高考化学一轮复习：原电池 化学电源（好题冲关）解析版

考点18原电池化学电源

【基础过关】

i.下列选项描述的过程能实0现化学.能转化为电能的是（）

扇17

A.电池充电B.光合作用C.手机电池工作D.太阳能板充电

【答案】C

【解析】A项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A错误；B项，光合作用是太阳能转变化为化

学能，故B错误；C项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C正确；D项，太阳能板充电是光能转化

为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D错误。

2.（2023•浙江省诸暨市高三适应性考试）可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温度、

电压稳定方面都有一定的优势。一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li与S8化合

成Li2s固体，下列说法不正确的是（）

A.负极失电子，发生氧化反应

B.充电时，Li+向碳材料电极移动

+

C.正极的电极反应：S8+16Li+16e=8Li2S

D.该电池通常不选择水系电解液

【答案】B

【解析】可充放电锂硫电池放电时，Li为负极，Li失去电子被氧化，正极材料为被碳材料包装起来的

硫单质，硫单质得到电子被还原，充电时为电解池，阴极上锂离子得电子被还原，阳极上Li2s失去电子被

氧化。A项，放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应，A正确；B项，充电时为电解池，Li+向阴极

Li移动，放电时为原电池，Li+向碳材料电极移动，B不正确；C项，放电时正极发生还原反应，结合题干

+

信息可知，电极反应：S8+16Li+16e=8Li2S,C正确；D项，Li能与水反应，则该电池通常不选择水系电

解液，D正确；故选B。

3.（2023•辽宁省锦州市高三统考）我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，

又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是（）

A.A电极的电势高于B电极

B.质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动

+

C.负极的电极反应式为CH2O-4e+H2O=CO2+4H

D.海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能

【答案】C

【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极。A项，A

极是正极，B极是负极，正极的电势高于负极电势，所以A电极的电势高于B电极，故A正确；B项，A

极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移

动，故B正确；C项，CH2O在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS-,并不是在负极的电极反应，

负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S；+H+,故C错误；D项，海水和

海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出，故D正确；故选C。

4.一种高达94.2%能效的可充电铝胺电池工作原理如图所示，用Ph表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去一

个电子后形成的Ph3N-+结构较为稳定。下列说法不乏硬的是()

A.与锂电池比，铝电池比能量略低，但铝含量丰富价格低廉

B.放电时，负极的电极反应式为Al-3e+7Ale1《=4A12c方

C.充电时，AlCk-向铝电极移动

D.理论上每生成ImolPI13N,外电路通过Imol电子

【答案】C

【解析】A项，铝电池比能量略低，且含量丰富价格低廉，A项错误；B项，放电时，负极上A1失电

子和Aid-反应生成Al2c方，电极反应式为Al-3e-7AlClr=4Al2cB项正确；C项，充电时PhsN失电子

+

生成Ph3N,Ph3N阳极、Al为阴极，阴离子向阳极移动，所以A1CL-向阳极Ph3N移动，C项错误；D项，

+

充电时Ph3N失电子生成Ph3N,则生成1个Ph3N转移1个电子，所以理论上每生成ImolPluN,外电路通

过Imol电子，D项正确。故选C。

5.（2023•浙江省四校联盟选考模拟）下光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展，该电池工作原

理如下图所示。下列有关说法不正确的是（）

A.充电时，电子从光催化电极流出通过导线流向石墨电极

B.放电时，每消耗ImolNaL,离子交换膜左室电解质溶液质量减少46g

C.充电时，一通过离子交换膜进入右室

D.放电时，石墨电极的电极反应式为4sJ6e-=S42-

【答案】B

【解析】由图可知，放电时，石墨电极为负极，S3失去电子发生氧化反应生成在负极S4>,电极反应式

为4s2--6e—=S4*,光催化电极为正极，b-离子在正极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为

b+2e-=3L,为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧；充电时，与直流电源负极相

连的石墨电极为阴极，光催化电极为阳极。A项，充电时，与直流电源负极相连的石墨电极为阴极，光催

化电极为阳极，则电子从光催化电极流出，通过导线流向石墨电极，故A正确；B项，放电时，石墨电极

为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过离子交换膜移向右侧，每消耗ImolNab时，

2moi钠离子从左室迁移到右室，则离子交换膜左室电解质溶液质量减少46g,故B正确；C项，放电时，

为维持电荷守恒，左侧钠离子透过阳离子离子交换膜移向右侧，则充电时，钠离子透过阳离子离子交换膜

移向左侧，故C错误；D项，放电时，石墨电极为负极，S2-失去电子发生氧化反应生成在负极S42一,电极

反应式为4s2-6e-=S4、故D正确；故选C。

6.如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述

中错误的是（）

太阳光-,g-a电极

光伏并网・di

发电装置

b电极甲乙

A.光伏并网发电装置中b为正极

B.石墨1电极上消耗lmolMn2+,甲、乙中各转移0.5mol电子

C.脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+

D.处理60gFeS2,石墨2电极上消耗7.5molH+

【答案】B

【解析】由图可知，石墨1电极上Mn元素价态升高失电子，故石墨1为阳极，电极反应式为Mn2+e=Mn3+,

Mi?+与FeS2反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+I6H+,石墨2为阴极，电极

反应式为2H++2e=H2T。A项，石墨1为阳极极，则b极为电源的正极，A正确；B项，石墨1为阳极，电

2+3+

极反应式为Mn-e=Mn,消耗ImolMn?*,电路中转移Imol电子，B错误；C项，阳极生成的MiP+与FeS2

反应实现脱硫，反应为15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO4”+16H+,C正确；D项，处理60gFeS2,消

60g

耗阳极生成的Mir5+的物质的量为xl5=7.5mol,转移电子7.5moL石墨2为阴极，电极反应式为

nOgTmol1

2H++2e-=H2f,石墨2上消耗7.5molH+,D正确;故选B。

7.（2023•浙江省精诚联盟高三三模）内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原理

（以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质）如图所示。下列说法正确的是（）

A.b极为正极，发生还原反应

B.电子流向：a极一•导线一＞b极—电解质―a极

2

C.a极电极反应为CH4-8e-+4CO3=5CO2+2H2O

D.该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜

【答案】A

【解析】由装置可知a电极上C。和H2失电子生成CO2和HzO,则a极为负极，b极为正极，b电极上

。2得电子结合CO2生成CChHCH4和水反应生成CO和H2。A项，由以上分析可知b极为正极，得电子

发生还原反应，故A正确；B项，电子不经过电解质，故B错误；C项，a极反应物不是甲烷，故C错误；

D项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选A。

8.（2023•山东省济南市高三期中）基于硫化学的金属硫电池是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a—电极b—隔膜-＞电极a

C.充电时，正极区可能发生的反应有xK2s3-（2x-6）e-=3Sx2-+2xK+

D.充电时，电路中转移2mole「时，负极质量减少78g

【答案】C

【解析】该装置的电化学装置，根据原电池工作原理，K电极为负极，b电极为正极。A项，该装置

为电化学装置，金属钾作负极，金属钾是活泼金属，能与水发生反应，因此电解质溶液不能是水溶液，故A

错误；B项，放电属于电化学，根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即电子从电极a—灯

泡一电极b,电池内部没有电子通过，故B错误；C项，充电电池充电时，电池正极接电源正极，电池负极

接电源负极，充电时，电池正极上失去电子，化合价升高，根据装置图可知，正极反应式为

2+

xK2S3-（2x-6）e=3Sx-+2xK,故C正确；D项，充电时，负极（阴极）反应式为K++e=K,电路中转移2moie;

生成2moiK,负极质量增重2moix39g/mol=78g,故D错误；故选C。

9.（2023•河北省邯郸市部分学校高三联考）香港城市大学化学工作者首次提出了AI-N2电池（如图），该电

池使用N2为原料，以离子液体（Al2c17--A1C14-）为电解质，既实现了能量的存储，又实现了A1N的生产，A1N和

碱反应能产生NR,可进一步生产氮肥。下列说法错误的是（）

A.Al极为负极，发生氧化反应

B,电池总反应为2A1+N2=2

C.石墨烯电极反应式为8Al2Cl7-+N2+6e-=2AlN+14AlCU-

D.生成标准状况下33.6LNH3,电池中转移3moi电子

【答案】D

【解析】A项，根据图中原电池的结构，A1极为负极，A1极电极反应式为2A1+14Ale14、6e-=8Al2c

发生氧化反应，故A正确；B项，石墨烯电极为正极，正极反应式为8A12CH+N2+6e-=2AlN+14Ale以，Al极

电极反应式为2A1+14Alelr-6e-=8AbCH,所以电池总反应为2A1+N2=2A1N,故B正确；C项，石墨烯电极为

正极,正极发生还原反应,正极反应式为8A12C17-+N2+6e-=2A!N+l4Ale故C正确;D项,标准状况下33.6LNH3

的物质的量为1.5moLA1N和碱反应产生NH3的反应离子方程式为A1N+OH-+H2O=A1O2+NH3?,生成1.5mol

氨气消耗L5molAlN,根据2A1+N2=2A1N,电池中转移了4.5mol电子，故D错误；故选D。

10.（2023•浙江省杭州市高三下期中）有研究表明，以CO?与辛胺CH3（CH2）7NH2为原料高选择性的合成

甲酸和辛月青CH3（CH2）7CN,工作原理如图，下列说法不正确的是（）

A.Ni2P电极与电源正极相连

B.In/In2O3-x电极上可能有副产物H2生成

C.在In/ImCh”电极上发生的反应为：CO2+H2O+2e=HCOO+OH-

D.标准状况下33.6LCO2参与反应时Ni2P电极有L5mol辛月青生成

【答案】D

【解析】由图示知，该装置为电解池，In/ImCh-x电极发生反应CO?转化为HCOO,电极方程式为：

CO2+H2O+2e=HCOO+0H；Ni2PCH3(CH2)7NH2CH3(CH2)7CN,电极方程式为：

CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+4H2OoA项，由图示知，该装置为电解池，In/ImCHx电极发生反

应C02转化为HCOO-,C元素化合价由+4价降到+2价，得电子被还原，故In/In2O3-x电极为阴极，则NiP

为阳极与电源正极相连，故A正确；B项，In/ImCh-x电极为阴极，溶液中H+可能在阴极放电产生副产物

H2,故B正确；C项，In/In2O3一x电极发生反应CO2转化为HCOO-,C元素化合价由+4价降到+2价，根据

得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+H2O+2e=HCOO+OH-,故C正确；D项，标准状况下

33.6LCO2的物质的量为L5mol,In/ImCh-x电极方程式为：CO2+H2O+2e=HCOO+OR-,失去3moi电子；

Ni2P电极电极方程式为：CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)7CN+4H2O,得到3moi电子时，生成

0.75molCH3(CH2)7CN,故D错误；故选D。

11.(2023•浙江省重点中学拔尖学生培养联盟适应性考试)直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电

源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是()

负载

町2和K0H耳。2和H2s。4

混合液，匚二混合液

=]<------------------

----------y-----------

阳离子交换膜(只允许K+通过)

A.电池工作时，电极I电势低

+

B.电极n的反应式为：H2O2+2e-+2H=2H2O

C.电池总反应为：2H2O2=2H2O+O2T

D.当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K+为3.9g

【答案】C

【解析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极n为正极，负极：

H2O2-2e-+2OH-=O2T+2H2O,正极:HzCh+Zer2H+=2氏0。A项，电池工作时，电势低的是负极，电子从负极

+

流向正极，故电极I电势低，A正确；B项，电极II为正极，电极反应式为：H2O2+2e+2H=2H2O,B正确；

C项，该电池放电过程中，负极区的OH来自KOH,正极区的H+来自H2so4,K+通过阳离子交换膜进入正

极区与硫酸根结合生成K2SO4,因此电池总反应为：2H2O2+2KOH+H2sC>4=K2so4+4H2O+O2T，C错误；D项，

当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K+为O.lmol,即3.9g,D正确；故选C。

12.一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入

的（NH4）2S2C）8可以将Fe2+氧化、自身被还原为S04、下列关于该电池的说法正确的是（）

A.电池放电时将电能转化为化学能

B.放电时Li+由正极区移向负极区

C.放电时的负极反应为Fe3++e=Fe"

2+23+2

D.氧化S042一罐中反应的离子方程式为2Fe+S2O8-=2Fe+2SO4-

【答案】D

【解析】A项，原电池是将化学能转化为电能的装置，放电时将化学能转化为电能，A错误；B项，

放电时原电池内部阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：

Li-e=Li+,C错误；D项，氧化罐中加入的（NH4）2S2O8可以将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为SC^,反应的

离子方程式为：2Fe2++S2O82=2Fe3++2SO42-,D正确；故选D。

13.（2023•河南省创新发展联盟高三联考）新能源汽车在我国蓬勃发展，新能源汽车所用电池多采用三元

锂电池，某三元锂电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是（）

A.充电时，M极有电子流入，发生还原反应

B.锂电池的优点是质量小，电容量大，可重复使用

C.用该电池电解精炼铜，当电池中迁移lmolLi+时，理论上可获得64g纯铜

D.充电时，N极的电极反应式为LiNiaCObMn.C)2-xe-=LLNiaCObMncO2+xLi+

【答案】C

【解析】原电池中阳离子向正极移动，由图中锂离子运动方向可知，M为负极、N为正极。A项，充

电时，M极连接外接电源的负极，M为阴极，阴极有电子流入，发生还原反应，A正确；B项，锂电池的

能量比较高，优点是质量小，电容量大，可重复使用，B正确；C项，根据电子守恒可知，2Li+~2e—~C〃，

当电池中迁移lmolLi*时，理论上可获得32g纯铜，C错误；D项，充电时，N极为阳极，发生氧化反应,

电极反应式为LiNiaCObMncO2.e-=Lii*NiaCObMncO2+xLi+,D正确；故选C。

14.（2023•河北省衡水市模拟）近日，某团队分步进行8电子转移的电化学硝酸盐还原反应实现高效合成

氨，装置如图所示。原理是：按照［2+6『电子路径进行还原（先将硝酸盐还原成亚硝酸盐，再将亚硝酸盐还原

成氨），可大幅度地降低8电子还原过程的能垒，提高其反应活性。

夕

卜NO：

一0

下列叙述正确的是（）

A.N极为负极，发生了还原反应

B.NH3、NO?-的VSEPR模型名称分别为三角锥形、直线形

C.生成NO?-的电极反应式为NO3+H2O+2e-=NO2+2OH-

D.由NC>3-生成34gNH3时至少转移12mol电子

【答案】C

【解析】A项，该装置为原电池，N极上Zn转化为Zn（OH）42-失电子发生了氧化反应，为负极，A错误；

B项，NH3含有一对孤电子对，价层电子对数为4,VSEPR模型名称为正四面体、NCh-价层电子对数为3,

VSEPR模型名称分别平面三角形，B错误；C项，生成NO2-的电极反应式为NO3-+H2O+2e-=NO2-+2OH\C

正确；D项，N的化合价由+5—+3--3,由NO3-生成34gNH3（2mol）时至少转移16moi电子，D错误；故选

Co

15.（2023•安徽省马鞍山市二模）磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的

使用寿命，放电时的反应为：LixC6+Lii.xFePO4=6C+LiFePCU。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4

晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶

点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是（）

A.放电时，负极反应：LixC6-xe=xLi++6c

3

B.（a）过程中Imol晶胞转移的电子数为7NA

16

C.（b）代表放电过程，Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极

+

D.充电时的阳极反应：LiFePO4-xe=Lii.xFePO4+xLi

【答案】B

［解析］从总反应分析，LixC6变为C和Li+为氧化反应,该极为原电池的负极。而Lii-xFePCU变为LiFePO4

+

发生还原反应，它为原电池的正极。A项，放电的负极为LixC6-xe=xLi+6C,A项正确；B项，a过程由

于Fe?+化合价升高为Fe3+,为了平衡电荷Li+脱嵌减少。从图看晶胞中减少了棱上1个和面心的一个Li+总

1133

共减少:+：==，所以Imol晶体中转移=NA电子，B项错误；C项，放电时，该材料在正极发生还原反

4244

应，即Fe由+2变为+3为b过程，Li+嵌入正极，C项正确；D项，充电时的总反应为6C+LiFePO4=

LixC6+Lii.xFePO4,阳极发生氧化反应为LiFePO4-xe-=Li「xFePO4+xLi+,D项正确；故选B。

16.（2023•辽宁省抚顺市普通高中高三模拟）液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地理

环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/澳液流电池作为新能源储能技术

的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/澳液流电池工作原理如图所示：

循环回路

A.放电时，N极为负极

B.放电时，左侧贮液器中ZnB"的浓度不断减小

C.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

D.充电时，M极的电极反应式为Zn2+-2e=Zn

【答案】C

【解析】根据题中电池装置示意图，锌澳液流电池总反应为：Zn+Br2=ZnBr2,其中N为正极，发生还

原反应，电极反应方程式为Br2+2e-=2B「，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2e-=Zn2+,正

极放电生成的澳离子通过离子交换膜进入左侧，充电过程中，发生反应ZnBn型Zn+Bn。A项，放电时，

N为正极，A错误；B项，放电时，溶液中有ZB与Br生成，通过循环回路，左侧储液器中ZnBn的浓度

增大，B错误；C项，中间沉积锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离

子通过，C正确；D项，依据二次电池工作原理，放电时，M为负极，充电时，M极为阴极，发生还原反

应，电极反应式为Zn2++2e=Zn,D错误；故选C。

17.（2023•浙江省Z20名校联盟高三第三次联考）钠离子电池具有低成本、高安全性和优异电化学属性，

其充放电过程是Na+在正负极同时镶嵌与脱嵌。下列说法正确的是

电解质

A.充电时A极上发生氧化反应

B.充电时内电路电流方向从A极到B极

C.放电时电路中转移Imole：理论上负极质量增加23g

D.若正极材料为NaFe[Fe(CN)6],则放电时的电极反应为：NaFe[Fe(CN)6]+xNa+xe-=Nai+xFe[Fe(CN)6]

【答案】D

【解析】由图可知，放电时，A为负极，B为正极，充电时，A为阴极，B为阳极。A项，由分析可知，

充电时A极与电源负极相连，作阴极，故A电极上发生还原反应，A错误；B项，充电时A为阴极，B为

阳极，故充电时内电路电流方向从阳极B极到阴极A极，B错误；C项，放电时，Na+由负极区移向正极

区，故电路中转移Imole：理论上负极将脱嵌lmolNa+,即质量减少23g,C错误；D项，放电时正极发生

还原反应,若正极材料为NaFe[Fe(CN)6],则放电时的电极反应为:NaFe[Fe(CN)6]+xNa+xe-=Nai+xFe[Fe(CN)6],

D正确；故选D。

18.(2023•浙江省东阳市高三5月模拟考试)我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料一Cu3(PO4)2的

水系双离子电池，该电池以Na^MnO?和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的

是()

电源/用电器

国叫)2

充电时,电极a应接电源的正极

放电时，若电极a得至I]6.4gCu和1.44gCu2O,则电路中转移0.22mol电子

充电时，电极b的电极反应式为NaowMnOz+xNaJxeZNao.44MnO

D.第2次放电时，溶液碱性逐渐增强

【答案】C

【解析】由图可知，放电时a电极上CU3（PO4）2得到电子发生还原反应最终生成铜，为正极，则b为负

极。A项，放电时电极a为正极，则充电时电极a为阳极，应接电源的正极，故A正确；B项，放电时，

电子转移情况为Cu~2e\Cu2O~2e-,若电极a得到6.4gCu（为O.lmol）和L44gCu2（）（为O.Olmol）,则电路中

转移O.lmolx2+0.01molx2=0.22mol电子，B正确；C项,充电时，电极b为阴极，Na。,447MnO2得到电子

发生还原反应生成Nag,MnOz，Na^MnO.+xNa++xe^Na^MnO,,故C错误；D项，第2

次放电时，CU2。得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-,溶液碱性逐渐增

强，故D正确；故选C。

19.（2023•辽宁省大连市一模）我国科研人员将单独脱除SO2的反应与制备H2O2的反应相结合，实现协

同转化。

已知：反应①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2C）2,不能自发进行；

2

反应②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO4-+2H2O,能自发进行。

协同转化装置如图（在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH和H+,并向两极迁移）。下列分析

错误的是（）

A.反应②释放的能量可以用于反应①

+

B.产生H2O2的电极反应：O2+2H+2e-=H2O2

C.当生成0.1molHzCh时，负极区溶液质量增重9.8g

D.协同转化总反应：SO2+2H2O+O2=H2O2+H2SO4

【答案】D

【解析】根据电子流向可知，左边电极为负极，电极反应式为SO2+4OH-2e-=SO42-+2H2O,右边电极为

正极，电极反应式为O2+2H++2e=H2O2。A项，反应②能自发进行，反应放出能量，反应①不能自发进行,

需要吸收能量，反应②释放的能量可以用于反应①，故A正确；B项，Ch在右侧电极得到电子生成H2O2,

电极方程式为：O2+2H++2e-=H2（D2,故B正确；C项，当正极生成0.1molH2O2时，得到0.2mol电子，左边

电极为负极，电极反应式为SO2+4OH-2e-=SO42-+2H2O,当得到0.2mol电子时，吸收O.lmolSCh,同时双极

膜电离出。.2molOH-进入负极，负极区溶液质量增重0.1molx64g/mol+0.2moixl7g/mol=9.8g,故C正确；D

2+

项，负极电极反应式为SO2+4OH--2e=SO4-+2H2O,正极电极反应为O2+2H+2e-=H2O2,协同转化总反应为：

SO2+2NaOH+O2=H2O2+Na2so4,故D错误；故选D。

20.（2023.山东省济南市一模）电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除

废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a所示，工作lOmin时，Fe2\H2O2电极产生量（mmoLL」）与

电流强度关系如图b所示：

下列说法错误的是（）

A.电流流动方向：Pt电极—电解质—HMC-3电极

B.Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂

C.根据图b可判断合适的电流强度范围为40mA左右

D.若处理9.4g苯酚，理论上消耗标准状况下15.6815.68LO2

【答案】D

【解析】HMC-3电极上氧气、铁离子发生还原反应，为阴极，则Pt电极为阳。A项，由分析可知，HMC-3

电极为阴极，则Pt电极为阳极，电流流动方向：Pt电极—电解质—HMC-3电极，A正确；B项，Fe3+转化

为亚铁离子，亚铁离子和过氧化氢生成羟基自由基和铁离子，铁离子在反应前后没有改变，是该电芬顿工

艺的催化剂，B正确；C项，过量的过氧化氢会氧化亚铁离子，导致生成的羟基自由基减少，使得降解去除

废水中的持久性有机污染物的效率下降,故据图b可判断合适的电流强度范围为40mA左右,C正确;D项，

反应中氧气转化为过氧化氢，苯酚转化为二氧化碳，根据电子守恒可知，C6H5OH~28e~14O2,若处理9.4g

苯酚（为（Mmol）,理论上消耗标准状况下1.4mol氧气，体积为31.36L,D错误；故选D。

21.（2023•陕西省西安市二模）燃料敏化太阳能电池因其工艺简单、性能稳定等特点深受科学家的青睐。

一种钉基配合物作为光敏剂（S）的太阳能电池的工作原理如图所示，其中一个电极可表示为TiO2/S,电极反

+

应为TiCh/S*->TiO2/S+e-„下列有关说法错误的是（）

太阳光

A.该电池工作时，光能直接转化为电能

B.电池的正极反应为b+2e--31

+

C.电解质溶液中可发生反应TiO2/S+3I^TiO2/S+I3-

D.电池的电解质溶液中1和I3-的浓度不会减少

【答案】C

【解析】根据电极反应为TiO2/S*—TiO2/S++e:可知该电极为负极，则Pt-导电玻璃为正极，电解质为

13-和1的混合物，13-在正极上得到电子被还原，正极反应为l3-+2e-=31。A项，由图可知，该电池工作时,

光能直接转化为电能，A正确；B项，据分析可知，电池的正极反应为l3-+2e--3r,B正确；C项，该反应

电荷不守恒，电解质溶液中可发生反应为2TiCh/S++3r-2TiO2/S+后，C错误；D项，由图可知，卜一和「在

不停的循环，则电池的电解质溶液中r和b-的浓度不会减少，D正确；故选C。

22.（2023•广东省茂名市高三二模）一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，I室、II室、

III室均为HGPE凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是（）

A.放电时，b为正极，发生还原反应

B.放电时，a电极反应为：FeOCl+e=FeO+CF

C.交换膜1、2分别为氯离交换膜和阳离子交换膜

D.充电时，每转移Imol电子，b电极增重35.5g

【答案】B

【解析】如图，II［室中b极为锂电极，为放电时的负极，发生反应：Li-e-+C「=LiCl,C「通过交换膜

2移向III室，交换膜2为阴离子交换膜，a极为放电时的正极，发生反应：FeOCl+e=FeO+Cl,CT通过交

换膜1向II室。A项，b极为锂电极，为放电时的负极，发生氧化反应：Li-e-+Cr=LiCl,A错误；B项，

a极为放电时的正极，发生反应：FeOCl+e-=FeO+Cr,B正确；C项，交换膜1和交换膜2均为氯离子交

换膜，C错误；D项，充电时，b发生反应：LiCl+e-=Li+C「，LiCl-Li,质量减少，每转移Imol电子，

b电极减少35.5g,D错误；故选B。

【能力提升】

23.(2023•福建省德化一中、永安一中、漳平一中三中协作体高三联考)如图，科学家基于CL易溶于CC14

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，总方程式为：NaTi2(PO4)3+2NaCl

^J^Na3Ti2(PO4)3+C12=下列说法正确的是()

A.放电时NaCl溶液的pH减小

B.放电时cr透过多孔活性炭电极向ccL中迁移

放电一

充电时的阴极反应为)+（）

c.NaTi2(PO43+2Na+2e-一充电NasTi2PO43

D.充电时，电路中每转移2moie:理论上从CCI4中释放ImolCL

【答案】C

【解析】由总反应可知多孔活性炭电极为电池的正极，钛电极为电池的负极。A项，放电时总反应式

为：Na3Ti2(PO4)3+C12=NaTi2(PO4)3+2NaCl,则放电时NaCl溶液的pH不变，A错误；B项，放电时，阴离子

移向负极，即Cl透过多孔活性炭电极移向NaCl溶液中，B错误；C项，根据总反应式可知，充电时的阴极

放电一

反应为NaTi(PO)+2Na++2e-NaTi（PO）3C正确;D项,充电时，阳极反应式为：2Cl-2e=C12T，

243-充电324；

电路中每转移2mole-,理论上生成ImolCb进入到CC14中，D错误；故选C。

24.（2023.浙江省稽阳联谊学校高三联考）镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型

二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为:VS2TLixVS2下列说法不正确的是（）

、Mg2+

•Li+

vY、Y、y'y，

vs2

A.充电或放电时，a极电势均高于b极

B.放电过程中电子经导线由a极向b极移动

+

C.充电时阳极的电极反应式为LixVS2-xe^=VS2+Li

D.该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol,则负极质量变化2.4g

【答案】A

【解析】A项，由题可知，放电时b为正极，充电时b为阳极，充电或放电时，b极电势均高于a极,

A项错误；B项，放电时，b为正极，则电子经导线由a极向b极移动，B项正确；C项，已知放电时，b

极转化关系为VS2-LixVS2,则充电时b为阳极，转化关系为LixVS2-VS2,电极反应式为

+

LixVS2-xe=VS2+Li,C项正确；D项，放电时，负极反应为Mg-2e=Mg2+,则转移电子为0.2mol时，负

极质量变化2.4g,D项正确。故选A。

25.（2023•吉林省长春市高三联考）钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新型

电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu2/Se填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒电池

工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的。价Cu原子。下列说法错误的

是（）

OSe2ONa\Cu\Cu?*可能占据的位置・Na，

A.每个Cu2bse晶胞中C/+个数为4x

B.在NazSe晶胞结构中，Se?-占据的位置是项点和面心

C.充分放电时，正极的电极反应式为Cu2/Se+2Na++2e=Na2Se+(2-x)Cu

D.充电时外电路中转移Imol电子，两极质量变化差为23g

【答案】D

【解析】由题意可知，Cu2bse填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；A项，根据“均

摊法”，每个Cu2/Se晶胞中含8xJ+6>4=4个Se,则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4x(2-x)个，设铜离子、

o2.

亚铜离子分别为a、b,则a+b=4x(2-x),由化合价代数和为零可知，2a+b=4x2,解得a=4x,故A正确；B

项，由晶胞图示可知，在Na?Se晶胞结构中，Se?一占据的位置是项点和面心，故B正确；C项，充分放电时，

+-

正极Cu2Kse得至!］电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu2J：Se+2Na+2e=Na2Se+(2-x)Cu,故C正

确；D项，充电时外电路中转移Imol电子，阳极释放出Imol钠离子，质量减小23g,阴极生成Imol钠，

质量增加23g,两极质量变化差为46g,故D错误；故选D。

26.光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：

外加电阻

已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e)空穴(h+)。下列说法错误的是()

A.电极电势：电极a>电极b

B.光激发时，光生电子会与02结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合

C.电极b发生的电极反应式为96耳005『24€-+7H2O=6CO2T+24JT

D.电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑C02的溶解)

【答案】C

【解析】A项，根据题图信息判断，(C6Hio05)n在电极b上失电子，转化为CO2,则电极b为负极，电

极a为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a＞电极b,A正确；B项，

根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子©)、空穴(h+),光生电子会与O2结合，光生空穴会

与电极b产生的电子结合，B正确；C项，根据得失电子守恒判断，电极b发生的电极反应式为

+

(C6H10O5)；1-24ne-+7nH2O=6«CO2T+24«H,C错误；D项，根据电极反应判断，每转移24nmol电子时，

右侧溶液中生成24nmolH+,同时会有24nmolH+通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH保持不

变，D正确；故选C。

27.我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。

(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。

交换膜

甲

①阳极的电极反应式为O

②铜电极上产生CH4的电极反应式为,若铜电极上只生成5.6gCO,则铜极区溶液质量变

化了go

③若铜极上只生成0.3molCH3cHO和0.4molHCOOH,则电路中转移mol电子。

(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。

①Ni电极为,其电极反应式为。

②理论上，每有ImolCCh与-结合，电路中转移电子数为。

【答案】(1)AB

++

(2)2H2O-4e-=4H+O2CO2+8e-+8H=CH4+2H2O3.63.8

22

(3)阴极CO3+4e=C+3O-4NA

【解析】(1)①阳极为钳电极，电极反应式为2H2。一4e-=4H++O2。②铜电极为阴极，实现的是二氧化

碳变甲烷或一氧化碳、甲酸、乙醛等，其中生成甲烷的，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,若铜

电极上只生成5.6gCO,电极反应为CO2+2e-+2H+=CO+H2。，当有Imol一氧化碳生成，则铜极去溶液的

质量变化为44+2-28=18克，则当生成5.6克一氧化碳，即0.2mol一氧化碳时，铜极区溶液质量变化了3.6g。

③若铜极上每生成ImolCHsCHO,转移lOmol电子，每生成ImolHCOOH,转移2moi电子，则只生成

0.3molCH3CHO和0.4molHCOOH,则电路中转移3+0.8=3.8mol电子。(2)①Ni电极碳酸根离子生成碳和氧

气，为阴极，其电极反应式为CO32-+4eC+3O'②理论上，每有ImolCCh与-结合生成Imol碳酸根离

子，则意味着电路中有4moi电子转移，故电路中转移电子数为4NA.

28.人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇

宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不