專題41 化學(xué)電源-可充電電池 十年（2015-2024）高考化學(xué)真題分類匯編(解析版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題41化學(xué)電源——可充電電池考點(diǎn)十年考情（2015-2024）命題趨勢考點(diǎn)1水系介質(zhì)充電電池2024·全國甲卷、2024·安徽卷、2023?遼寧省選擇性考試、2023?全國新課標(biāo)卷、2022?福建卷、2022?遼寧省選擇性卷、2022?廣東選擇性卷、2021?浙江1月卷、2021?湖南選擇性卷、2020?新課標(biāo)Ⅰ卷、2019?天津卷、2016?新課標(biāo)Ⅲ卷新型化學(xué)電源是高考中每年必考的知識點(diǎn)，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學(xué)中的新型電源成為科學(xué)家研究的重點(diǎn)方向之一，也成了高考的高頻考點(diǎn)。充電電池的充放電循環(huán)可達(dá)數(shù)千次到上萬次，由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺難度大。雖然該類試題貌似新穎，但應(yīng)用的解題原理還是原電池的知識，只要細(xì)心分析，實(shí)際上得分相對比較容易?？键c(diǎn)2非水系介質(zhì)充電電池2024·河北卷、2023?全國乙卷、2022?全國乙卷、2021?浙江6月卷、2021?遼寧選擇性考試、2019?新課標(biāo)Ⅲ卷、2018?新課標(biāo)Ⅱ卷、2018?新課標(biāo)Ⅲ卷、2016?四川卷考點(diǎn)1水系介質(zhì)充電電池1．(2024·全國甲卷，6，3分)科學(xué)家使用δ-MnO2研制了一種MnO2-Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時間后，MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是()A．充電時，Zn2+向陽極方向遷移B．充電時，會發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2=ZnMn2O4C．放電時，正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D．放電時，Zn電極質(zhì)量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH【答案】C【解析】Zn具有比較強(qiáng)的還原性，MnO2具有比較強(qiáng)的氧化性，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在Zn與MnO2之間，所以MnO2電極為正極，Zn電極為負(fù)極，則充電時MnO2電極為陽極、Zn電極為陰極。A項(xiàng)，充電時該裝置為電解池，電解池中陽離子向陰極遷移，即Zn2+向陰極方向遷移，A不正確；B項(xiàng)，放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2＋，則充電時陰極反應(yīng)為Zn2++2e-=Zn，即充電時Zn元素化合價應(yīng)降低，而選項(xiàng)中Zn元素化合價升高，B不正確；C項(xiàng)，放電時MnO2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)是MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正確；D項(xiàng)，放電時，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，但是正極上還有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物質(zhì)的量小于0.020mol，D不正確；故選C。2．(2024·安徽卷，11，3分)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ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯誤的是()A．標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價鍵和配位鍵B．電池總反應(yīng)為：I3-+ZnZn2++3I-C．充電時，陰極被還原的Zn2+主要來自Zn-TCPPD放電時，消耗0.65gZn，理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子【答案】C【解析】由圖中信息可知，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，該電極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn；正極上發(fā)生3I3-+2e-=3I-，則充電時，該電極為陽極，電極反應(yīng)式為3I--2e-=I3-。A項(xiàng)，標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)屬于配合物，配位體中存在碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳氮單鍵、碳氮雙鍵和碳?xì)滏I等多種共價鍵，還有由N提供孤電子對、Zn2+提供空軌道形成的配位鍵，A正確；B項(xiàng)，該電池總反應(yīng)為I3-+ZnZn2++3I-，B正確；C項(xiàng)，充電時，陰極電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn，被還原的Zn2+主要來自電解質(zhì)溶液，C錯誤；D項(xiàng)，放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2＋，因此消耗0.65gZn(物質(zhì)的量為0.01mol)，理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子，D正確；故選C。3．(2023?遼寧省選擇性考試，11)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時負(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．放電時右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+【答案】B【解析】該儲能電池放電時，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+，充電時，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2+失電子生成Fe3+，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。A項(xiàng)，放電時負(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錯誤；B項(xiàng)，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；C項(xiàng)，放電時，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H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯誤；D項(xiàng)，充電時，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D錯誤；故選B。4．(2023?全國新課標(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，Zn2+可插入V2O5層間形成·。下列說法錯誤的是()A．放電時V2O5為正極B．放電時Zn2+由負(fù)極向正極遷移C．充電總反應(yīng)：·D．充電陽極反應(yīng)：·【答案】C【解析】由題中信息可知，該電池中Zn為負(fù)極、V2O5為正極，電池的總反應(yīng)為·。A項(xiàng)，由題信息可知，放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成·，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時V2O5為正極，A正確；B項(xiàng)，Zn為負(fù)極，放電時Zn失去電子變?yōu)閆n2+，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2+由負(fù)極向正極遷移，B正確；C項(xiàng)，電池在放電時的總反應(yīng)為·，則其在充電時的總反應(yīng)為·，C不正確；D項(xiàng)，充電陽極上·被氧化為V2O5，則陽極的電極反應(yīng)為·，D正確；故選C。5．(2022?福建卷，9)一種化學(xué)“自充電”的鋅-有機(jī)物電池，電解質(zhì)為KOH和Zn(CH3COO)2水溶液。將電池暴露于空氣中，某電極無需外接電源即能實(shí)現(xiàn)化學(xué)自充電，該電極充放電原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．化學(xué)自充電時，c(OH―)增大B．化學(xué)自充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．化學(xué)自充電時，鋅電極反應(yīng)式：Zn2++2e-=ZnD．放電時，外電路通過電子，正極材料損耗【答案】A【解析】A項(xiàng)，由圖可知，化學(xué)自充電時，消耗O2，該反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，c(OH―)增大，故A正確；B項(xiàng)，化學(xué)自充電時，無需外接電源即能實(shí)現(xiàn)化學(xué)自充電，該過程不是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B錯誤；C項(xiàng)，由圖可知，化學(xué)自充電時，鋅電極作陰極，該電極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故C錯誤；D項(xiàng)，放電時，1mol轉(zhuǎn)化為，消耗2molK+，外電路通過0.02mol電子時，正極物質(zhì)增加0.02molK+，增加的質(zhì)量為0.02mol×39g/mol=0.78g，故D錯誤；故選A。6．(2022?遼寧省選擇性卷，14)某儲能電池原理如圖。下列說法正確的是()A．放電時負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+B．放電時Cl-透過多孔活性炭電極向CCl4中遷移C．放電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上CCl4吸收0.5molCl2D．充電過程中，NaCl溶液濃度增大【答案】A【解析】放電時負(fù)極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，正極反應(yīng)：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯氣，放電時，陰離子移向負(fù)極，充電時陽極：2Cl--2e-=Cl2，由此解析。A項(xiàng)，放電時負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)：Na3Ti2(PO4)3-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na+，故A正確；B項(xiàng)，放電時，陰離子移向負(fù)極，放電時Cl-透過多孔活性炭電極向NaCl中遷移，故B錯誤；C項(xiàng)，放電時每轉(zhuǎn)移1mol電子，正極：Cl2+2e-=2Cl-，理論上CCl4釋放0.5molCl2，故C錯誤；D項(xiàng)，充電過程中，陽極：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯離子，NaCl溶液濃度減小，故D錯誤；故選A。7．(2022?廣東選擇性卷，16)科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設(shè)備(如圖)。充電時電極a的反應(yīng)為：NaTi2（PO4）3+2Na++2e-=Na3Ti2（PO4）3。下列說法正確的是()A．充電時電極b是陰極B．放電時NaCl溶液的減小C．放電時NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g【答案】C【解析】A項(xiàng)，由充電時電極a的反應(yīng)可知，充電時電極a發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，故A錯誤；B項(xiàng)，放電時電極反應(yīng)和充電時相反，則由放電時電極a的反應(yīng)為Na3Ti2（PO4）3-2e-=NaTi2（PO4）3+2Na+可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯誤；C項(xiàng)，放電時負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2（PO4）3-2e-=NaTi2（PO4）3+2Na+，正極反應(yīng)為Cl2+2e-=2Cl-，反應(yīng)后Na+和Cl-濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，故C正確；D項(xiàng)，充電時陽極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑，陰極反應(yīng)為NaTi2（PO4）3+2Na++2e-=Na3Ti2（PO4）3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g/mol2mol=46g，故D錯誤；故選C。8．(2021?浙江1月卷，22)鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是()A．?dāng)嚅_K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B．?dāng)嚅_K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd+2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2【答案】C【解析】根據(jù)圖示，電極A充電時為陰極，則放電時電極A為負(fù)極，負(fù)極上Cd失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cd(OH)2，負(fù)極反應(yīng)式為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，電極B充電時為陽極，則放電時電極B為正極，正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Ni(OH)2，正極反應(yīng)式為2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放電時總反應(yīng)為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。A項(xiàng)，斷開K2、合上K1，為放電過程，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能，A正確；B項(xiàng)，斷開K1、合上K2，為充電過程，電極A與直流電源的負(fù)極相連，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正確；C項(xiàng)，電極B發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，則電極A發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此時為充電過程，總反應(yīng)為Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH濃度減小，C錯誤；D項(xiàng)，根據(jù)分析，放電時總反應(yīng)為Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，則鎳鎘二次電池總反應(yīng)式為Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正確；故選C。9．(2021?湖南選擇性卷，10)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是()A．放電時，N極為正極 B．放電時，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小 C．充電時，M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e﹣═Zn D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過【答案】B【解析】鋅溴液流電池總反應(yīng)為：Zn+Br2═ZnBr2，其中N為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Br2+2e﹣＝2Br﹣，M為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn﹣2e﹣＝Zn2+，放電過程中，左側(cè)Zn2+流向右側(cè)，左側(cè)ZnBr2的濃度不斷減少，充電過程中，發(fā)生反應(yīng)ZnBr2Zn+Br2。A項(xiàng)，依據(jù)分析可知，N為正極，故A正確；B項(xiàng)，放電時，左側(cè)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn﹣2e﹣＝Zn2+，左側(cè)生成的Zn2+流向右側(cè)，故左側(cè)ZnBr2的濃度不變，右側(cè)ZnBr2的濃度變大，故B錯誤；C項(xiàng)，.放電時，M為負(fù)極，充電時，M及為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2++2e﹣═Zn，故C正確；D項(xiàng)，中間沉積鋅位置的作用為提供電解液，故其隔膜既可以允許陽離子通過，也允許陰離子通過，故D正確；故選B。10．(2020?新課標(biāo)Ⅰ卷，12)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn?CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是()A．放電時，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+B．放電時，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)42+=2Zn+O2↑+4OH-+2H2OD．充電時，正極溶液中OH?濃度升高【答案】D【解析】由題可知，放電時，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，即CO2發(fā)生還原反應(yīng)，故放電時右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)42+；充電時，右側(cè)為陽極，H2O發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，左側(cè)為陰極，Zn(OH)42+發(fā)生還原反應(yīng)生成Zn。A項(xiàng)，放電時，負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42+，故A正確，不選；B項(xiàng)，放電時，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，C元素化合價降低2，則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，故B正確，不選；C項(xiàng)，充電時，陽極上H2O轉(zhuǎn)化為O2，負(fù)極上Zn(OH)42+轉(zhuǎn)化為Zn，電池總反應(yīng)為：2Zn(OH)42+=2Zn+O2↑+4OH-+2H2O，故C正確，不選；D項(xiàng)，充電時，正極即為陽極，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=4H++O2↑，溶液中H+濃度增大，溶液中c(H+)?c(OH-)=KW，溫度不變時，KW不變，因此溶液中OH-濃度降低，故D錯誤，符合題意；故選D。11．(2019?天津卷，6)我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅-碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。分析錯誤的是()A．放電時，a電極反應(yīng)為I2Br－+2e－=2I－+Br－B．放電時，溶液中離子的數(shù)目增大C．充電時，b電極每增重，溶液中有被氧化D．充電時，a電極接外電源負(fù)極【答案】D【解析】A項(xiàng)，放電時，a電極為正極，碘得電子變成碘離子，正極反應(yīng)式為I2Br－+2e－=2I－+Br－，故A正確；B項(xiàng)，放電時，正極反應(yīng)式為I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中離子數(shù)目增大，故B正確；C項(xiàng)，充電時，b電極反應(yīng)式為Zn2＋+2e－=Zn，每增加0.65g，轉(zhuǎn)移0.02mol電子，陽極反應(yīng)式為Br－+2I－-2e－=I2Br－，有0.02molI－失電子被氧化，故C正確；D項(xiàng)，充電時，a是陽極，應(yīng)與外電源的正極相連，故D錯誤；故選D。12．(2016?新課標(biāo)Ⅲ卷，)鋅?空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列說法正確的是()A．充電時，電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動B．充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小C．放電時，負(fù)極反應(yīng)為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】C【解析】A項(xiàng)，充電時陽離子向陰極移動，故錯誤；B項(xiàng)，放電時總反應(yīng)為：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4，，則充電時生成氫氧化鉀，溶液中的c(OH-)增大，故錯誤；C項(xiàng)，放電時，鋅在負(fù)極失去電子，故正確；D項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氧氣的物質(zhì)的量為1mol，對應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，故錯誤。考點(diǎn)2非水系介質(zhì)充電電池1．(2024·河北卷，13，3分)我國科技工作者設(shè)計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()以捕獲CO2，使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說法錯誤的是()A．放電時，電池總反應(yīng)為Mg+2CO2=MgC2O4B．充電時，多孔碳納米管電極與電源正極連接C．充電時，電子由Mg電極流向陽極，Mg2+向陰極遷移D．放電時，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2【答案】C【解析】放電時CO2轉(zhuǎn)化為MgC2O4，碳元素化合價由+4價降低為+3價，發(fā)生還原反應(yīng)，所以放電時，多孔碳納米管電極為正極、Mg電極為負(fù)極，則充電時多孔碳納米管電極為陽極、Mg電極為陰極：電極過程電極反應(yīng)式Mg電極放電Mg-2e-=Mg2+充電Mg2++2e-=Mg多孔碳納米管電極放電Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4充電MgC2O4-2e-=Mg2++2CO2↑A項(xiàng)，放電時正極反應(yīng)式為Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4、負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+，將放電時正、負(fù)電極反應(yīng)式相加，可得放電時電池總反應(yīng)：Mg+2CO2=MgC2O4，A正確；B項(xiàng)，充電時，多孔碳納米管電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則多孔碳納米管在充電時是陽極，與電源正極連接，B正確；C項(xiàng)，充電時，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Mg2+向陰極遷移，C錯誤；D項(xiàng)，根據(jù)放電時的電極反應(yīng)式Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4可知，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有2molCO2參與反應(yīng)，因此每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2，D正確；故選C。2．(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唑膜上作為一個電極，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，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx下列敘述錯誤的是()A．充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移B．放電時外電路電子流動的方向是a→bC．放電時正極反應(yīng)為：2Na++S8+2e-→Na2SxD．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】由題意可知放電時硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負(fù)極。A項(xiàng)，充電時為電解池裝置，陽離子移向陰極，即鈉電極，故充電時，Na+由硫電極遷移至鈉電極，A錯誤；B項(xiàng)，放電時Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na+結(jié)合得到Na2Sx，電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；C項(xiàng)，由題給的的一系列方程式相加可以得到放電時正極的反應(yīng)式為2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正確；D項(xiàng)，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；故選A。3．(2022?全國乙卷，12)Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產(chǎn)生電子(e-)和空穴(h+)，驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li++e-=Li+)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)對電池進(jìn)行充電。下列敘述錯誤的是()A．充電時，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li+O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時，正極發(fā)生反應(yīng)O2+2Li++2e-=Li2O2【答案】C【解析】充電時光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li++e-=Li+)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+=2Li++O2)，則充電時總反應(yīng)為Li2O2=2Li+O2，結(jié)合圖示，充電時金屬Li電極為陰極，光催化電極為陽極；則放電時金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極。A項(xiàng)，光照時，光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，驅(qū)動陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)對電池進(jìn)行充電，結(jié)合陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，充電時電池的總反應(yīng)為Li2O2=2Li+O2，A正確；充電時，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽極反應(yīng)與空穴有關(guān)，故充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B正確；C項(xiàng)，放電時，金屬Li電極為負(fù)極，光催化電極為正極，Li+從負(fù)極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤；D項(xiàng)，放電時總反應(yīng)為2Li+O2=Li2O2，正極反應(yīng)為O2+2Li++2e-=Li2O2，D正確；故選C。4．(2021?浙江6月卷，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時Li+得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法不正確的是()A．充電時，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B．放電時，外電路通過amol電子時，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi+C．放電時，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2D．電池總反應(yīng)可表示為LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2【答案】B【解析】由題中信息可知，該電池充電時Li+得電子成為Li嵌入電極A中，可知電極A在充電時作陰極，故其在放電時作電池的負(fù)極，而電極B是電池的正極。A項(xiàng)，由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時電極A作陰極，故充電時集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A正確；B項(xiàng)，放電時，外電路通過amol電子時，內(nèi)電路中有amolLi+通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失Li+，B不正確；C項(xiàng)，放電時，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為Li1-xCoO2+xLi+xe-=LiCoO2，C正確；D項(xiàng)，電池放電時，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子變成Li+，正極上Li1-xCoO2得到電子和Li+變?yōu)長iCoO2，故電池總反應(yīng)可表示為LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2，D正確。故選B。5．(2021?遼寧選擇性考試，10)如圖，某液態(tài)金屬儲能電池放電時產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說法正確的是()A．放電時，M電極反應(yīng)為B．放電時，Li+由M電極向N電極移動C．充電時，M電極的質(zhì)量減小D．充電時，N電極反應(yīng)為Li3Bi+3e-=3Li++Bi【答案】B【解析】由題干信息可知，放電時，M極由于Li比Ni更活潑，也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑，故M極作負(fù)極，電極反應(yīng)為：Li-e-=Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為：3Li++3e-+Bi=Li3Bi。A項(xiàng)，放電時，M電極反應(yīng)為Li-e-=Li+，A錯誤；B項(xiàng)，放電時，M極為負(fù)極，N極為正極，故Li+由M電極向N電極移動，B正確；C項(xiàng)，由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發(fā)生的反應(yīng)互為逆過程，M電極的電極反應(yīng)為：Li++e-=Li，故電極質(zhì)量增大，C錯誤；D項(xiàng)，由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發(fā)生的反應(yīng)互為逆過程，充電時，N電極反應(yīng)為Li3Bi-3e-=3Li++Bi，D錯誤；故選B。6．(2019?新課標(biāo)Ⅲ卷，13)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D?Zn)可以高效沉積ZnO的特點(diǎn)，設(shè)計了采用強(qiáng)堿性電解質(zhì)的3D?Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。電池反應(yīng)為Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列說法錯誤的是()A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B．充電時陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH?(aq)?e?=NiOOH(s)+H2O(l)C．放電時負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH?(aq)?2e?=ZnO(s)+H2O(l)D．放電過程中OH?通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)【答案】D【解析】A項(xiàng)，三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，吸附能力強(qiáng)，所沉積的ZnO分散度高，A正確；B項(xiàng)，充電相當(dāng)于是電解池，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)式可知陽極是Ni(OH)2失去電子轉(zhuǎn)化為NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正確；C項(xiàng)，放電時相當(dāng)于是原電池，負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)式可知負(fù)極反應(yīng)式為Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正確；D項(xiàng)，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，則放電過程中OH－通過隔膜從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，D錯誤。故選D。7．(2018?新課標(biāo)Ⅱ卷，12)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2+4Na