新型化學(xué)電源1.燃料電池以CH3OH燃料電池為例，體會(huì)不同介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響。電池類型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式酸性燃料電池H+總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極O2+4e-+4H+=2H2O負(fù)極CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+堿性燃料電池OH-總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32?+6H正極O2+4e-+2H2O=4OH-負(fù)極CH3OH-6e-+8OH-=CO32?+6H熔融碳酸鹽燃料電池CO總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極O2+4e-+2CO2=2CO負(fù)極CH3OH-6e-+3CO32?=4CO2+2H固態(tài)氧化物燃料電池O2-總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極O2+4e-=2O2-負(fù)極CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2O質(zhì)子交換膜燃料電池H+總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極O2+4e-+4H+=2H2O負(fù)極CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+2.新型一次電池電池類型反應(yīng)式Mg?H2O2電池總反應(yīng)：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O正極H2O2+2H++2e-=2H2O負(fù)極Mg-2e-=Mg2+鈉硫電池總反應(yīng)：2Na+xS=Na2Sx正極xS+2e-=S負(fù)極Na-e-=Na+鋰釩氧化物電池總反應(yīng)：xLi+LiV3O8=Li1+xV3O8正極xLi++LiV3O8+xe-=Li1+xV3O8負(fù)極Li-e-=Li+3.新型充電(可逆)電池電池類型反應(yīng)式高鐵電池總反應(yīng)：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH正極：FeO42?+3e-+4H2O=Fe(OH)3負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2陽(yáng)極：Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42?+4H陰極：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-鋰離子電池總反應(yīng)：Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)正極：Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2負(fù)極：LixC6-xe-=xLi++C6陽(yáng)極：LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+陰極：xLi++xe-+C6=LixC6鈉電池鈉硫蓄電池總反應(yīng)：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr正極：NaBr3+2e-+2Na+=3NaBr負(fù)極：2Na2S2-2e-=Na2S4+2Na+陽(yáng)極：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+陰極：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2鈉離子電池總反應(yīng)：Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn正極：Na1-mCoO2+me-+mNa+=NaCoO2負(fù)極：NamCn-me-=mNa++Cn陽(yáng)極：NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+陰極：mNa++Cn+me-=NamCn全釩液流電池總反應(yīng)：VO2++2H++V2+V3++VO2++H2正極：VO2++2H++e-=VO2++H負(fù)極：V2+-e-=V3+陽(yáng)極：VO2++H2O-e-=VO2+陰極：V3++e-=V2+4.濃差電池濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢(shì)的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。由于存在離子濃度差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的電池稱為離子濃差電池，當(dāng)兩極室離子濃度相等時(shí)放電完成。某離子濃差電池的工作原理如圖所示。回答下列問(wèn)題：(1)銅電極Ⅰ為極，電極反應(yīng)式為。

(2)當(dāng)放電完成時(shí)，負(fù)極區(qū)域增加g，(假設(shè)兩側(cè)溶液的體積均為100mL)。

答案(1)正Cu2++2e-=Cu(2)32解析(2)當(dāng)兩側(cè)CuSO4溶液的濃度變?yōu)?mol·L-1時(shí)，放電完成，右側(cè)CuSO4增加2mol·L-1，其質(zhì)量為2mol·L-1×0.1L×160g·mol-1=32g。1.(2024·全國(guó)甲卷，12)科學(xué)家使用δ?MnO2研制了一種MnO2?Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時(shí)間后，MnO2電極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是()A.充電時(shí)，Zn2+向陽(yáng)極方向遷移B.充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2=ZnMn2O4C.放電時(shí)，正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D.放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH答案C解析充電時(shí)該裝置為電解池，電解池中陽(yáng)離子向陰極遷移，即Zn2+向陰極方向遷移，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，則充電時(shí)陰極反應(yīng)為Zn2++2e-=Zn，即充電時(shí)Zn元素化合價(jià)應(yīng)降低，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，MnO2電極為正極，正極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMn2O4，則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正確；放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g(物質(zhì)的量為0.010mol)，電路中轉(zhuǎn)移0.020mol電子，由正極的主要反應(yīng)MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-可知，若正極上只有MnOOH生成，則生成MnOOH的物質(zhì)的量為0.020mol，但正極上還有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物質(zhì)的量小于0.020mol，D錯(cuò)誤。2.(2023·遼寧，11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B.儲(chǔ)能過(guò)程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C.放電時(shí)右側(cè)H+通過(guò)質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D.充電總反應(yīng)：Pb+SO42?+2Fe3+=PbSO4答案B解析放電時(shí)，負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；儲(chǔ)能過(guò)程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42?+2Fe3+3.(2023·新課標(biāo)卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時(shí)，Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2A.放電時(shí)V2O5為正極B.放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng)：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2OD.充電陽(yáng)極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O答案C解析放電時(shí)，Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時(shí)V2O5為正極，A正確；Zn為負(fù)極，放電時(shí)Zn失去電子變?yōu)閆n2+，陽(yáng)離子向正極遷移，則放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移，B正確；電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O，則在充電時(shí)的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O=xZn+V2O5+nH2O，C不正確；充電時(shí)陽(yáng)極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O，D正確。4.(2023·全國(guó)乙卷，12)室溫鈉?硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉?硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：12S8+e-→12S82?，12S82?+e-→S42?，2Na++下列敘述錯(cuò)誤的是()A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→bC.放電時(shí)正極反應(yīng)為2Na++x8S8+2e-→Na2SD.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能答案A解析充電時(shí)為電解池裝置，陽(yáng)離子移向陰極，Na+由硫電極遷移至鈉電極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，即電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；將題給硫電極發(fā)生的反應(yīng)依次編號(hào)為①②③，由x4×①+x4×②+③可得正極的反應(yīng)式為2Na++x8S8+2e-→Na2Sx，C5.(2024·新課標(biāo)卷，12)一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示，通過(guò)CuO催化消耗血糖發(fā)電，從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動(dòng)。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)，電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì))電池工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.電池總反應(yīng)為2C6H12O6+O2=2C6H12O7B.b電極上CuO通過(guò)Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理論上a電極有0.4mmol電子流入D.兩電極間血液中的Na+在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a答案C解析該裝置為原電池，a為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，b為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O，在負(fù)極區(qū)，葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O；電池的總反應(yīng)為2C6H12O6+O2=2C6H12O7，A正確；CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，自身被還原為Cu2O，Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO，因此，CuO通過(guò)Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用，B正確；由反應(yīng)2C6H12O6+O2=2C6H12O7可知，1molC6H12O6參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗18mg(0.1mmol)葡萄糖時(shí)，理論上a電極有0.2mmol電子流入，C錯(cuò)誤；原電池中陽(yáng)離子從負(fù)極向正極遷移，故Na+遷移方向?yàn)閎→a，D正確。6.(2019·全國(guó)卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+=2H++2MV+C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)答案B解析相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時(shí)利用MV+和MV2+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，故A正確；左室為負(fù)極區(qū)，MV+在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，電極反應(yīng)式為MV+-e-=MV2+，放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應(yīng)生成H+和MV+，反應(yīng)的方程式為H2+2MV2+=2H++2MV+，故B錯(cuò)誤；右室為正極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+，電極反應(yīng)式為MV2++e-=MV+，放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV2+，故C正確；電池工作時(shí)，氫離子(即質(zhì)子)通過(guò)交換膜由負(fù)極向正極移動(dòng)，故D正確。7.(2024·河北，13)我國(guó)科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg?CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3?丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時(shí)CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計(jì)克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)，電池總反應(yīng)為2CO2+Mg=MgC2O4B.充電時(shí)，多孔碳納米管電極與電源正極連接C.充電時(shí)，電子由Mg電極流向陽(yáng)極，Mg2+向陰極遷移D.放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2答案C解析放電時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為MgC2O4，碳元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+3價(jià)，CO2發(fā)生還原反應(yīng)，所以多孔碳納米管電極為正極，電極反應(yīng)式為Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4，Mg電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+，則放電時(shí)電池總反應(yīng)為2CO2+Mg=MgC2O4，A正確；充電時(shí)，多孔碳納米管電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽(yáng)極，與電源正極連接，B正確；充電時(shí)，Mg電極為陰極，電子從電源負(fù)極經(jīng)外電路流向Mg電極，同時(shí)Mg2+向陰極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；根據(jù)放電時(shí)的電極總反應(yīng)2CO2+Mg=MgC2O4可知，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2，D正確。8.(2024·安徽，11)我國(guó)學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn?TCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極，以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵B.電池總反應(yīng)為：I3?+ZnZn2++3IC.充電時(shí)，陰極被還原的Zn2+主要來(lái)自Zn?TCPPD.放電時(shí)，消耗0.65gZn，理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子答案C解析由標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)中存在碳碳單鍵、碳碳雙鍵等多種共價(jià)鍵，還有由N提供孤電子對(duì)、Zn2+提供空軌道形成的配位鍵，A項(xiàng)正確；由圖可知，該新型水系鋅電池的負(fù)極是鋅，正極是超分子材料，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，則充電時(shí)，該電極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn；正極電極反應(yīng)式為I3?+2e-=3I-，則充電時(shí)，該電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為3I--2e-=I3?，則該電池總反應(yīng)為I3?+ZnZn2++3I-，B項(xiàng)正確；充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn，被還原的Zn2+主要來(lái)自電解質(zhì)溶液，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，因此消耗0.65g(即0.01mol)Zn，理論上轉(zhuǎn)移0.029.(2023·山東，11改編)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說(shuō)法不正確的是()A.甲室Cu電極為負(fù)極B.隔膜為陽(yáng)離子膜C.電池總反應(yīng)：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D.NH3擴(kuò)散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響答案B解析向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu電極為負(fù)極，故A正確；原電池內(nèi)電路中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，若隔膜為陽(yáng)離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動(dòng)，通入氨水要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽(yáng)離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)是Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，正極反應(yīng)是Cu2++2e-=Cu，則電池總反應(yīng)為Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，故C正確；NH3擴(kuò)散到乙室會(huì)與銅離子反應(yīng)生成[Cu(NH3)4]2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響，故D正確。10.(2023·河北，13)我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種以和MnO2為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同。放電時(shí)，電極材料轉(zhuǎn)化為。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.充電時(shí)，b電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.充電時(shí)，外電源的正極連接b電極C.放電時(shí)，①區(qū)溶液中的SO42?D.放電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O答案B解析放電時(shí)，電極材料轉(zhuǎn)化為，電極反應(yīng)為-2ne-=+2nK+，是原電池的負(fù)極，陽(yáng)離子增多需要通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入②區(qū)；二氧化錳得到電子變成錳離子，是原電池的正極，電極反應(yīng)：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，陽(yáng)離子減少，多余的陰離子需要通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入②區(qū)，故③區(qū)為堿性溶液，b電極是電極，①區(qū)為酸性溶液，a電極是二氧化錳電極。充電時(shí)，b電極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；充電時(shí)，外電源的正極連接a電極，電極失去電子，電極反應(yīng)為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，①區(qū)溶液中多余的SO42?向②區(qū)遷移，C正確。題型突破練[分值：50分](選擇題1~5題，每小題3分，6~12題，每小題5分，共50分)1.(2024·廣東高三六校聯(lián)考)1800年意大利科學(xué)家伏打發(fā)明了世界上第一個(gè)發(fā)電器——伏打電堆，開創(chuàng)了電學(xué)發(fā)展的新時(shí)代。目前最先進(jìn)電池之一的“比亞迪刀片電池”在結(jié)構(gòu)上仍能看到伏打電堆的影子。下列說(shuō)法不正確的是()A.放電過(guò)程中，電流從b極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向a極B.電池單元組越多電壓越大C.食鹽水中Cl-發(fā)生電極反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑D.放電過(guò)程中，Na+從Zn片移向Cu片答案C解析由圖可知，該電池是原電池，鋅比銅活潑，所以Zn作負(fù)極，Cu作正極，電流從正極b極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向負(fù)極a極；放電過(guò)程中，電流從b極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向a極，A正確；電池單元組越多，電勢(shì)差越大，電壓越大，B正確；Zn為活潑金屬，失電子產(chǎn)生鋅離子：Zn-2e-=Zn2+，C不正確；放電過(guò)程中，陽(yáng)離子Na+從負(fù)極Zn片移向正極Cu片，D正確。2.(2024·廣西高考聯(lián)合模擬考試)利用燃料電池原理可處理高濃度的氨氮廢水，同時(shí)電解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成撲熱息痛()，裝置如圖所示，其中a、b的電極材料為石墨。下列說(shuō)法正確的是()A.溶液中的H+由甲室向乙室遷移B.工作一段時(shí)間后，甲室溶液pH下降C.乙室每產(chǎn)生1molN2，a電極理論上可產(chǎn)生H233.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)D.丙室中發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式為答案D解析燃料電池甲通入空氣為正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，乙中銨根離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)?，為?fù)極；b極為陽(yáng)極，a極為陰極；原電池中陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極，即溶液中的H+由乙室向甲室遷移，A錯(cuò)誤；甲室為燃料電池的正極區(qū)，電極反應(yīng)：O2+4e-+4H+=2H2O，溶液pH增大，B錯(cuò)誤；乙室每產(chǎn)生1molN2，轉(zhuǎn)移6mol電子，根據(jù)得失電子守恒，可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下3molH2，對(duì)應(yīng)氣體體積為67.2L，C錯(cuò)誤。3.(2024·海南省部分學(xué)校高三模擬)利用一種電解質(zhì)溶液濃度不同引起電勢(shì)差的裝置稱為“濃差電池”，其原理是高濃度溶液向低濃度溶液擴(kuò)散。某濃差電池的模擬裝置如圖所示。已知：兩電極銀的質(zhì)量均為300g。下列敘述正確的是()A.Ag(1)電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.NO3C.電池停止工作時(shí)兩電極的質(zhì)量差為432gD.電池放電時(shí)將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化成電能答案C解析濃差電池通過(guò)改變電解質(zhì)溶液濃度實(shí)現(xiàn)放電，當(dāng)濃度相等時(shí)停止放電。陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，所以只能通過(guò)電極反應(yīng)改變電解質(zhì)溶液濃度，左側(cè)電解質(zhì)溶液濃度減小，右側(cè)電解質(zhì)溶液濃度增大，Ag(1)極上析出Ag，Ag(2)極上銀溶解，由此推知，Ag(1)為正極，Ag(2)為負(fù)極。為了維持電荷守恒，左側(cè)電解質(zhì)溶液中NO3?向右側(cè)遷移，B錯(cuò)誤；當(dāng)兩電極所在電解質(zhì)溶液濃度相等時(shí)達(dá)到平衡，停止放電，停止放電時(shí)c(AgNO3)=3mol·L-1，即只轉(zhuǎn)移2mol電子，負(fù)極：Ag-e-=Ag+，正極：Ag++e-=Ag，起始時(shí)，兩電極的質(zhì)量相等，停止放電時(shí)，正極增加2molAg(216g)，負(fù)極減少2molAg(216g)，兩電極的質(zhì)量差為432g，C4.(2024·河北省部分學(xué)校高三下學(xué)期適應(yīng)性測(cè)試)某種鈉電池的充電、放電過(guò)程的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.放電時(shí)，電子由碳紙電極移向鈉箔電極B.放電時(shí)，碳紙電極上的反應(yīng)式為O2+2e-=OC.充電時(shí)，碳紙電極應(yīng)與電源負(fù)極連接D.充電時(shí)，NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小答案D解析該電池放電時(shí)，鈉箔電極為負(fù)極，碳紙電極為正極，電子由鈉箔電極移向碳紙電極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，碳紙電極上的反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，鈉箔電極為陰極，碳紙電極為陽(yáng)極，因此碳紙電極應(yīng)與電源正極連接，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，Na+移向鈉箔電極，OH-移向碳紙電極并在碳紙電極上放電，NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小，D正確。5.(2024·石家莊第二中學(xué)高三下學(xué)期質(zhì)檢)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的一種三室電池既能凈化污水，又能淡化海水，同時(shí)還可回收其中的能量，用葡萄糖溶液(足量，代替污水)、氯化鈉溶液(足量，代替海水)和100mL1.1mol·L-1鹽酸模擬工作原理如圖，下列說(shuō)法正確的是()A.外電路中的電流方向?yàn)殡姌OA→電極BB.該電池的正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+=2H2OC.常溫下，當(dāng)電路中有0.1mol電子通過(guò)時(shí)，鹽酸的pH=2D.離子交換膜A可以是陽(yáng)離子交換膜也可以是陰離子交換膜，但不能與離子交換膜B相同答案B解析B極室通入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，則電極B是正極、電極A是負(fù)極，外電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)殡姌OA→電極B，故A錯(cuò)誤；電極B為正極，電解質(zhì)溶液為鹽酸，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+=2H2O，故B正確；電路中有0.1mol電子通過(guò)時(shí)，H+減少了0.1mol，生成的水的體積可忽略不計(jì)，所以c(H+)=0.1L×1.1mol·L?1?0.1mol0.1L=0.1mol·L-1，鹽酸的pH=1，故C錯(cuò)誤；電極B是正極、電極A是負(fù)極，為淡化海水，離子交換膜A6.(2024·貴州省部分學(xué)校高三聯(lián)考)一種FeBr2?Br2雙膜二次電池的結(jié)構(gòu)及放電時(shí)的工作原理如圖所示。已知：①M(fèi)、N均為多孔石墨烯電極；②起始時(shí)Ⅰ室(含儲(chǔ)液罐)中只含F(xiàn)eBr2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.X膜、Y膜均為陰離子交換膜B.充電過(guò)程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液濃度均逐漸增大C.放電過(guò)程的總反應(yīng)為2FeBr2+Br2=2FeBr3D.放電時(shí)，Ⅲ室中1molBr2參加反應(yīng)，此時(shí)Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3，則起始Ⅰ室中含8molFeBr2答案B解析由圖可知，放電時(shí)，M極亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鐵離子，為負(fù)極；N極溴單質(zhì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成溴離子，為正極；充電時(shí)M為陰極、N為陽(yáng)極；起始時(shí)Ⅰ室(含儲(chǔ)液罐)中只含F(xiàn)eBr2，則在反應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)該為溴離子通過(guò)X、Y膜使得各室中溶液呈電中性，故X膜、Y膜均為陰離子交換膜，A正確；充電過(guò)程中，陰極M極鐵離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極N極溴離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，總反應(yīng)為2Fe3++2Br-=2Fe2++Br2，溴離子由陰極向陽(yáng)極遷移，則Ⅱ室中的NaBr溶液不變，Ⅲ室中的Br2溶液濃度逐漸增大，B錯(cuò)誤；由分析可知，放電過(guò)程的總反應(yīng)為亞鐵離子、溴單質(zhì)反應(yīng)生成鐵離子和溴離子：2FeBr2+Br2=2FeBr3，C正確；放電時(shí)，Ⅲ室中1molBr2參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移2mol電子，M極反應(yīng)為Fe2+-e-=Fe3+，生成2mol鐵離子，此時(shí)Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3，則亞鐵離子為6mol，那么根據(jù)鐵元素守恒可知，起始Ⅰ室中含2mol+6mol=8molFeBr2，D正確。7.(2024·福建龍巖高三質(zhì)量檢測(cè))電化學(xué)“大氣固碳”方法是我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)的，相關(guān)裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.該電池可選用Li2SO4水溶液作離子導(dǎo)體B.放電時(shí)，電極B反應(yīng)為CO2+4e-=C+2O2-C.充電時(shí)，Li+從電極A移向電極BD.放電時(shí)，電路中每通過(guò)1mol電子，正極區(qū)質(zhì)量增加40g答案D解析放電時(shí)電極A為負(fù)極，電極材料為L(zhǎng)i，會(huì)與水反應(yīng)，因此該電池只可選用無(wú)水電解液，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電極B為正極，電極反應(yīng)為3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽(yáng)離子移向陰極，則Li+的移動(dòng)方向是從電極B移向電極A，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，正極電極反應(yīng)為3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，增加的質(zhì)量為二氧化碳與鋰離子的總質(zhì)量，當(dāng)有4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，增加的質(zhì)量為(3×44+4×7)g=160g，則電路中每通過(guò)1mol電子時(shí)，正極區(qū)質(zhì)量增加40g，D正確。8.(2024·廣東汕頭市高三模擬)液流電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。如圖是堿性鋅鐵液流電池，其具有電壓高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。已知該電池放電時(shí)正極發(fā)生反應(yīng)：[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-，下列敘述正確的是()A.放電時(shí)，M處發(fā)生氧化反應(yīng)，N為負(fù)極B.放電時(shí)，右側(cè)貯液器中溶液濃度減小C.充電時(shí)，N極電極反應(yīng)為[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-D.該離子交換膜為陰離子交換膜，當(dāng)有65gZn發(fā)生反應(yīng)時(shí)，有1molOH-通過(guò)答案C解析放電時(shí)，M極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，N電極為負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，右側(cè)電極發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，貯液器中溶液濃度增大，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，右側(cè)電極連接電源負(fù)極，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，C正確；在放電時(shí)，M為正極，電極反應(yīng)為[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4-，右側(cè)N電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，當(dāng)有65gZn發(fā)生反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，反應(yīng)產(chǎn)生1mol[Zn(OH)4]2-，負(fù)電荷減少2mol，為維持電荷守恒，有2molOH-通過(guò)陰離子交換膜由左側(cè)移向右側(cè)的負(fù)極N極，D錯(cuò)誤。9.(2024·安徽省皖江名校聯(lián)盟高三模擬)新型Li?Mg雙離子可充電電池是一種高效、低成本的儲(chǔ)能電池，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)，電極a發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時(shí)，電極b反應(yīng)為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4C.充電時(shí)，Ⅱ室Li2SO4溶液的濃度不變D.充電時(shí)，電極a質(zhì)量增加24g，電極b質(zhì)量理論上減少7g答案D解析放電時(shí)，電極a是負(fù)極，反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極b是正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，A、B正確；充電時(shí)，Ⅱ室生成的Li+和向Ⅰ室遷移的Li+數(shù)目相同，Li2SO4溶液的濃度不變，C正確；充電時(shí)，電極a質(zhì)量增加24g，生成1molMg，轉(zhuǎn)移2mole-，電極b理論上減少2molLi+，質(zhì)量減少14g，D錯(cuò)誤。10.(2024·濟(jì)南高三模擬)我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，利用如圖裝置可以將鄰苯二醌類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚類物質(zhì)，已知雙極膜(膜a、膜b)中間層中的H2O可解離為H+和OH-。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.電極電勢(shì)：M<NB.M極電極反應(yīng)式為B2H6+14OH--12e-=2BO2?C.工作一段時(shí)間后，裝置中需要定期補(bǔ)充H2SO4和NaOHD.制取0.2mol鄰苯二酚類物質(zhì)時(shí)，理論上有0.8molOH-透過(guò)膜a答案C解析該裝置為原電池裝置。M電極作負(fù)極，B2H6在該極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為B2H6+14OH--12e-=2BO2?+10H2O；N電極作正極，該極上鄰苯二醌類物質(zhì)得電子轉(zhuǎn)化為鄰苯二酚類物質(zhì)。雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，氫離子通過(guò)膜b移向正極N，膜b為陽(yáng)離子交換膜，氫氧根離子通過(guò)膜a移向負(fù)極M，膜a為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答。M電極為負(fù)極，N電極為正極，電流從正極流向負(fù)極，從高電勢(shì)流向低電勢(shì)，因此電勢(shì)：M<N，故A正