第35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及电池反应方程式。
类型一 微生物燃料电池
1.(2025·辽宁瓦房店检测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.该电池在高温条件下效率更高
B.电子从b流出，经外电路流向a
C.HS－在硫氧化菌作用下转化为S的反应是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋
D.该电池正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－
答案：C
解析：由题图可知，硫酸盐还原菌可将S还原为HS－，而硫氧化菌可将HS－氧化为S，a为负极，电极反应式是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋，正极b上O2得电子发生还原反应：4H＋＋O2＋4e－2H2O。高温条件下微生物会死亡，该电池不能正常工作，故A错误；在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，因此电子从a极流出，经外电路流向b极，故B错误；负极a上HS－在硫氧化菌作用下转化为S，失电子发生氧化反应，负极反应式是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋，故C正确；正极b上O2得电子发生还原反应，正极反应式为4H＋＋O2＋4e－2H2O，故D错误。
2.(2020·山东卷)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
答案：B
解析：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。
微生物燃料电池 利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
类型二 固体电解质电池
3.以硝酸盐为离子导体的Na-O2电池装置与其某一电极M附近的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.镍电极上发生还原反应
B.M的电极反应为4Na＋＋O2＋2N＋2e－4NaNO2
C.Na2O是该过程中的中间产物
D.固体电解质能起到隔绝空气的作用
答案：B
解析：金属钠为活泼金属，作负极，镍电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，故A正确；由题给原理图可知，Na2O属于该过程中的中间产物，故C正确；固体电解质能够防止钠直接与氧气反应，能起到隔绝空气的作用，故D正确。
4.固体电解质是具有与强电解质水溶液相当的导电性的一类无机物，一种以RbAg4I5晶体为固体电解质的气体含量测定传感器如图所示，固体电解质内迁移的离子为Ag＋，氧气气流通过该传感器时，O2可以透过聚四氟乙烯膜进入体系，通过电位计的变化可测得O2的含量。下列说法正确的是( )
学生用书 第202页
A.银电极为正极，多孔石墨电极为负极
B.O2透过聚四氟乙烯膜后与AlI3反应生成I2
C.银电极的电极反应为Ag＋＋e－Ag
D.当传感器内迁移2 mol Ag＋时，有标准状况下22.4 L O2参与反应
答案：B
解析：O2进入传感器中发生反应4AlI3＋3O22Al2O3＋6I2，生成的I2在多孔石墨电极得电子生成I－，多孔石墨电极为正极，银电极为负极，故A错误、B正确；银电极的电极反应为Ag－e－Ag＋，故C错误；由关系式4Ag～O2，可知迁移2 mol Ag＋时，有标准状况下11.2 L O2参与反应，故D错误。
类型三 浓差电池
5.(2023·山东卷改编)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，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。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.电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋
D.NH3扩散到乙室将不会对电池电动势产生影响
答案：C
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NH3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；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。
6.(2022·浙江1月选考)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＝(E－常数)/0.059。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
答案：C
解析：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；已知pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，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＝(E－常数)/0.059，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。
“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→化学能→电能”
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
答案：D
解析：该装置发生的有关反应为H2S＋2Fe3＋2H＋＋S↓＋2Fe2＋(a极区)、2Fe2＋－2e－2Fe3＋(a极)、2H＋＋2e－H2(b极)，结合反应条件得到总反应：H2SH2＋S，A、C正确；该制氢工艺中光能转化为化学能，最终转化为电能，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( )
学生用书 第203页
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
答案：D
解析：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，放电时则作负极，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.(2022·辽宁卷)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(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋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
答案：A
解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极反应：2Cl——2e－Cl2↑。放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，根据：Cl2＋2e－2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极反应式为2Cl——2e－Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
10.(2024·湖南祁阳检测)液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是( )
A.充电时电极A连电源负极
B.放电时正极电极反应为[Fe(CN)6]3－＋e－[Fe(CN)6]4－
C.放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D.充电时阴极电极反应为[ZnBr4]2－＋2e－Zn＋4Br－
答案：C
解析：由题图可知，放电时，电极A为负极，电极反应式为Zn＋4Br——2e－[ZnBr4]2－，放电时负极区离子浓度减小，故C错误；放电时，电极B为正极，电极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－[Fe(CN)6]4－，故B正确；充电时，电极A连电源负极，作电解池的阴极，电极反应式为[ZnBr4]2－＋2e－Zn＋4Br－，故A、D正确。
类型六 锂电池和锂离子电池
11.(2024·河北沧州校际联考)锂电池在航空航天领域应用广泛，Li-CO2电池供电的反应机理如图所示，下列说法正确的是( )
A.X方向为电流方向
B.交换膜M为阴离子交换膜
C.正极的电极反应式：4Li＋＋4e－＋3CO22Li2CO3＋C
D.可采用LiNO3水溶液作为电解质溶液
答案：C
解析：Li为原电池的负极，电子从Li电极经导线流向CO2电极，所以X方向为电子方向，A错误；离子交换膜需要Li＋通过，所以M为阳离子交换膜，B错误；正极为CO2得电子生成碳单质，电极反应式：4Li＋＋4e－＋3CO22Li2CO3＋C，C正确；Li为活泼金属，能与水反应，所以该电池不能用水性电解质，D错误。
12.(2021·浙江6月选考)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
答案：B
解析：由题图可知，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，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋结合变为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D说法正确。
课时测评35 新型化学电源分类突破
(时间：45分钟 满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
选择题1－10题，每小题4分，共40分。
1.某锂电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池反应为Li＋FePO4LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是( )
A.a极为正极
B.b极发生氧化反应
C.Li＋从a极室向b极室移动
D.可以用稀硫酸作电解质溶液
答案：C
解析：由题意得，电池工作时a极发生反应：Li－e－Li＋，a极为负极，A项错误；b极为正极，得电子，发生还原反应，B项错误；原电池工作时阳离子移向正极，Li＋透过隔膜，从a极室进入b极室，C项正确；Li是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D项错误。
2.(2024·山西朔州模拟)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(H2O)n－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
答案：B
解析：根据装置图，X电极上MnO2转化成Mn2＋，Mn元素化合价降低，发生还原反应，X作正极，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，有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。
3.(2025·云南八省联考卷)低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工作原理如图所示，其中KI-KI3为电解质溶液。太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子和空穴，驱动电流产生和离子移动。下列说法错误的是( )
A.电池工作时，涉及光能转化为电能
B.敏化TiO2电极是负极
C.Pt电极反应为3I——2e－
D.光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋的配位数是6
答案：C
解析：该装置是光伏电池，太阳光照下敏化后的TiO2产生电子，驱动电流产生和离子移动，所以电池工作时，涉及光能转化为电能，A正确；太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子，故敏化TiO2电极失电子为负极，B正确；Pt电极为正极，发生得电子还原反应，Pt电极电极反应为＋2e－3I－，C错误；由题图可知，光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋与6个N原子成键，配位数是6，D正确。
4.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某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。下列有关该电池的说法错误的是( )
A.电池工作时，Li＋通过离子导体移向Y极区
B.电流由X极通过外电路流向Y极
C.正极发生的反应为2H＋＋2e－H2↑
D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl
答案：A
解析：X极上加入稀盐酸，生成氢气，H＋发生还原反应：2H＋＋2e－H2↑，X极为正极，Y极上Cl－发生氧化反应：2Cl——2e－Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li＋向正极X极区移动，A项错误、C项正确；在外电路中电流由正极流向负极，B项正确；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D项正确。
5.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，负极的反应式为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
答案：B
解析：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。
6.(2023·全国乙卷)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碳，碳具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。
7.(2025·河南八省联考卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－S＋2Cu2＋
D.放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移
答案：C
解析：由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极，以此解题。充电时，S转化为Cu2S，发生还原反应，则电极b为阴极，A错误；根据分析，充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－S＋2Cu2＋，C正确；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
8.锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是( )
A.充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧
B.放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量减少65 g
C.充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－2Br－
D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变
答案：A
解析：Zn是活泼金属，放电时作负极，则充电时n接电源的负极，作电解池的阴极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－Zn，C错误；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，D错误。
9.我国科研团队借助氧化还原介质RM，将某锂离子电池的放电电压提高至3V以上，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.多孔碳电极上发生氧化反应
B.负极反应：LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋
C.LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定
D.电子会在RM介质内通过
答案：B
解析：由题图可知，锂离子向右移动，则多孔碳电极为正极，发生还原反应，故A错误；LiFePO4电极为负极，铁化合价升高，失去电子，因此负极反应式为LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋，故B正确；根据负极电极反应式LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋，LiFePO4电极每减重7 g即有1 mol锂离子脱落进入电解质向右移动，根据CO2＋RMRM＋-C、2RM＋-C＋2Li＋Li2C2O4＋2RM，根据碳化合价从＋4价变为＋3价，则有1 mol二氧化碳被固定，质量为44 g，故C错误；电子在导线上移动，不会在RM介质内通过，故D错误。
10.反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与淡水隔开，阴、阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.电流由钛电极经负载流向石墨电极
B.CM膜为阳离子交换膜，AM膜为阴离子交换膜
C.电池工作时正极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋
D.含盐水中NaCl的浓度大于海水中NaCl的浓度
答案：D
解析：由原理图知，钛电极上发生铁离子得到电子的还原反应，是正极，石墨电极上发生亚铁离子失去电子的氧化反应，是负极，电流由正极流向负极，A、C正确；海水中阳离子(钠离子)向电池正极(钛电极)移动，穿过CM膜，进入到河水或正极区，阴离子(氯离子)向电池负极(石墨电极)移动，穿过AM膜进入到河水，B正确；海水中NaCl的浓度最大，河水中NaCl的浓度最小，经过反电渗析后得到的“含盐水”中NaCl的浓度介于二者之间，D错误。
11.(12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：(1)阳 (2)N＋2O2N＋H2O＋2H＋ (3)26
12.(8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。
答案：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。
学生用书 第204页(共58张PPT)
第35讲 新型化学电源分类突破
第八章 化学反应与能量
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及
电池反应方程式。
复习目标
类型一 微生物燃料电池
类型二 固体电解质电池
类型三 浓差电池
课时测评
内容索引
类型四 太阳能转化电池
类型五 液流储能电池
类型六 锂电池和锂离子电池
类型一
微生物燃料电池
1.(2025·辽宁瓦房店检测)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A.该电池在高温条件下效率更高
B.电子从b流出，经外电路流向a
C.HS－在硫氧化菌作用下转化为S的反应是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋
D.该电池正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－
√
由题图可知，硫酸盐还原菌可将S还原为HS－，
而硫氧化菌可将HS－氧化为S，a为负极，电极
反应式是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋，正
极b上O2得电子发生还原反应：4H＋＋O2＋4e－2H2O。高温条件下微生物会死亡，该电池不能正常工作，故A错误；在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，因此电子从a极流出，经外电路流向b极，故B错误；负极a上HS－在硫氧化菌作用下转化为S，失电子发生氧化反应，负极反应式是HS－＋4H2O－8e－S＋9H＋，故C正确；正极b上O2得电子发生还原反应，正极反应式为4H＋＋O2＋4e－2H2O，故D错误。
2.(2020·山东卷)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。
微生物燃料电池
利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介质在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被
还原。
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类型二
固体电解质电池
3.以硝酸盐为离子导体的Na-O2电池装置与其某一电极M附近的反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.镍电极上发生还原反应
B.M的电极反应为4Na＋＋O2＋2N＋2e－4NaNO2
C.Na2O是该过程中的中间产物
D.固体电解质能起到隔绝空气的作用
√
金属钠为活泼金属，作负极，镍电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，故A正确；由题给原理图可知，Na2O属于该过程中的中间产物，故C正确；固体电解质能够防止钠直接与氧气反应，能起到隔绝空气的作用，故D正确。
4.固体电解质是具有与强电解质水溶液相当的导电性的一类无机物，一种以RbAg4I5晶体为固体电解质的气体含量测定传感器如图所示，固体电解质内迁移的离子为Ag＋，氧气气流通过该传感器时，O2可以透过聚四氟乙烯膜进入体系，通过电位计的变化可测得O2的含量。下列说法正确的是
A.银电极为正极，多孔石墨电极为负极
B.O2透过聚四氟乙烯膜后与AlI3反应生成I2
C.银电极的电极反应为Ag＋＋e－Ag
D.当传感器内迁移2 mol Ag＋时，有标准状况下22.4 L O2参与反应
√
O2进入传感器中发生反应4AlI3＋3O22Al2O3＋6I2，生成的I2在多孔石墨电极得电子生成I－，多孔石墨电极为正极，银电极为负极，故A错误、B正确；银电极的电极反应为Ag－e－Ag＋，故C错误；由关系式4Ag～O2，可知迁移2 mol Ag＋时，有标准状况下11.2 L O2参与反应，故D错误。
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类型三
浓差电池
5.(2023·山东卷改编)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，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。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.电池总反应为Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋
D.NH3扩散到乙室将不会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NH3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；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。
6.(2022·浙江1月选考)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＝(E－常数)/0.059。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；已知pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，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＝(E－常数)/0.059，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。
“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。
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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→化学能→电能”
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)、2Fe2＋－2e－2Fe3＋(a极)、2H＋＋2e－H2(b极)，结合反应条件得
到总反应：H2SH2＋S，A、C正确；该制氢工艺中光能转化为
化学能，最终转化为电能，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，放电时则作负极，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。
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类型五
液流储能电池
9.(2022·辽宁卷)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(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋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
√
放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极反应：2Cl——2e－Cl2↑。放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，根据：Cl2＋2e－2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极反应式为2Cl——2e－Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
10.(2024·湖南祁阳检测)液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是
A.充电时电极A连电源负极
B.放电时正极电极反应为[Fe(CN)6]3－＋e－[Fe(CN)6]4－
C.放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小
D.充电时阴极电极反应为[ZnBr4]2－＋2e－Zn＋4Br－
√
由题图可知，放电时，电极A为负极，电极反应式为Zn＋4Br——2e－[ZnBr4]2－，放电时负极区离子浓度减小，故C错误；放电时，电极B为正极，电极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－[Fe(CN)6]4－，故B正确；充电时，电极A连电源负极，作电解池的阴极，电极反应式为[ZnBr4]2－＋2e－Zn＋4Br－，故A、D正确。
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类型六
锂电池和锂离子电池
11.(2024·河北沧州校际联考)锂电池在航空航天领域应用广泛，Li-CO2电池供电的反应机理如图所示，下列说法正确的是
A.X方向为电流方向
B.交换膜M为阴离子交换膜
C.正极的电极反应式：4Li＋＋4e－＋3CO22Li2CO3＋C
D.可采用LiNO3水溶液作为电解质溶液
√
Li为原电池的负极，电子从Li电极经导线流向CO2电极，所以X方向为电子方向，A错误；离子交换膜需要Li＋通过，所以M为阳离子交换膜，B错误；正极为CO2得电子生成碳单质，电极反应式：4Li＋＋4e－＋3CO22Li2CO3＋C，C正确；Li为活泼金属，能与水反应，所以该电池不能用水性电解质，D错误。
12.(2021·浙江6月选考)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
√
由题图可知，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，反应可表示为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li＋，正极上Li1－xCoO2得到电子和Li＋结合变为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSi＋
Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D说法正确。
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课 时 测 评
1.某锂电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池反应为Li＋FePO4LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是
A.a极为正极
B.b极发生氧化反应
C.Li＋从a极室向b极室移动
D.可以用稀硫酸作电解质溶液
由题意得，电池工作时a极发生反应：Li－e－Li＋，a极为负极，A项错误；b极为正极，得电子，发生还原反应，B项错误；原电池工作时阳离子移向正极，Li＋透过隔膜，从a极室进入b极室，C项正确；Li是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D项错误。
√
2.(2024·山西朔州模拟)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(H2O)n－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＋，Mn元素化合价降低，发生还原反应，X作正极，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，有1 mol CO2生成时，消耗2 mol MnO2，D错误。
3.(2025·云南八省联考卷)低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工作原理如图所示，其中KI-KI3为电解质溶液。太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子和空穴，驱动电流产生和离子移动。下列说法错误的是
A.电池工作时，涉及光能转化为电能
B.敏化TiO2电极是负极
C.Pt电极反应为3I——2e－
D.光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋的配位数是6
√
该装置是光伏电池，太阳光照下敏化后的TiO2产生电子，驱动电流产生和离子移动，所以电池工作时，涉及光能转化为电能，A正确；太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子，故敏化TiO2电极失电子为负极，B正确；Pt电极为正极，发生得电子还原反应，Pt电极电极反应为＋2e－3I－，C错误；由题图可知，光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋与6个N原子成键，配位数是6，D正确。
4.浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某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。下列有关该电池的说法错误的是
A.电池工作时，Li＋通过离子导体移向Y极区
B.电流由X极通过外电路流向Y极
C.正极发生的反应为2H＋＋2e－H2↑
D.Y极每生成1 mol Cl2，X极区得到2 mol LiCl
√
X极上加入稀盐酸，生成氢气，H＋发生还原反应：2H＋＋2e－H2↑，X极为正极，Y极上Cl－发生氧化反应：2Cl——2e－Cl2↑，Y极是负极，电池工作时，Li＋向正极X极区移动，A项错误、C项正确；在外电路中电流由正极流向负极，B项正确；Y极每生成1 mol Cl2，转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则X极区得到2 mol LiCl，D项正确。
5.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，负极的反应式为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
√
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。
6.(2023·全国乙卷)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
√
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碳，碳具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。
7.(2025·河南八省联考卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A.充电时，电极b为阳极
B.充电时，阳极附近溶液的pH增大
C.放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－S＋2Cu2＋
D.放电时，溶液中Cu2＋向电极b方向迁移
√
由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2＋，
发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S，发生氧化
反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电
极a上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极，以此解题。充电时，S转化为Cu2S，发生还原反应，则电极b为阴极，A错误；根据分析，充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误；放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S－4e－S＋2Cu2＋，C正确；放电时，溶液中Cu2＋向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
8.锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是
A.充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧
B.放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量减少65 g
C.充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－2Br－
D.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变
√
Zn是活泼金属，放电时作负极，则充电时n接电源的负极，作电解池的阴极，Zn2＋通过阳离子交换膜向阴极定向迁移，故由左侧流向右侧，A正确；放电时，负极Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极区溶液质量不变，B错误；充电时阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－Zn，C错误；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，D错误。
9.我国科研团队借助氧化还原介质RM，将某锂离子电池的放电电压提高至3V以上，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.多孔碳电极上发生氧化反应
B.负极反应：LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋
C.LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定
D.电子会在RM介质内通过
√
由题图可知，锂离子向右移动，则多孔碳电极
为正极，发生还原反应，故A错误；LiFePO4
电极为负极，铁化合价升高，失去电子，因此
负极反应式为LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋，故B正确；根据负极电极反应式LiFePO4－xe－Li(1－x)FePO4＋xLi＋，LiFePO4电极每减重7 g即有1 mol锂离子脱落进入电解质向右移动，根据CO2＋RMRM＋-C、2RM＋-C＋2Li＋Li2C2O4＋2RM，根据碳化合价从＋4价变为＋3价，则有1 mol二氧化碳被固定，质量为44 g，故C错误；电子在导线上移动，不会在RM介质内通过，故D错误。
10.反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与淡水隔开，阴、阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。下列叙述错误的是
A.电流由钛电极经负载流向石墨电极
B.CM膜为阳离子交换膜，AM膜为阴离子交换膜
C.电池工作时正极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋
D.含盐水中NaCl的浓度大于海水中NaCl的浓度
√
由原理图知，钛电极上发生铁离子得到电子的还原反应，是正极，石墨电极上发生亚铁离子失去电子的氧化反应，是负极，电流由正极流向负极，A、C正确；海水中阳离子(钠离子)向电池正极(钛电极)移动，穿过CM膜，进入到河水或正极区，阴离子(氯离子)向电池负极(石墨电极)移动，穿过AM膜进入到河水，B正确；海水中NaCl的浓度最大，河水中NaCl的浓度最小，经过反电渗析后得到的“含盐水”中NaCl的浓度介于二者之间，D错误。
11.(12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。
阳
N＋2O2N＋
H2O＋2H＋
26
12.(8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。
不变
18
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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