2020届高三化学二轮复习《高考12题逐题突破》：电化学基础-二次电池充电与放电分析【核心突破、经典例题、提升训练17题（答案+解析）】

INET【提升训练17题答案+解析】1．以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]B．充电时，Mo箔接电源的负极C．充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室D．外电路通过0.2mol电子时，负极质量变化为2.4g答案B＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，故A项说法正确；充电时，电解池的阴极(原电池的负极)接电源的负极，电解池的阳极(原电池的正极)接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B项说法错误；充电时，阳离子移向阴极，Na＋应从左室移向右室，故C项说法正确；负极上的反应式是2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，故D项说法正确。2.(2019·潍坊一模)一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCleq\o\al(－,4)4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3Cn(Cn表示石墨)。下列说法正确的是()A．放电时负极电极反应为2Al－6e－＋7Cl－=Al2Cleq\o\al(－,7)B．放电时AlCleq\o\al(－,4)移向正极C．充电时阳极反应为AlCleq\o\al(－,4)－e－＋Cn=Cn(AlCl4)D．电路中每转移3mol电子，最多有1molCn(AlCl4)被还原解析：选CA项，放电时铝作负极，失去电子被氧化为Al2Cleq\o\al(－,7)，电极反应为Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)，错误；B项，放电时，AlCleq\o\al(－,4)移向负极，错误；C项，充电时阳极反应为Cn＋AlCleq\o\al(－,4)－e－=Cn(AlCl4)，正确；D项，由总反应可知每1molCn(AlCl4)被还原仅得到1mol电子，错误。3．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋C6C．充电时，若转移1mole－，石墨(C6)电极将增重7xgD．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋解析：选CA．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－=xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1mol电子，石墨电极质量将增重7g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。4．某学习小组设计如图所示实验装置，利用氢镍电池为钠硫电池充电。已知氢镍电池放电时的总反应式为NiO(OH)＋MH=Ni(OH)2＋M。下列说法正确的是()A．a极为氢镍电池的正极B．氢镍电池的负极反应式为MH＋OH－－2e－=M＋＋H2OC．充电时，Na＋通过固体Al2O3陶瓷向M极移动D．充电时，外电路中每通过2mol电子，N极上生成1molS单质答案C解析利用氢镍电池为钠硫电池充电时，氢镍电池为直流电源，钠硫电池放电时，活泼金属Na在负极失电子，故M极为负极，充电时M极作阴极，故a极为氢镍电池的负极，A项错误；由氢镍电池的总反应式知，负极的电极反应式为MH＋OH－－e－=M＋H2O，B项错误；充电时，阳离子向阴极移动，C项正确；充电时，N极的电极反应式为Seq\o\al(2－,x)－2e－=xS，故充电时，外电路中每通过2mol电子，N极上生成xmolS单质，D项错误。5.全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是()A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多解析：选D原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02mol电子，负极有0.02molLi(质量为0.14g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14g，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。6．(2019·泉州质检)锂—空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电解质溶液中，Li＋由多孔电极迁移向锂电极B．该电池放电时，负极发生了还原反应C．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑D．电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等解析：选C由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li＋由锂电极迁移向多孔电极，A错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑，C正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D错误。7.第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池(M表示储氢合金；汽车在刹车或下坡时，电池处于充电状态)。镍氢电池充放电原理的示意图如下：其总反应式为。根据所给信息判断，下列说法错误的是A．混合动力汽车上坡或加速时，乙电极的电极反应式为：NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉB．混合动力汽车上坡或加速时，电解液中OHˉ向甲电极移动C．混合动力汽车下坡或刹车时，甲电极周围溶液的pH减小D．混合动力汽车下坡或刹车时，电流的方向为：甲电极→发动机→乙电极【答案】C【解析】汽车在刹车或下坡时，电池处于充电状态，则混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态。充电相当于电解池，放电相当于原电池。A和B相当于原电池，原电池中负极失去电子，经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，则阴离子向负极移动。根据题意可知氢气是负极，即甲是负极，乙是正极，A、混合动力汽车上坡或加速时，乙电极为正极，电极反应式为：NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉ，符合图示中的转化，A正确；B、混合动力汽车上坡或加速时，电解液中OHˉ向负极移动，即向甲电极移动，B正确；C和D相当于电解池。此时甲是阴极，乙是阳极，电极反应式分别为2H

2

O+2e

-

=H

2+2OH

-

、2Ni(OH)

2

+2OH

-

－2e

-

＝2NiOOH+2H

2

O；C、混合动力汽车下坡或刹车时，甲电极周围溶液的pH增大，C错误；D、混合动力汽车下坡或刹车时，电流的方向为：阴极到阳极，即为：甲电极→发动机→乙电极，D正确。8.蓄电池在放电和充电时分别起原电池和电解池的作用，某电池分别在放电和充电时发生的反应：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，下列对该电池的判断错误的是（）A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．放电时电解质溶液中的阴离子向正极方向移动C．充电时阴极上的电极反应式为：Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH-D．蓄电池的电极必须浸入碱性电解质溶液中【答案】B【解析】A、原电池在放电时，还原剂在负极发生氧化反应，正极发生还原反应，根据元素化合价变化，确定该电池负极发生反应的物质为Fe，正极为NiO2，故A正确；B、放电时电解质溶液中的阴离子向负极方向移动，故B错误；C、蓄电池充电时，发生电解反应，此时阴极反应为放电时负极反应的逆反应，充电时阴极上的电极反应式为：Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH-，故C正确；D、Fe（OH）2、Ni（OH）2都属于碱，由方程式可知此电池为碱性电池，只能浸在碱性电解质溶液中，故D正确。9.铅蓄电池是常见的二次电池，电池总反应为：Pb+PbO2+2H2S42PbSO4+2H2O，下列说法正确的是A．放电时的负极反应式为Pb+SO42－－2e－=PbSO4B．充电时铅蓄电池的正极与外接电源的负极相连C．放电时PbO2发生氧化反应D．充电时的阴极反应式为PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+SO42－+4H+【答案】A【解析】A.放电时Pb在负极失电子，电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，故A正确；B.充电时，铅蓄电池的正极要恢复原状，则应该作电解池阳极，与电源正极相连，故B错误；C.放电时，PbO2得电子发生还原反应生成PbSO4，故C错误；D.充电时的阴极反应式为PbSO4+2e－=Pb+SO42－，故D错误。10.钠-氯化镍电池以β-Al2O3(Al2O3•xNa2O)作为固体电解质构成的一种新型电池(2Na+NiCl2Ni+2NaCl),其结构如图所示。下列关于该电池的叙述错误的是A．放电时NaCl在熔融电解质中生成B．充电时阴极反应:Na++e-═NaC．氯离子通过β-Al2O3(s)在两电极间移动D．如果电池过度放电,AlCl4-可能被还原【答案】C【解析】钠离子向正极移动、氯离子向负极移动，所以放电时NaCl在熔融电解质中生成，A正确；阴极发生还原反应，充电时阴极反应:Na++e-═Na，B正确；氯离子通过β-Al2O3(s)向负极移动，C错误；如果电池过度放电,AlCl4-可能被还原为Al，D正确。11.在新型储能体系，可充电锂二氧化碳电池被称为“可呼吸电池2.0”,该电池的总反应式为:Li+CO2+O2Li2CO3(未配平).其工作原理如下图所示(放电时产生的碳酸锂固体储存于碳纳米管中,TEGDME是一种有机溶剂)。下列说法中正确的是A．放电时,CO2发生还原反应B．若有1.12L.CO2参与反应,则有0.2mol电子发生转移C．放电时，Li+从右向左移动D．充电时,阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+【答案】D【解析】4Li+2CO2+O22Li2CO3，A.放电时,O2发生还原反应，A错误；B.若有1.12L.CO2参与反应,不能确定是否是标准状况，B错误；C.右边是正极，放电时，Li+从左向右移动，C错误；D.充电时,阳极失电子，发生氧化反应，阳极反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+O2↑+4Li+，D正确。12.铝-石墨双离子电池是一种高效电池。原理为：AlLi+Cx(PF6)Al+xC+Li++PF6-,电池结构如图所示。下列说法正确的是A．放电时外电路中电子向铝锂电极移动B．放电时正极反应为Cx(PF6)+e-=xC+PF6-C．充电时，铝石墨电极上发生还原反应D．以此电池为电源，电解NaCl饱和溶液，当生成11.2LH2时，电池负极质量减少7g【答案】B【解析】放电时铝锂电极中锂失电子作为负极，外电路中电子由负极铝锂电极向正极铝石墨移动，A错误；放电时正极铝石墨电极Cx(PF6)得电子产生PF6-，正极反应为Cx(PF6)+e-=xC+PF6-，B正确；放电时，铝石墨电极上发生还原反应，充电时，铝石墨电极上发生氧化反应，C错误；电解NaCl饱和溶液，产生氯气和氢气，由于没有给出生成氢气的外界条件，无法计算出氢气的量，也就不能进行相关的计算，D错误。13.2009年，美国麻省理工学院的唐纳德·撒多维教授领导的小组研制出一种镁一锑液态金属储能电池。该电池工作温度为700摄氏度，其工作原理如图所示:该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，充放电时中间层熔融盐的组成及浓度不变。下列说法正确的是A．该电池放电时，正极反应式为Mg2+-2e-=MgB．该电池放电时，Mg(液)层生成MgCl2，质量变大C．该电池充电时，Mg-Sb(液)层中Mg发生氧化反应D．该电池充电时，熔融盐中的Cl-进入Mg-Sb(液)层【答案】C【解析】试题分析：由图中电子的流向可知，Mg为负极。因为是储能电池，所以该电池可以放电也可以由此充电。放电时镁被氧化为镁离子，所以充电时，镁离子被还原为镁。A.该电池放电时，正极反应式为Mg2++2e-=Mg，A不正确；B.该电池放电时，Mg(液)层生成Mg2+进入熔融盐中，质量变小，B不正确；C.该电池充电时，Mg-Sb(液)层中Mg发生氧化反应，C正确；D.该电池充电时，熔融盐中的Cl-不进入Mg-Sb(液)层，而是Mg2+进入熔融盐中，D不正确。14．锂离子电池又称为“摇摆电池”，广泛使用于电动自行车等，其充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌过程(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，负极用插入或脱插表示)，即充放电过程就是锂离子在正、负极间往返运动而形成电流。其装置结构简图如图所示(电解液为溶有LiPF6的碳酸酯类溶剂，隔膜为仅有锂离子能通过的高分子膜)，工作原理为C6Li＋Li(1－x)MO2eq\o(,\s\up12(放电),\s\do4(充电))LiMO2＋C6Li(1－x)(M代表过渡元素)，则下列说法错误的是()A．电池放电时，正极为石墨B．锂离子电池的优点是质量小，电容量大，可重复多次使用C．电池充电时阳极的反应为LiMO2－xe－=Li(1－x)MO2＋xLi＋D．锂离子电池的电解液不能是水溶液，因为锂是活泼金属，能与水反应答案A解析由锂离子电池的工作原理可知放电时，石墨电极上锂失去电子，为电池负极，A项错误；根据生活常识及已有知识可知锂离子电池为二次电池，具有质量小，电容量大，可重复多次使用的优点，B项正确；由反应原理及装置结构图可知，充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为LiMO2－xe－=Li(1－x)MO2＋xLi＋，C项正确。15．用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO4的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up12(放电),\s\do4(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通电时a电极质量增加，下列说法正确的是()A．电路中通过1mol电子时，Y电极质量增加48gB．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2D．X极为负极解析：选Aa极质量增加，即析出了Ag，a为阴极，则Y为负极，X为正极，D项错；B项，所写电极反应式为正极的电极反应式；C项，c为阴极放出H2，d为阳极放出O2，物质的量之比为2∶1。16．研究人员研制出一种可快速充、放电的超性能铝离子电池，其中Al、Cn为电极，由有机阳离子与阴离子(AlCleq\o\al(－,4)、Al2Cleq\o\al(－,7))组成的离子液体为电解质。如图为该电池放电过程示意图。下列说法错误的是()A．充电时，Al作阴极，Cn作阳极B．充电时，每生成1mol铝，同时消耗4molAl2Cleq\o\al(－,7)C．放电时，电解质中的