題型突破

電化學(xué)

I選擇題專攻新型化學(xué)電源

■）盤點(diǎn)核心知識

1.燃料電池

以CH30H燃料電池為例，體會不同介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響。

電池導(dǎo)電

反應(yīng)式

類型介質(zhì)

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

酸性

燃料H+正極

電池

負(fù)極

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2+4OH--2C0歹+6叢0

堿性

燃料OH-正極

電池

負(fù)極

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

熔融碳

正極

酸鹽燃cor

料電池

負(fù)極

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

固態(tài)氧

O2

化物燃正極

料電池

負(fù)極

總反應(yīng)：2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。

質(zhì)子交

正極

換膜燃H+

料電池

負(fù)極

2.新型一次電池

電池類型反應(yīng)式

+2+

總反應(yīng)：H2O2+2H+Mg=Mg+2H2O

Mg-HzOz正極

電池

負(fù)極Mg-2e=Mg2+

總反應(yīng)：2Na+%S^=Na2S%

鈉硫電池正極

負(fù)極Na-e-=Na+

總反應(yīng)：xLi+LiV3O8^=Lii+^V3O8

鋰鈾氧化

正極xLi++LiV3Os+xe-=Lii+尤丫3。8

物電池

負(fù)極Li-e=Li+

3.新型充電（可逆）電池

電池

反應(yīng)式

類型

放.

總反應(yīng)：3Zn+2K2FeO4+8H2O頡3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH

高鐵正極：_______________________________________________________________

電池負(fù)極：______________________________________________________________

陽極：_______________________________________________________________

陰極：_______________________________________________________________

放電T

總反應(yīng)：LiiiCoO2+LixC6演LiCoO2+C6(x<l)

鋰離

正極：Lii.%CoC)2+xe+xLi+=LiCoC)2

子電

+

負(fù)極：LixC6-xe^^=%Li+C6

池

陽極：LiCoO2-xe==Lii_%CoC)2+xLi+

陰極：xLi++xe+C6=LUC6

放q

總反應(yīng)：2Na2s2+NaBn充也Na2s4+3NaBr

鈉硫

正極：NaBr3+2e-+2Na+=3NaBr

蓄電

負(fù)極：2Na2s2-2e-=Na2s4+2Na+

池

陽極：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+

鈉

陰極：Na2s4+2Na++2e=2Na2s2

電

放叱

池

總反應(yīng)：Nai.?,CoO2+NamC?充電NaCoO2+C?

鈉離

正極：_______________________________________________________________

子電

負(fù)極：_______________________________________________________________

池

-+

陽極：NaCoO2-me=Nai-mCoO2+mNa

陰極：mN^+Cn+me^=NamCn

放q

總反應(yīng)：VOJ+2H++V2+充電V3++VO2++H2。

全鈾液正極：_______________________________________________________________

流電池負(fù)極：_______________________________________________________________

2++

B日極：VO+H2O-e=V0j+2H

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)，陽離子移向正極區(qū)。

由于存在離子濃度差而產(chǎn)生電動勢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。

1用電器卜

CuSO4（aq）?CuSO4（aq）

銅電極I------5mobL-,<1mol,L_,---------銅電極n

隔膜

回答下列問題：

（1）銅電極I為極，電極反應(yīng)式為O

（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）。

皂精姆考真題

1.（2024?全國甲卷，12）科學(xué)家使用3-MnO2研制了一種MnCh-Zn可充電電池（如圖所示）。電池工作一段

時(shí)間后，MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMnzOm下列敘述正確的是（）

A.充電時(shí)，Zn?+向陽極方向遷移

B.充電時(shí)，會發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2=ZnMn2O4

C.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

2.（2023?遼寧，11）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是（）

｛電源或負(fù)載）

Pb/PbSO4多孔碳

Fe"/Fe"

H2sO4(aq)

H2SO4(aq)

質(zhì)子交換膜

A.放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小

B.儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

C.放電時(shí)右側(cè)H+通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)

3+2+

D.充電總反應(yīng)：Pb+S+2Fe=PbSO4+2Fe

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)，Zi?+可插入V2O5層間形成Zn、V2O5?"H2O。下列說法錯(cuò)誤的是（）

'充電

ft\rv\r\F

V2O5ZnrV2O5-nH2O

Zn電極V2O5電極

HZn（CF3so3）2水溶液

A.放電時(shí)V2O5為正極

B.放電時(shí)Zr+由負(fù)極向正極遷移

C.充電總反應(yīng)：xZn+V2O5+?H2O^=ZnrV2O5?H2O

2+

D.充電陽極反應(yīng)：ZnAV2O5HH2O-2^e=rZn+V2O5+7?H2O

4.（2023?全國乙卷，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嗖膜上作為一個(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)：|s+e-|S1-,iS1~+e―2Na++-Si-+2（l-

84

令e-Na2sx

鈉電極

電解質(zhì)

下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.充電時(shí)Na卡從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時(shí)外電路電子流動的方向是a-b

C.放電時(shí)正極反應(yīng)為2Na++[S8+2e--Na2sx

8

D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能

5.（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)傳感器檢測到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動。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)）

納米PV________________制相憾

導(dǎo)電聚合物納米eg/導(dǎo)電聚々物「gVi

<^\葡萄糖酸"

而滿

口。。。產(chǎn)〈）

葡萄糖

電池工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.電池總反應(yīng)為2c6Hl2O6+O2=2C6Hl2。7

B.b電極上CuO通過Cu（II）和Cu（I）相互轉(zhuǎn)變起催化作用

C.消耗18mg匍萄糖，理論上a電極有0.4mmol電子流入

D.兩電極間血液中的Na+在電場驅(qū)動下的遷移方向?yàn)閎-a

6.（2019?全國卷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。下列說法錯(cuò)誤的是（）

+秘

￡HMV\電

H2

NHf|"MV?"

V極

M固氮酶

交換膜

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

2+++

B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV=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NH3

D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動

7.（2024?河北，13）我國科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg-CCh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MgCzOm該設(shè)計(jì)克服了MgCCh

導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg?+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。

CO?、多孔

Mg

Mg(TFSI)Mg(TFSI)A碳納

電2隔

PDA膜PDAJ米管

極

電極

MgC2O：

下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.放電時(shí)，電池總反應(yīng)為2co2+Mg=MgC2C）4

B.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

8.（2024.安徽，11）我國學(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ZnSCU和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列

說法錯(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

放里

B.電池總反應(yīng)為：g+Zn獲Zn2++3「

C.充電時(shí)，陰極被還原的Zn?+主要來自Zn-TCPP

D.放電時(shí)，消耗0.65gZn,理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子

9.(2023?山東，11改編)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSC)4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。下列說法不正確的是

()

A.甲室Cu電極為負(fù)極

B.隔膜為陽離子膜

C.電池總反應(yīng)：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4『+

D.NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響

KO—Qe^>-OK

10.(2023?河北，13)我國科學(xué)家發(fā)明了一種以丁0亡和MnCh為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)

KOQ^^—OK

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

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so廠向②區(qū)遷移

+2+

D.放電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為MnO2+4H+2e-=Mn+2H2O

答案精析

盤點(diǎn)核心知識

+

l.O2+4e+4H=2H2O

+

CH3OH-6e+H2O=CO2+6H

O2+4e+2H2O=4OH

CH3OH-6e+8OH=C01~+6H2O

。2+4，+2co2=2CO/

CH3OH-6e+3C0i-=4CO2+2H2O

2

O2+4e=2O-

2

CH3OH-6e+3O-=CO2+2H2O

+

O2+4e+4H=2H2O

+

CH3OH-6e+H2O==CO2+6H

+

2.H2O2+2H+2e==2H2O

xS+2e==Sx-

-

3.FeOi+3e+4H2O=Fe(OH)3+5OH

Zn-2e+2OH=Zn(OH)2

Fe(OH)3+5OH-3e=Fe0^+4H2O

Zn(OH)2+2e=Zn+2OH

+

Nai-HICoO2+me'+mNa^=NaCoO2

-+

NamC,I-?ie^=77iNa+Cn

+2+

V0j+2H+e=VO+H2O

V2+-e=V3+

4.(1)JECu2++2e==Cu(2)32

解析(2)當(dāng)兩側(cè)CuSO4溶液的濃度變?yōu)?mol-L1時(shí)，放電完成，右側(cè)CuSCU增加2mol-L-1,其質(zhì)量為2

1=

mol-L'xO.lLx160g-mor32g0

精練高考真題

1.C［充電時(shí)該裝置為電解池，電解池中陽離子向陰極遷移，即Zn?+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)，MnO?電極為正極，正極上檢測到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ZnMmCU生成，因此，

生成的MnOOH的物質(zhì)的量小于0.020mol,D錯(cuò)誤。］

2.B［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，?儲能

過程中，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)溶液中的陽離子

向正極移動，左側(cè)的可通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為

2+3+

PbS04+2Fe=Pb+SO^+2Fe,D錯(cuò)誤。］

3.C［放電時(shí)，Zi?+可插入V2O5層間形成ZnvV2O5HH2O,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n?+,陽離子向正極遷移,則放電時(shí)Zi?+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+77H2O=ZnAV2O5nH2O，則在充電時(shí)的總反應(yīng)為

ZnvV2O5nH2O—rZn+V2O5+?H2O,C不正確；充電時(shí)陽極上ZnNzC^aHzO被氧化為V2O5,則陽極的電極

反應(yīng)為Z&V2O5-“H2O-2xe-=xZn2++V2O5+"H2O,D正確。］

4.A［充電時(shí)為電解池裝置，陽離子移向陰極，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)依次編號為①②③，由9①+［x②+③可得正極的反應(yīng)式為2Na+JS8+2e-Na2S.v,C正確；炭化纖

維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D正確。］

5.C［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：C6Hl2C)6+2CuO=C6Hl2O7+CU2O；電池

的總反應(yīng)為2c6Hl2O6+O2=2C6Hl2O7,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Cu(II)和Cu(I)相互轉(zhuǎn)變起催化作用，B正確；由

反應(yīng)2c6Hl2C)6+O2^2C6Hl2。7可知，1molC6Hl2。6參加反應(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；原電池中陽離子從負(fù)極向正極遷移，故Naf遷移方向

為b-*a,D正確。］

6.B［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MV?+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MV?+在氫化酶的作用下與a反應(yīng)生成川和MV+,反應(yīng)的方

2+++

程式為H2+2MV=2H+2MV,故B錯(cuò)誤；右室為正極區(qū)，MV?+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MVf,

電極反應(yīng)式為MV2++e=MV+,放電生成的MV+與用在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV?+,故C正

確；電池工作時(shí)，氫離子(即質(zhì)子)通過交換膜由負(fù)極向正極移動，故D正確。］

7.C［放電時(shí)C02轉(zhuǎn)化為MgC2O4,碳元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+3價(jià)，C02發(fā)生還原反應(yīng),所以多孔碳納

2+

米管電極為正極，電極反應(yīng)式為Mg+2CO2+2e==MgC2O4,Mg電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg-2e

2+

=Mg,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)Mg?+向陰極移動，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1