴极反应式为K＋＋e－===K，电路中转移2 mol电子时，生成2 mol K，负极质量增加2 mol×39 g·mol－1＝78 g，D错误。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
5.我国某公司开发的“刀片电池”外观上类似普通干电池，但内部结构看上去像一堆排列整齐的裁纸刀，每一个刀片里又被分成很多个容纳腔，每个容纳腔里都包含一个电芯，整个刀片是由多个极芯串联而成的模组。该电池本质上还是磷酸铁锂电池，电池的总反应方程式为LiM1－xFexPO4＋6C　　　 M1－xFexPO4＋LiC6，其装置工作原理如图所示。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
下列说法错误的是
A.该电池工作时，负极的电极反应式为
　LiM1－x FexPO4－e－===M1－xFexPO4＋Li＋
B.该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，
　在充电时，阳离子由左向右移动
C.该电池充电时阴极的电极反应式为Li＋＋6C＋e－===LiC6
D.刀片电池可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
根据电池装置图知，该电池工作时，石墨为
负极，电极反应式为LiC6－e－===Li＋＋6C，
磷酸铁锂为正极，电极反应式为M1－xFexPO4
＋e－＋Li＋===LiM1－xFexPO4，A错误；
充电时，石墨电极与电源负极相连，作阴极，电极反应为Li＋＋6C＋e－===LiC6，需结合Li＋，阳极电极反应为LiM1－xFexPO4 －e－===M1－xFexPO4＋Li＋，释放出Li＋，该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电时，阳离子由阳极移向阴极即由左向右移动，B、C正确；
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
由题干信息可知，刀片电池是一种新型的可充电电池，故可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源，D正确。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
6.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，下列说法正确的是
A.铜电极Ⅰ上发生氧化反应
B.Cu2＋从左极室透过隔膜移向右极室
C.电池工作一段时间后，右极室CuSO4
　浓度增大
D.该电池工作时，电能转化为化学能
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
根据题意可知，铜电极Ⅰ附近
CuSO4浓度高，发生的反应是Cu2＋
＋2e－===Cu，是还原反应，A错误；
当两极室离子浓度相等时放电完成，
说明左侧硫酸铜浓度要降低，右侧硫酸铜浓度要升高，直至左右两侧硫酸铜浓度相等，则隔膜应为阴离子交换膜，硫酸根离子从左侧移向右侧，B错误；
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
铜电极Ⅱ附近CuSO4浓度低，发生
的反应是Cu－2e－===Cu2＋，硫酸
根离子从左侧移向右侧，导致右极
室CuSO4浓度增大，C正确；
该电池工作时，化学能转化为电能，D错误。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
7.物质有从浓度大的区域向浓度小的区域扩散的趋势，利用该趋势可设计浓差电池。如图所示装置可测定氧气的含量，参比侧通入纯氧，测量侧气压调节到与参比侧相同，接通电路，通过电势差大小可测出测量侧气体的含氧量。下列说法不正确的是
A.参比侧为正极
B.负极的电极反应式为2O2－－4e－===O2
C.测量侧处于封闭环境时，初期的读数比较准确
D.相同压强下，电势差越大，测量侧气体中含氧
　量越高
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
由题给信息可知，参比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－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，测量
侧的铂电极为负极，氧离子在负极失去电子发
生氧化反应生成氧气，电极反应式为2O2－－4e－
===O2，相同压强下，测量侧气体中氧气含量越低，浓差电池的电势差越大。由分析可知，参比侧的铂电极为浓差电池的正极，故A正确；
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
由分析可知，测量侧的铂电极为负极，氧离
子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，故B正确；
测量侧生成氧气，测量侧处于封闭环境时，
初期的读数与测量侧气体中含氧量有关，后
期因为氧气的生成导致读数与测量侧气体中含氧量相差很大，所以初期的读数比较准确，故C正确；
相同压强下，测量侧气体中氧气含量越低，浓差电池的电势差越大，故D错误。
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8.浓差电池是由于电池中存在浓度差而产生的。锂离子浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列说法不正确的是
A.若Y电极材料为铁，也能实现如图
　转化
B.浓缩海水中锂离子浓度大于左侧
　LiCl溶液中的锂离子浓度
C.X电极的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D.右侧生成1 mol Cl2时，左侧Li＋增加2 mol
√
8
9
10
1
2
3
4
5
6
Y电极是该电池的负极，若材料为
铁，铁比Cl－更易失去电子，故不
能实现图示转化，A不正确；
浓缩海水中锂离子通过离子导电体
进入左槽，左槽加入的是稀盐酸，
故浓缩海水中锂离子浓度大于左侧LiCl溶液中的锂离子浓度，B正确；
X电极为该电池正极，反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
右侧生成1 mol Cl2时，转移2 mol电子，有2 mol Li＋通过离子导电体，故左侧Li＋增加2 mol，D正确。
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
9.某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是
A.Cu(2)极发生还原反应
B.Cu(1)极附近Cu2＋通过膜1向右迁移
C.放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)
　理论上保持不变
D.当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1 mol·L－1时，该电池停止放电
7
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
铜(1)极附近硫酸铜溶液浓度大于铜(2)极，故铜(1)极的电解质浓度降低[即铜(1)极为正极]，铜(2)极为负极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，A项错误；
7
8
9
10
铜(1)极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，为了维持电荷平衡，
通过膜1向右迁移，B项错误；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
理论上两膜之间的硫酸铜浓度基本保持不变，C项正确；
理论上正、负两极硫酸铜溶液浓度均为0.55 mol·L－1时，该电池停止放电，D项错误。
1
2
3
4
5
6
10.一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过Cl－和Na＋，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是
A.a电极为电池的正极，电极反应为
　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B.A为阴离子交换膜，C为阳离子交
　换膜
C.阳极(负极)隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持
D.该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值
7
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
b电极电子流出，b为电池的负极，a电极为电池的正极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；
钠离子向a电极方向移动，氯离子
7
8
9
10
向b电极方向移动，所以A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜，B项正确；
1
2
3
4
5
6
阳极(负极)隔室中氯离子发生氧化反应，保持溶液中的电荷守恒，C项正确；
电极产物是化工产品，有较高经济价值，D项错误。
7
8
9
10
本课结束