第39讲 新型化学电源分类突破
[复习目标] 1.熟悉常考新型化学电源的类型及考查方式。2.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。
类型一 锂电池
1.(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Li2O22Li+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
2.(2024·福建，9)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是( )
A.交换膜为阴离子交换膜
B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液
C.理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol Li
D.放电时总反应：6Li+N2+4CF3SO2Cl2(CF3SO2)2NLi+4LiCl
类型二 打破思维定势的浓差电池
3.(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。下列说法错误的是( )
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
4.(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=。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
(1)浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强。
(2)“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”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
类型三 基于废物利用的微生物燃料电池
5.(2025·江西上饶模拟)利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )
A.X电极是负极
B.Y电极上的反应式：Cm-4me-mCO2↑+(n-2m)H2O+4mH+
C.H+由左向右移动
D.有1 mol CO2生成时，消耗1 mol MnO2
6.(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
类型四 太阳能转化电池
7.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该装置的总反应为H2SH2+S
B.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”
C.a极上发生的电极反应为Fe2+-e-Fe3+
D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
8.一种光照充电电池结构如图所示，充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，在空穴作用下NaI转化为NaI3。下列说法正确的是( )
A.充电过程中，光能最终转化为电能
B.充电效率只与光照产生的电子量有关
C.放电时，电极M为正极，电极反应为+6e-4S2-
D.放电时N电极室增加2 mol离子，理论上外电路转移1 mol电子
类型五 液流储能电池
9.(2024·四川雅安模拟预测)一种新型铁 铬液流电池的工作原理如图所示，已知Cr2+的还原性比Fe2+强，下列说法正确的是( )
A.放电时，电极a为正极
B.放电时，当电路中通过2 mol电子时，Ⅱ区质量净增2 g
C.充电时，阳极反应式为Cr2+-e-Cr3+
D.隔膜应选用阴离子交换膜
10.(2022·辽宁，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )
A.放电时负极反应：Na3Ti2-2e-+2Na+
B.放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2
D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大
复杂载体电极反应分析的一般思路
在二次电池中，复杂的电极反应物和产物多为难溶物质，附着在导电的惰性材料上用作电极。分析电极组成时，常把惰性物质元素的化合价看成0价，仅起导电作用，不参与电极反应。例如：充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e-MH+OH-。MH看成是M吸附H，其中M看成0价，反应H(+1)得到电子还原成(0价)H，而不是以简化问题。由于石墨烯具有稳定、导电性好和比表面积大的优点，常用作气体吸附或离子电池的载体电极。用载体电极分析的事例比较常见，例如某锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2，LixC中的C也可以看成载体电极，反应前后元素化合价都为0价。用载体电极的思想分析反应，常可以使问题简单化，如：3LiFePO4+Li4Ti5O12Li7Ti5O12+3FePO4，把FePO4、Li4Ti5O12分别看成一个整体A、B分析：3LiA+BLi3B+3A。
答案精析
1.C 2.D
3.B [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；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。]
4.C [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；pH与电池的电动势E存在关系：pH=，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH=，则分别测定含已知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，C正确；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.B
6.B [由题图可知，a极为负极，b极为正极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol电子通过时，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极反应：CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+，正极反应：2H++2e-H2↑，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，A、D项正确。]
7.D 8.D
9.A [已知Cr2+的还原性强于Fe2+，故放电时，Cr2+失电子生成Cr3+，此时电极b为负极，电极a为正极，A正确；放电时，电极b为负极，电极a为正极，则氢离子向Ⅰ区移动，Ⅱ区质量减小，B错误；充电时，电极a为阳极，阳极上Fe2+失电子生成Fe3+，电极反应式为Fe2+-e-Fe3+，C错误；从图中可知，氢离子通过隔膜在Ⅰ区和Ⅱ区之间移动，因此隔膜为阳离子交换膜，D错误。]
10.A [放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：-2e-NaTi2+2Na+，故A正确；放电时，阴离子移向负极，则放电时Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；正极电极反应：Cl2+2e-2Cl-，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极电极反应：2Cl--2e-Cl2 ↑，消耗氯离子，阴极消耗Na+，NaCl溶液浓度减小，故D错误。](共68张PPT)
化学
大
一
轮
复
习
第九章 第39讲
新型化学电源分类突破
复习目标
1.熟悉常考新型化学电源的类型及考查方式。
2.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。
类型一 锂电池
1.(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
√
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。
2.(2024·福建，9)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是
A.交换膜为阴离子交换膜
B.电解质溶液可替换为LiCl水溶液
C.理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol Li
D.放电时总反应：6Li+N2+4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi+4LiCl
√
由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极，负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧，A错误；
锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能替换为LiCl水溶液，B错误；
充电过程中LiCl失去电子发生氧化反应产生Cl2：2Cl--2e-===Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂单质：Li++e-===Li，则理论上每生成1 mol Cl2，同时生成2 mol Li，C错误。
类型二 打破思维定势的浓差电池
3.(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。下列说法错误的是
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
√
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；
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。
4.(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=。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
√
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；
pH与电池的电动势E存在关系：pH=
，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；
pH与电池的电动势E存在关系：pH=，则分别测定含已知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，C正确；
pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。
(1)浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强。
(2)“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”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。
类型三 基于废物利用的微生物燃料电池
5.(2025·江西上饶模拟)利用某新型微生物电池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是
A.X电极是负极
B.Y电极上的反应式：Cm-4me-===
mCO2↑+(n-2m)H2O+4mH+
C.H+由左向右移动
D.有1 mol CO2生成时，消耗1 mol MnO2
√
根据装置图，X电极上MnO2转化成Mn2+，化合价降低，发生还原反应，X电极是正极，A错误；
Y电极为负极，Cm(H2O)n中C的平均化合价由0价升高为+4价，电极反应式为Cm(H2O)n-4me-
===mCO2↑+(n-2m)H2O+4mH+，B正确；
根据原电池工作原理，阳离子由负极向正极移动，即H+由右向左移动，C错误；
正极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，建立关系式为2mMnO2~
4me-~mCO2，则有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。
6.(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除
盐58.5 g
D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
√
由题图可知，a极为负极，b极为正极，则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；
电路中有1 mol电子通过时，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，
1 mol氯离子移向负极，C项正确；
负极反应：CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+，正极反应：2H++2e-===H2↑，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，A、D项正确。
类型四 太阳能转化电池
7.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是
A.该装置的总反应为H2S H2+S
B.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能”
C.a极上发生的电极反应为Fe2+-e-===Fe3+
D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
√
该装置发生的有关反应为H2S+2Fe3+===2H++S+
2Fe2+(a极区)、Fe2+-e-===Fe3+(a极)、2H++2e-===
H2(b极)，结合反应条件得到总反应：H2S H2+S，A、C正确；
该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；
a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3+高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2+，第二步是还原性的Fe2+在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3+，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3+和Fe2+的溶液，D错误。
8.一种光照充电电池结构如图所示，充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，在空穴作用下NaI转化为NaI3。下列说法正确的是
A.充电过程中，光能最终转化为电能
B.充电效率只与光照产生的电子量有关
C.放电时，电极M为正极，电极反应为
+6e-===4S2-
D.放电时N电极室增加2 mol离子，理论
上外电路转移1 mol电子
√
充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，在空穴作用下NaI转化为NaI3，发生氧化反应，则电极M充电时作阴极，放电时作负极，电极N放电时作正极。充
电过程中，光能最终转化为化学能，故A错误；
据分析可知，放电时，电极M为负极，电极反应为4S2- -6e-===，故C错误；
放电时电极N作正极，电极反应是+2e-===3I-，理论上当外电路转移1 mol
电子，有1 mol Na+从M电极室移向N电极室，所以N电极室共增加2 mol离子，故D正确。
类型五 液流储能电池
9.(2024·四川雅安模拟预测)一种新型铁 铬液流电池的工作原理如图所示，已知Cr2+的还原性比Fe2+强，下列说法正确的是
A.放电时，电极a为正极
B.放电时，当电路中通过2 mol电子时，
Ⅱ区质量净增2 g
C.充电时，阳极反应式为Cr2+-e-===Cr3+
D.隔膜应选用阴离子交换膜
√
已知Cr2+的还原性强于Fe2+，故放电时，Cr2+失电子生成Cr3+，此时电极b为负极，电极a为正极，A正确；
放电时，电极b为负极，电极a为正极，则氢离子向Ⅰ区移动，Ⅱ区质量减小，B错误；
充电时，电极a为阳极，阳极上Fe2+失电子生成Fe3+，电极反应式为Fe2+-e-===Fe3+，C错误；
从图中可知，氢离子通过隔膜在Ⅰ区和Ⅱ区之间移动，因此隔膜为阳离子交换膜，D错误。
10.(2022·辽宁，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A.放电时负极反应：Na3Ti2-2e-===
NaTi2+2Na+
B.放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中
迁移
C.放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2
D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大
√
放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：-2e-===NaTi2
+2Na+，故A正确；
放电时，阴离子移向负极，则放电时Cl-
透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；
正极电极反应：Cl2+2e-===2Cl-，放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；
充电过程中，阳极电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑，消耗氯离子，阴极消耗Na+，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
复杂载体电极反应分析的一般思路
在二次电池中，复杂的电极反应物和产物多为难溶物质，附着在导电的惰性材料上用作电极。分析电极组成时，常把惰性物质元素的化合价看成0价，仅起导电作用，不参与电极反应。例如：充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e-===MH+OH-。MH看成是M吸附H，其中M看成0价，反应H(+1)得到电子还原成(0价)H，而不是以简化问题。由于石墨烯具有稳定、导电性好和比表面积大的优点，常用作气体吸附或离子电池的载体电极。
用载体电极分析的事例比较常见，例如某锂离子电池的总反应
为LixC+Li1-xCoO2 C+LiCoO2，LixC中的C也可以看成载体
电极，反应前后元素化合价都为0价。用载体电极的思想分析
反应，常可以使问题简单化，如：3LiFePO4+Li4Ti5O12
Li7Ti5O12+3FePO4，把FePO4、Li4Ti5O12分别看成一个整体A、
B分析：3LiA+B Li3B+3A。
KESHIJINGLIAN
课时精练
对一对
答案
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D B C B B C A
题号 9 10 11 12 13 14
答案 A D B B A B
答案
1
2
3
4
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15.
不变 18
16
16.
(1)阳 (2)N+2O2===N+H2O+2H+ (3)26
1.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)+
2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉
积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
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答案
该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；
根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)，B正确；
放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)，C正确；
电池放电过程中，OH-通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。
16
2.科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是
A.放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电
子为2 mol
C.充电时，电池总反应为2Zn(OH===2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D.充电时，阳极溶液中OH-浓度升高
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答案
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答案
由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，A项正确；
放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH时，转移电子为2 mol，B项正确；
由装置示意图可知充电时阳极产生O2，阴极产生Zn，C项正确；
充电时阳极上发生反应：2H2O-4e-===4H++O2↑，OH-浓度降低，D项错误。
16
3.(2020·全国卷Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-===V+2B(OH+
4H2O。
该电池工作时，下列说法错误的是
A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)
O2参与反应
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O===+4V
D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
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答案
根据VB2电极发生的反应：VB2+16OH--11e-===
V+2B(OH+4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O
===4OH-，所以电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O===8B(OH+4V，C正确；
负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；
负极区消耗OH-，溶液的pH降低，正极区生成OH-，溶液的pH升高，B错误。
16
4.浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上电渗析法实现海水(用氯化钠溶液代替)淡化的装置如图所示。下列说法错误的是
A.S向Cu(1)极区域迁移
B.C(2)极发生还原反应
C.膜1为阳离子交换膜
D.C(2)极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑
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为使交换膜两侧硫酸铜溶液的浓度相等，即阴离子交换膜左侧溶液中c(CuSO4)增大，右侧溶液中c(CuSO4)减小，又因为只允许阴离
子迁移，故Cu(l)电极溶解，c(Cu2+)增大，Cu(2)电极上析出铜，c(Cu2+)减小，即Cu(1)极为负极，发生氧化反应：Cu-2e-===Cu2+，Cu(2)极为正极，发生还原反应：Cu2++2e-===Cu，由阴离子交换膜右侧向左侧迁移。
16
5.(2024·武汉一模)一种微生物燃料电池可将醋酸盐作为燃料转化为对环境友好的产物，其原理如图所示。双极膜间的H2O解离为H+和OH-并分别向两极迁移。
下列说法错误的是
A.电极b的电势高于电极a的电势
B.电池工作时，双极膜中H+向电极a迁移
C.电极a的反应为CH3COO--8e-+2H2O===
2CO2↑+7H+
D.理论上，消耗的醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1∶2
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醋酸盐中的碳元素化合价升高，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+，电极b为电池的正极，电极反应式为Fe3++e-=== Fe2+，据此分析回答。由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，正极的
电势高于负极的电势，故A项正确；
阳离子向原电池的正极迁移，则电池工作时，双极膜中H+向电极b迁移，故B项错误；
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根据电极反应式：CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑
+7H+，消耗1 mol CH3COO-，转移8 mol电子；根据4Fe2++4H++O2===4Fe3++2H2O，消耗1 mol O2转移4 mol电子，当转移8 mol电子时，消耗2 mol O2，则消耗醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1∶2，故D项正确。
16
6.(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是
A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B.放电时，外电路通过a mol电子时，
LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
D.电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2 Si+LiCoO2
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由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；
放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+，B说法不正确；
放电时，电极B为正极，发生还原反应，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2，C说法正确；
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电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li+，正极上Li1-xCoO2得到电子和Li+转化为LiCoO2，故电池
总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2
Si+LiCoO2，D说法正确。
16
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
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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；
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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。
16
8.(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
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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。
16
9.(2024·湖南衡阳模拟)某大学研究团队推出一种新型Zn NO2电池。该电池能有效地捕获NO2，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是
A.d极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.消耗1 mol Zn，则生成1 mol N
C.c极的电极反应为N-6e-+7H+===NH3+2H2O
D.有1 mol O2生成时，理论上能得到约15 L NH3
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由图可知，锌失去电子发生氧化反应，a极为负极，与a极相连的c极为阴极，b极上NO2得到电子变为，b极为正极，与b极相连的d极为阳极。d极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+，故A项正确；
1 mol锌失去2 mol电子变成锌离子，则有2 mol NO2得到2 mol电子，生成2 mol N，故B项错误；
c极为阴极，N得到电子转化为NH3，电极反应为N+6e-+7H+===NH3+2H2O，故C项错误；
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根据电极反应式：2H2O-4e-===O2↑+4H+，N+6e-+7H+===NH3+2H2O，生成1 mol O2时，电路中转移4 mol e-，理论上能得到 mol NH3，标准状况下的体积为 mol×
22.4 L·mol-1≈15 L，选项中并未说明是标准状况下，此时无法计算NH3的体积，故D项错误。
16
10.(2024·广东模拟)电致变色材料在飞机的舷窗上广泛应用，一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，可以有效阻碍强光射入。下列说法正确的是
A.接通电源后，电子从电源流入a极
B.接通电源后，当电路中转移1 mol电子，
a极质量增加7 g
C.以此为电源电解精炼铜，则此装置中有
2 mol Li+移动时，精炼池的阳极减轻64 g
D.接用电器时，b极发生反应：Li7Ti5O12-3e-===Li4Ti5O12+3Li+
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接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，说明a电极由透明的LiFePO4转化为FePO4，电极反应式为LiFePO4-e-===FePO4+Li+，发生氧化反应，则a电极为阳极，接电源正极，b
电极为阴极，接电源负极，发生还原反应，电极反应式为Li4Ti5O12+3e-+3Li+===Li7Ti5O12，据此作答。接通电源后形成电解池，a电极为阳极，b电极为阴极，电子从a极流入电源(或从电源流入b极)，A错误；
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接通电源后形成电解池，a极为阳极，电极反应式为LiFePO4-e-===FePO4+Li+，当电路中转移1 mol电子，a极产生的1 mol Li+移动到b极，则a极质量减少7 g，B错误；
以此为电源电解精炼铜，有2 mol Li+移动时，反应中转移了2 mol电子，但精炼铜时，阳极(粗铜)中含有的Zn、Fe等杂质会先放电，因此阳极质量减轻不一定为64 g，C错误；
接用电器时形成原电池，b极为负极，电极反应式为Li7Ti5O12-3e-===Li4Ti5O12+3Li+，D正确。
16
11.如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是
A.该电池工作时不发生氧化还原反应
B.放电时，负极的反应为Na15Sn4-15e-===15Na++4Sn
C.充电时，Na+会被吸附进入过渡金属氧化物层
D.充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极
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该电池放电时，是原电池工作原理，充电时，是电解池工作原理，无论是放电还是充电均发生了氧化还原反应，故A错误；
放电时，负极上钠锡合金(Na15Sn4)失电子发生氧化反应生成钠离子和锡，故B正确；
充电时，是电解池工作原理，Na+会向阴极移动，会脱离过渡金属氧化物层，故C错误；
充电时，b极接电源的负极，a极接电源的正极，故D错误。
16
12.(2024·西安模拟)我国科学家报道了一种低成本高储能液流电池，其工作原理如图。下列说法错误的是
A.电极M为正极
B.离子交换膜应选用阳离子交换膜
C.电极N上发生反应的电极反应为
Na1+xTi2(PO4)3-xe-===NaTi2(PO4)3+xNa+
D.理论上N电极质量减少23 g，电路中转移的电子数目为NA
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由浓稀溶液变化分析可知电极M为正极，碘单质在M极上发生还原反应得电子生成I-，A项正确；
离子交换膜应选用阴离子交换膜，使正极区生成的I-向负极区移动，B项错误；
根据电极反应原理判断负极(电极N)上发生氧化反应，电极反应式为Na1+xTi2(PO4)3-xe-===NaTi2(PO4)3+xNa+，C项正确；
根据得失电子守恒可知理论上N电极质量减少23 g，即生成1 mol Na+，电路中转移的电子数目为NA，D项正确。
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13.碱性混合多硫化物 空气液流电池具有成本低、性能稳定等优点，结构如图所示。
下列说法不正确的是
A.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子
交换膜
B.放电时，左侧室中含的多硫电解质增多
C.充电时发生反应的离子方程式为4OH-+2 4+O2↑+2H2O
D.放电时，每消耗1 mol O2，Ⅲ室溶液的质量减少36 g
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放电时，通入氧气的电极为正极，即电极B为正极，电极A为负极，负极上，充电时，电极A为阴极，，电极B为阳极。从图
中可知，Ⅱ室内存在钠离子和氢氧根离子，放电时，电极A为负极，钠离子从电极A向电极B移动，钠离子能通过膜a，说明膜a为阳离子交换膜，同理放电时正极上氧气得电子生成氢氧根离子，氢氧根离子从电极B向电极A移动，氢氧根离子能通过膜b，说明膜b为阴离子交换膜，A错误；
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放电时左侧室内，电极反应式为2-2e-===
的多硫电解质增多，B正确；
充电时阴极上，阳极上
氢氧根离子失电子生成氧气，总反应为4OH-+2 4+O2↑+2H2O，C正确；
放电时，电极B的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，消耗1 mol氧气，生成
4 mol氢氧根离子，这4 mol氢氧根离子通过膜b进入Ⅱ室，Ⅲ室溶液减少的质量为4 mol×17 g·mol-1-1 mol×32 g·mol-1=36 g，D正确。
16
14.(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
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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，
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答案
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。
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答案
15.减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用。科学家利用如图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸)，该装置工作时，导线中通过2 mol电子后，假定溶液体积不变，M极电解质溶液的pH
(填“增大”“减小”或“不变”)，N极电解质溶液变化的质量Δm= g。
不变
18
16
由题图可知，电子由M极流向N极，说明M极为负极，电极反应式为2H2O-4e-===O2+4H+；N极为正极，电极反应式为CO2+2H++2e-===CO+
H2O。导线中通过2 mol电子后，则负极产生2 mol
H+，此时有2 mol H+通过质子交换膜移向N极，即M极电解质溶液中H+的量不变，电解质溶液的pH不变；由正极的电极反应式可知，每转移
2 mol电子，N极电解质溶液中增加1 mol H2O，则Δm=18 g。
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答案
16.双阴极微生物燃料电池处理含N的废水的工作原理如图(a)所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图(b)所示。
(1)Y离子交换膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
阳
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答案
(2)Ⅲ室中除了O2→H2O，主要发生的反应还有_______________________
(用离子方程式表示)。
(3)生成3.5 g N2，理论上需要消耗 g O2。
N+2O2===N+H2O
+2H+
26
16第九章 第39练 新型化学电源分类突破
分值：100分
(选择题1~14题，每小题6分，共84分)
1.(2019·全国卷Ⅲ，13)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是( )
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
2.科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A.放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol
C.充电时，电池总反应为2Zn(OH===2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D.充电时，阳极溶液中OH-浓度升高
3.(2020·全国卷Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-===V+2B(OH+4H2O。
该电池工作时，下列说法错误的是( )
A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O===+4V
D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
4.浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上电渗析法实现海水(用氯化钠溶液代替)淡化的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.S向Cu(1)极区域迁移
B.C(2)极发生还原反应
C.膜1为阳离子交换膜
D.C(2)极反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑
5.(2024·武汉一模)一种微生物燃料电池可将醋酸盐作为燃料转化为对环境友好的产物，其原理如图所示。双极膜间的H2O解离为H+和OH-并分别向两极迁移。
下列说法错误的是( )
A.电极b的电势高于电极a的电势
B.电池工作时，双极膜中H+向电极a迁移
C.电极a的反应为CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+
D.理论上，消耗的醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1∶2
6.(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B.放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
D.电池总反应可表示为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2
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
8.(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
9.(2024·湖南衡阳模拟)某大学研究团队推出一种新型Zn NO2电池。该电池能有效地捕获NO2，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.d极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.消耗1 mol Zn，则生成1 mol N
C.c极的电极反应为N-6e-+7H+===NH3+2H2O
D.有1 mol O2生成时，理论上能得到约15 L NH3
10.(2024·广东模拟)电致变色材料在飞机的舷窗上广泛应用，一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，可以有效阻碍强光射入。下列说法正确的是( )
A.接通电源后，电子从电源流入a极
B.接通电源后，当电路中转移1 mol电子，a极质量增加7 g
C.以此为电源电解精炼铜，则此装置中有2 mol Li+移动时，精炼池的阳极减轻64 g
D.接用电器时，b极发生反应：Li7Ti5O12-3e-===Li4Ti5O12+3Li+
11.如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是( )
A.该电池工作时不发生氧化还原反应
B.放电时，负极的反应为Na15Sn4-15e-===15Na++4Sn
C.充电时，Na+会被吸附进入过渡金属氧化物层
D.充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极
12.(2024·西安模拟)我国科学家报道了一种低成本高储能液流电池，其工作原理如图。下列说法错误的是( )
A.电极M为正极
B.离子交换膜应选用阳离子交换膜
C.电极N上发生反应的电极反应为Na1+xTi2(PO4)3-xe-===NaTi2(PO4)3+xNa+
D.理论上N电极质量减少23 g，电路中转移的电子数目为NA
13.碱性混合多硫化物 空气液流电池具有成本低、性能稳定等优点，结构如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B.放电时，左侧室中含的多硫电解质增多
C.充电时发生反应的离子方程式为4OH-+24+O2↑+2H2O
D.放电时，每消耗1 mol O2，Ⅲ室溶液的质量减少36 g
14.(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
15.(7分)减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用。科学家利用如图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸)，该装置工作时，导线中通过2 mol电子后，假定溶液体积不变，M极电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，N极电解质溶液变化的质量Δm= g。
16.(9分)双阴极微生物燃料电池处理含N的废水的工作原理如图(a)所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图(b)所示。
(1)Y离子交换膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
(2)Ⅲ室中除了O2→H2O，主要发生的反应还有 (用离子方程式表示)。
(3)生成3.5 g N2，理论上需要消耗 g O2。
答案精析
1.D 2.D
3.B [根据VB2电极发生的反应：VB2+16OH--11e-V+2B(OH+4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-，所以电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH+4V，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH-，溶液的pH降低，正极区生成OH-，溶液的pH升高，B错误。]
4.C
5.B [醋酸盐中的碳元素化合价升高，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+，电极b为电池的正极，电极反应式为Fe3++e- Fe2+，据此分析回答。由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，正极的电势高于负极的电势，故A项正确；阳离子向原电池的正极迁移，则电池工作时，双极膜中H+向电极b迁移，故B项错误；根据电极反应式：CH3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+，消耗1 mol CH3COO-，转移8 mol电子；根据4Fe2++4H++O24Fe3++2H2O，消耗1 mol O2转移4 mol电子，当转移8 mol电子时，消耗2 mol O2，则消耗醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1∶2，故D项正确。]
6.B
7.C [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+MgMgC2O4，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+MgMgC2O4可知，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。]
8.A [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.A
10.D [接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，说明a电极由透明的LiFePO4转化为FePO4，电极反应式为LiFePO4-e-FePO4+Li+，发生氧化反应，则a电极为阳极，接电源正极，b电极为阴极，接电源负极，发生还原反应，电极反应式为Li4Ti5O12+3e-+3Li+Li7Ti5O12，据此作答。接通电源后形成电解池，a电极为阳极，b电极为阴极，电子从a极流入电源(或从电源流入b极)，A错误；接通电源后形成电解池，a极为阳极，电极反应式为LiFePO4-e-FePO4+Li+，当电路中转移1 mol电子，a极产生的1 mol Li+移动到b极，则a极质量减少7 g，B错误；以此为电源电解精炼铜，有2 mol Li+移动时，反应中转移了2 mol电子，但精炼铜时，阳极(粗铜)中含有的Zn、Fe等杂质会先放电，因此阳极质量减轻不一定为64 g，C错误；接用电器时形成原电池，b极为负极，电极反应式为Li7Ti5O12-3e-Li4Ti5O12+3Li+，D正确。]
11.B
12.B [由浓稀溶液变化分析可知电极M为正极，碘单质在M极上发生还原反应得电子生成I-，A项正确；离子交换膜应选用阴离子交换膜，使正极区生成的I-向负极区移动，B项错误；根据电极反应原理判断负极(电极N)上发生氧化反应，电极反应式为Na1+xTi2(PO4)3-xe-NaTi2(PO4)3+xNa+，C项正确；根据得失电子守恒可知理论上N电极质量减少23 g，即生成1 mol Na+，电路中转移的电子数目为NA，D项正确。]
13.A [放电时，通入氧气的电极为正极，即电极B为正极，电极A为负极，负极上失电子生成，充电时，电极A为阴极，得电子生成，电极B为阳极。从图中可知，Ⅱ室内存在钠离子和氢氧根离子，放电时，电极A为负极，钠离子从电极A向电极B移动，钠离子能通过膜a，说明膜a为阳离子交换膜，同理放电时正极上氧气得电子生成氢氧根离子，氢氧根离子从电极B向电极A移动，氢氧根离子能通过膜b，说明膜b为阴离子交换膜，A错误；放电时左侧室内失电子生成，电极反应式为2-2e-，因此左侧室内含的多硫电解质增多，B正确；充电时阴极上得电子生成，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，总反应为4OH-+24+O2↑+2H2O，C正确；放电时，电极B的反应为O2+4e-+2H2O4OH-，消耗1 mol氧气，生成4 mol氢氧根离子，这4 mol氢氧根离子通过膜b进入Ⅱ室，Ⅲ室溶液减少的质量为4 mol×17 g·mol-1-1 mol×32 g·mol-1=36 g，D正确。]
14.B
15.不变 18
解析 由题图可知，电子由M极流向N极，说明M极为负极，电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+；N极为正极，电极反应式为CO2+2H++2e-CO+H2O。导线中通过2 mol电子后，则负极产生2 mol H+，此时有2 mol H+通过质子交换膜移向N极，即M极电解质溶液中H+的量不变，电解质溶液的pH不变；由正极的电极反应式可知，每转移2 mol电子，N极电解质溶液中增加1 mol H2O，则Δm=18 g。
16.(1)阳 (2)N+2O2N+H2O+2H+ (3)26
