高考化學(xué)壓軸題01 高新電池原理及應(yīng)用（學(xué)生版+解析版）

壓軸題01高新電池原理及應(yīng)用

i、考向分析

電化學(xué)核心素養(yǎng)體現(xiàn)在“變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認(rèn)知”。核心

素養(yǎng)生成一通過兩大電化學(xué)裝置，體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨著能量變化；通過電

化學(xué)原理分析，做到科學(xué)論證，培養(yǎng)分析推理能力：通過構(gòu)建新型電源和電解應(yīng)用

兩大解題模型，形成模型認(rèn)知素養(yǎng)；通過參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)實(shí)踐，形成科學(xué)

態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。預(yù)測在2022高考中，以二次電池以及含有離子交換膜的電解

也為背景的命題將成為熱點(diǎn)題型，因?yàn)槎坞姵夭粌H實(shí)現(xiàn)電極材料循環(huán)使用，符合

“低耗高效”的時(shí)代需求，而且命題角度豐富，便于同時(shí)考查原電池和電解池工作

原理；含有離子交換膜的電解池設(shè)問空間大，便于考查考生的探究能力，

.

二、壓軸題要領(lǐng)

☆燃料電池原理及應(yīng)用綜合分析

(1)燃料電池電極反應(yīng)式書寫四關(guān)健

①根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。

②通人負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧化性物質(zhì)(常見乳氣)。

③通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。

④配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

(2)燃料電池解題突破模板

出氣」匡藜還原反應(yīng)一電子流入

陰離子陽離子

電池

燃料|~一|1菽］一|氧化反團(tuán)一|電子?流出|

☆可充電池原理及應(yīng)用綜合分析

解答可充電池問題的解題步驟：(以xMg+Mo3s4、放電MgiMo3s4。為例)

互逆

I

陰極：還原反應(yīng)負(fù)極：銃化反應(yīng)

rMg-2KC'^=vMg2*

陽

陰，斯

IxMg2+2?r=xMg總J

離

曲

原

離電

J反

子

子

電

斛

-子應(yīng)L.

池

陽極：輒化反應(yīng)池X正極:還原反應(yīng)

,_

MO|Sj'"-2xc'^=MosSMoS+2tcMo,S;

技巧：陰極反應(yīng)式=充電總互逆正極反應(yīng)式=放電總反

反應(yīng)式-陽極反應(yīng)式應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式

三、壓軸題速練

1.（2021?廣西北海?一模）餌-空氣燃料電池是一種低能耗電池，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣邊，其裝置示意圖

如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

困

活性炭Zn/ZnO

A.充電時(shí)，a與電源正極相連

B.放電時(shí)，M極每消耗16go2,理論上N極質(zhì)量增加16g

C.充電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式為ZnO+2H++2e=Zn+H2O

D.放電過程中，KOH溶液濃度不變

2.（2021年高考全國甲卷化學(xué)試題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合

成。圖中的雙極膜中間層中的H?。解離為H+和OH,并在直流電場作用下分別問兩極近移。下列說法正確

的是

電源

OO

OOHH

CC

IIII-石

鉛HO—C—C—H一HBn

墨

電（乙醛酸）（乙二醛）、（\

電

極

極

oo\、

oo2

“

Illi,”4

HO-C—C—OH-Br

醛c—

-c閡

（乙二酸）乙

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

Oooo

Hhnn+

B.陽極上的反應(yīng)式為:C-c+2H++2e-Hoe-e-H

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

3.（2021?四川宜賓?一模）鎰及其化合物在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛。利用如圖裝置，可從MnSCh溶液中電

沉積金屬鎰，并聯(lián)產(chǎn)MnCh,同時(shí)回收硫酸。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.a連接電源負(fù)極

B.膜n為陰離子交換膜

2++

C.陽極上的反應(yīng)式為：Mn+2H2O-2e=MnO2+4H

D.陰極析出UgMn,理論上外電路中遷移了0.4mol電子

4.(2021?四川資陽?高三月考)HCOOH燃料電池的裝置如圖，兩電極間用陽離子交換膜隔開。下列說

法不正確的是

陽離子交換膜

A.電池工作時(shí)，電子由a電極經(jīng)外電路漉向b電極

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO--2e-+2OH-HCO3+H2O

C.若X為H2so4,通入O2發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2。

D.理論上每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2,有2moiK+通過陽離子交換膜

5.新型可充電鈉離子電池因具有原料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，安全性高等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞，而Fe[Fe(CN)d

因理論比容量較高，充放電過程中材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于Na+的可逆脫嵌，可以作為一種非常有潛力的正極

材料，下列說法不平時(shí)的是

A.放電時(shí)，F(xiàn)e[Fe(CN)H上的電勢比ZnA上的高

+

B.放電時(shí)，正極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]+2Na4-2e-Na2Fe[Fe(CN)6]

C.充電時(shí)，外電路中通過0.2mol電子時(shí)，陰極質(zhì)量增加6.5g

D.對于正極材料，充電可實(shí)現(xiàn)Na+的嵌入，放電可實(shí)現(xiàn)Na+的脫嵌

6.(2021?江蘇江蘇?高三期中)納米零價(jià)鐵除去酸性廢水中的三氯乙烯、五價(jià)碑的原理如圖所示，下列說

法正確的是

A.該處理過程中將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.該處理過程中納米零價(jià)鐵中的Fe為正極

C.每生成1L2L乙烷，轉(zhuǎn)移電子0.4mol

D.酸性廢水中的五價(jià)沖除去過程中As和S者0被Fe?+還原了

7.一種將燃料電池與電解池組合制備KMnCh的裝置如圖所示(電極甲、乙、丙、丁均為惰性電極)。該裝置

工作時(shí)，下列說法不平質(zhì)的是

陽離?交換膜補(bǔ)充氣體x陽離孑￥換膜

氣體X

a%KOH溶液

三:H--K2MnO4?§液

b%KOH溶液

A.甲為正極，丙為陰極

B.丁極的電極反應(yīng)式為MnOj——e一===MnCh

C.KOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：c%>a%>b%

D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲電極上每消耗22.4L氣體時(shí)，理論上有4moiK+移入陰極區(qū)

火&。2可形成酸雨，是大氣污染物,用如圖所示裝置聯(lián).可以吸收工廠排放的廢氣中的SO2,又可以生成一定

量的碗酸溶液，下列說法正確的是()

so202

3JZZLF

HZ)—―=

50%H.SO.--=

溶液一

H,SO,溶液質(zhì)子膜

（只允許E通過）

A.a極為正極，b極為負(fù)極

B.生產(chǎn)過程中氫離子由右向左移動(dòng)

C.從左下口流出的硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定大于50%

D.負(fù)極反應(yīng)式為SO2+2H2>2e-----S0『+4H+

9.通過膜電池可除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚（CFXA°H）,其原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是

)

CH,COO-

ci—()1

:5t>HCO；

c「和OH

微生物膜

a極質(zhì)子交換膜b極

A.該方法能夠提供電能

B.b極上的電勢比a極上的電勢低

C.a極的電極反應(yīng)為OH+H++2e—*C1+O-OH

D.電池工作時(shí)H+通過質(zhì)子交換膜由正極區(qū)向負(fù)極區(qū)移動(dòng)

10.如圖利用一種微生物將廢水中的有機(jī)物（如淀粉）和NO的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下列說法一定正確的

是（）

A.M電極為正極

B.電子流動(dòng)方向?yàn)镹TM

C.N電極反應(yīng)式:2NO+4e-+4H+----N2+2H2O

D.質(zhì)子透過陽離子交換膜由右向左移動(dòng)

11.環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡式為O],后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二發(fā)鐵

的電化學(xué)制備原理如圖所示，其中電解液為溶解有淡化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有

機(jī)溶劑)。

(1)該電解池的陽極為，總反應(yīng)為。

⑵電解制備需要在無水條件下進(jìn)行，原因?yàn)镺

12.利用小粒徑零價(jià)鐵(ZVI)的電化學(xué)腐蝕處理三氯乙炸，進(jìn)行水體修復(fù)的過程如圖所示。H+、02、N03一等

共存物的存在會(huì)影響水體修復(fù)效果，定義單位時(shí)間內(nèi)ZVI釋放電子的物質(zhì)的量為〃1,其中用于有效腐蝕的

電子的物質(zhì)的量％。下列說法錯(cuò)誤的是

A.反應(yīng)①②③④均在正極發(fā)生

B,單位時(shí)間內(nèi)，三氯乙爆脫去amolC1時(shí)〃e=amol

+-

C.④的電極反應(yīng)式為N03+10H+8e=NH4++3H2O

D.增大單位體積水體中小微粒ZVI的投入量，可使%增大

13.驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。

①②③

Znjflfe?

I一段時(shí)間后滴入'K3［FC（CN）JIK,（Fe<CNXJ

7_/^b+IFc（CN）J溶液溶液|-Fe『溶液

11一段「］取出的少中；皋口取出的少

小量FC附近國如叵■量Fc附近

的溶液的溶液

在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀

下列說法不正確的是（）

A.對比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe

B.對比①②，K3lFe（CN）6］可能將Fe氧化

C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法

D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

14.在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案,

主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖所示：

負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有（寫反應(yīng)方程式）。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,

需消耗氧氣L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

15.化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。

-石鬢棒

-二氧化鎰、

炭黑、輒化

錢、輒化鋅

□I-鋅筒

原電池示意圖win城銀怦電池鋅鐳干電池福都電池

甲乙丙T

下列說法不正確的是（）

A.甲：Zi?+向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶力H+濃度增加

B.乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O=：

C.丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄

D.T:使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性戒弱,導(dǎo)電能力下降

16.某課題組以納米FezOs作為電極材料制備鋰離子電池（另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料），通過在室溫條

件下對鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對磁性的可逆調(diào)控（如圖）。下列說法正確的是（）

+

A.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3+6Li+6e-=2Fe+3Li2O

B.該電池可以用水溶液做電解質(zhì)溶液

C.放電時(shí)，F(xiàn)e作電池的負(fù)極，F(xiàn)ezCh作電池的正極

D.充電完成后，電池被磁鐵吸引

17.中國科學(xué)家用蘸墨汁書寫后的紙張作為空氣電極，設(shè)計(jì)并組裝了輕型、柔性、能折疊的可充電鋰空氣電

池如下左圖，電池的工作原理如下右圖。下列有關(guān)說法正確的是（）

金屬鋰有機(jī)電解空氣

質(zhì)溶液電極

A.放電時(shí)，紙張中的纖維素作為鋰電池的負(fù)極

B.充電時(shí)，若陽極放出ImolCh,則有4mole一回到電源正極

C.開關(guān)K閉合給鋰電池充電，X為直流電源負(fù)極

D.放電時(shí)，Li卡由正極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向負(fù)極

+2+3+4

18.三元電池成為我國電動(dòng)汽車的新能源，其電極材料可表示為LiNiKovMnKh,且x+y+z=l。充電時(shí)電池

總反應(yīng)式為LiNhCo.vMnq2+6C（石墨）=Lii”NiACoyMn;：O2+LiaC6,其電池工作原理如圖所示，兩極之間有

一個(gè)允許特定的離子X通過的隔膜。下列說法正確的是（）

_?_I

A隔膜U1_-NiJCo,Mn;O,

OJvJ

A.允許離子X通過的隔膜屬于陰離子交換膜

B.充電時(shí)，A為陰極，Li.被氧化

C.可從無法充電的廢舊電池的石墨電極中回收金屬鋰

放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為

D.Lii-〃NiiCo\，MnQ2+4Li++ae-==LiNiACovMn：O2

充電

19.我國科研工作者在鋰硫電池的研究上取得重大突破。該電池的總反應(yīng)是16Li+SsF^8Li2S,充放電曲

線如圖所示，下列說法不正確的是

A.充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.放電時(shí)，鋰離子向正極移動(dòng)

C.放電時(shí)，1molLi2s6轉(zhuǎn)化為Li2s4得到2moi屋

D.充電時(shí)，陽極總電極反應(yīng)式是8s2—16e=S8

充電

20.一種太陽能儲(chǔ)能電池的工作原理如圖所示，已知鋰離子電池的總反應(yīng)為：LiirNiO2+xLiC6于WLiNiOz

+K：6,下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.該鋰離子電池為二次電池

B.該鋰離子電池充電時(shí)，n型半導(dǎo)體作為電源正極

C.該鋰離子電池放電時(shí)，Li卡從a極移向b極

D.該鋰離子電池放電時(shí)，b極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：LiiNiCh+xe-+xLi+=LiNiO2

21.高能LiFePCh電池，多應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜，主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li+通

過。結(jié)構(gòu)如圖所示。

放電

原理如下：(1-x)LiFeP04+xFeP04+LixCnLiFePCh+nC。

充電

下列說法不巧施的是（）

A.放電.時(shí)，正極電極反肩式：xFePO4+xLi++xe'===xLiFePO4

B.放電時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到正極

C.充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)式：xLi++xe+nC===LixCn

D.充電時(shí)，Li+向左移動(dòng)

22.科學(xué)工作者研發(fā)了一種SUNCAT的系統(tǒng)，借助鋰循環(huán)可持續(xù)，合成其原理如圖所示。下列說法不正確的

是

A.過程I得到的Li3N的電子式為

!/

B,過程II生成W的反應(yīng)為Li3N+3H2O=3LiOH+NH3T

C.過程III涉及的陽極反應(yīng)為4OH-4e=O2T+2H2O

D.過程I、II、川均為氧化還原反應(yīng)

23.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如用所示，其中作為電解質(zhì)的無

水LiCl—KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能，此時(shí)硫酸鉛電極處生成Pb。下列有關(guān)說法正確

的是

-----------破心鉛電極

無水LiCl-KCI

:::

A.揄出電能時(shí)，外電路中的電子由硫酸殆電極流向鈣電極

B.放電時(shí)電解質(zhì)LiCl—KCl中的Li+向鈣電極區(qū)遷移

C.電池總反應(yīng)為Ca+PbSO4+2LiCl^=Pb+Li2so4+CaCb

D.每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上消耗42.5gLiCl

24.國內(nèi)某科技研究小組首次提出一種新型的Li+電池體系，原理示意圖如下。該體系正極采用含有「、Li+

的水注液，魚極采用固體有機(jī)聚合物，電解質(zhì)溶液采用LiNCh溶液，聚合物的離子交換膜作為隔膜將液態(tài)

正極和固態(tài)負(fù)極分隔開（已知與在水溶液中呈黃色）。下列有關(guān)判斷正確的是

B.放電時(shí)，Li+從右向左通過聚合物離子交換膜

C.放電時(shí)，正極區(qū)電解質(zhì)溶液的顏色變深

D.充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為:2M+2nLi*

25.我國科學(xué)家發(fā)明了一種“可固氮”的鋰-氮二次電池，將可傳遞Li+的酶類作電解質(zhì)，電池的總反應(yīng)為6U+N2

置甕、

受篇2Li3No下列說法正確的是

A.固氮時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)

+

B.脫氮時(shí)，釘復(fù)合電極的電極反應(yīng)：2Li3N-6e=6Li+N2T

C.固氮時(shí)，外電路中電子由釘復(fù)合電極流向鋰電極

D.脫戴時(shí)，Li?向釘復(fù)合電極遷移

26.已知某高能鋰離子電池的總反應(yīng)為：2Li+FeS=Fe+LizS,電解液為含LiPR>.SO（CH3）2的有機(jī)溶液（Li+

可自由通過）。某小組以該電池為電源電解廢水并獲得單質(zhì)鎂，工作原理如困所示。

XY

破樣［l%BaCl港液］,像碳棒

、含媒離子、

氯嘉子的

酸性廢水

含Ba(OH)」

廢水7

陽離于交換膜陰離子交換膜

下列分析正確的是

A.該鋰離子電池正極反應(yīng)為FeS+2Li++2r=Fe+Li2sB.X與電池的Li電極相連

C.電解過程中c(BaCb)保持不變D.若去掉陽離子膜將左右兩室合并，則X電極的反應(yīng)不變

27.以石墨負(fù)極(C)、LiFePO4正極組成的鋰離子電池的工作原理如圖所示(實(shí)際上正負(fù)極材料是緊貼在鋰

離子導(dǎo)體膜兩邊的)。充放電時(shí)，Li?在正極材料上脫嵌或嵌入，隨之在石墨中發(fā)生了LixC6生成與解高。下

列說法正確的是

A.鋰離子導(dǎo)電膜應(yīng)有保護(hù)成品電池安全性的作用

B.該電池工作過程中Fe元素化合價(jià)沒有發(fā)生變化

C.放電時(shí)，負(fù)極材料上的反應(yīng)為6C+xLi++xe-=Li、C6

D.放電時(shí)，正極材料上的反應(yīng)為LiFePO4-xe=Lii.xFePO4+xLi+

28.(2021?河北石家莊?高三月考)近日，湘潭大學(xué)和安徽工程大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)出以NiF/Ni2P@CC-2催

化劑為電極組建的整體尿素電解體系，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能制氫，其工作原理如困所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.N為電源的負(fù)極，K向b電極迂移

B.b電極反應(yīng)式為CO(NH2%4e+6OH=CO2T+N2T+5H2O

C.當(dāng)外電路通過0.5mole-時(shí)，a電極析出5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體

D.NiFs/Ni2P?CC-2電極更易吸附尿素分子并促進(jìn)化學(xué)鍵斷裂

29.（2021?廣東-高三月考）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種將電解飽和食鹽水與電催化還原CO?相耦合的電解

裝置（如圖）。下列說法錯(cuò)誤的是

3

交換膜

A.生成CO的一極為陰極

B.陰極上的電極反應(yīng)式為CC>2+2e-+2H+=CO+Hq

C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2moi電子時(shí)，陰極增重16g

D.陰陽兩極的電解質(zhì)溶液均可用稀硫酸酸化

30.國內(nèi)最新研究，實(shí)現(xiàn)CO2的固定和儲(chǔ)能的多功能電化學(xué)反應(yīng)裝置，如圖所示。該裝矍充放電過徑并不完

全可逆，即充電過程C不參與反應(yīng)。放電過程反應(yīng)方程式為：4Li+3co2=2Li2cO3+C,下列敘述正確的是

+-

A.放電過程正極反應(yīng)式為4Li+3CO2+4e=2Li2CO3+C

B.若放電過程轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2mol,理論上可以固定C的質(zhì)量為1.2g

C.充電過程B電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)

D.可用LiCKXi水溶液代替LiCKVDMSO

壓軸題01高新電池原理及應(yīng)用

四、考向分析

電化學(xué)核心素養(yǎng)體現(xiàn)在“變化觀念與平衡思想證據(jù)推理與模型認(rèn)知”。核心

素養(yǎng)生成一通過兩大電化學(xué)裝置，體現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨著能量變化；通過電

化學(xué)原理分析，做到科學(xué)論證，培養(yǎng)分析推理能力：通過構(gòu)建新型電源和電解應(yīng)用

兩大解題模型，形成模型認(rèn)知素養(yǎng)；通過參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)實(shí)踐，形成科學(xué)

態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。預(yù)測在2022高考中，以二次電池以及含有離子交換膜的電解

也為背景的命題將成為熱點(diǎn)題型，因?yàn)槎坞姵夭粌H實(shí)現(xiàn)電極材料循環(huán)使用，符合

“低耗高效”的時(shí)代需求，而且命題角度豐富，便于同時(shí)考查原電池和電解池工作

原理；含有離子交換膜的電解池設(shè)問空間大，便于考查考生的探究能力，

.

五、壓軸題要領(lǐng)

☆燃料電池原理及應(yīng)用綜合分析

(1)燃料電池電極反應(yīng)式書寫四關(guān)健

①根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。

②通人負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧化性物質(zhì)(常見乳氣)。

③通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。

④配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

(2)燃料電池解題突破模板

出氣」匡藜還原反應(yīng)一電子流入

陰離子陽離子

電池

燃料|~一|1菽］一|氧化反團(tuán)一|電子?流出|

☆可充電池原理及應(yīng)用綜合分析

解答可充電池問題的解題步驟：(以xMg+Mo3s4、放電MgiMo3s4。為例)

互逆

I

陰極：還原反應(yīng)負(fù)極：銃化反應(yīng)

rMg-2KC'^=vMg2*

陽

陰，斯

IxMg2+2?r=xMg總J

離

曲

原

離電

J反

子

子

電

斛

-子應(yīng)L.

池

陽極：輒化反應(yīng)池X正極:還原反應(yīng)

,_

MO|Sj'"-2xc'^=MosSMoS+2tcMo,S;

技巧：陰極反應(yīng)式=充電總互逆正極反應(yīng)式=放電總反

反應(yīng)式-陽極反應(yīng)式應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式

六、壓軸題速練

1.（2021?廣西北海?一模）餌-空氣燃料電池是一種低能耗電池，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣邊，其裝置示意圖

如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

困

活性炭Zn/ZnO

A.充電時(shí)，a與電源正極相連

B.放電時(shí)，M極每消耗16go2,理論上N極質(zhì)量增加16g

C.充電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式為ZnO+2H++2e=Zn+H2O

D.放電過程中，KOH溶液濃度不變

【答案】C

【分析】

Zn失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成ZnO,則Zn/ZnO電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-ZnO+FhO,則通

入。2的活性炭電極為正極，正極上。2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成OH；充電時(shí)，為電解池，原電池的正極

與外加電源正極相接，活性炭電極作陽極，負(fù)極與外加電源負(fù)極相接，Zn/ZnO電極作陰極，陰極反應(yīng)式為

ZnO+H2O+2e-Zn+2OH,據(jù)此分析解答。

【詳解】

A.充電時(shí)，Zn/ZnO電極為陰極，與外加電源負(fù)極相接，活性炭電極為陽極，外加電源正極相接，所以a

與電源正極相連，故A正確；

B.放電時(shí)，M極每消耗16go2,氧氣的物質(zhì)的量為n=~^=:6g=o.5mol,由2Zn+O2=2ZnO可知，N極

M32g/niol

上生成的ZnO為Imol,則Zn增加的質(zhì)量為ImolO的質(zhì)量，所以理論上N板質(zhì)量增加16g,故B正確：

C.充電時(shí)，N極上ZnO得電子生成Zn,陰極反應(yīng)式為ZnO+H2O+2e=Zn+2OH-,故C錯(cuò)誤；

D.放電過程中，電池中總反應(yīng)為2Zn+O?=2ZnO,溶液的體積不變，KOH的物質(zhì)的量不變，所以KOH溶

液濃度不變，故D正確；

故選：Co

2.（2021年高考全國甲卷化學(xué)試題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合

成。圖中的雙極膜中間層中的H?O解離為H+和OH\并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確

的是

電源

oOO

“HH

HCC

r2石

鉛O

墨

-c億

醛

電1（乙二醛）

電

極H

，極

OrA，

、OOO2

HHc

IIIITBr

HO—C—C—OH，一

斶

醛

-C乙

（乙二酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

oo

nh

B.陽極上的反應(yīng)式為:ec+2H*+2e=IIII+HO

-2

HO-C-C-H

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【答案】D

【分析】

該裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽極，陽極上Br被

氧化為B。，Bn將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極，0H-移向陽極。

【詳解】

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過程中陽極的反應(yīng)物，生成的Br2為乙二醛

制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯(cuò)誤；

B.陽極上為Br失去電子生成Bn,B門將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；

C.電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，Imol乙二酸生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,Imol乙二醛生成Imol

乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為Imol,因此制得2moi乙醛

酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2moi電子，故C錯(cuò)誤：

D.由上述分析可知，雙極膜中間層的H?在外電場作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；

綜上所述，說法正確的是D項(xiàng)，故答案為D。

3.（2021?四川宜賓?一模）鎰及其化合物在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛。利用如圖裝置，可從MnSCh溶液中電

沉積金屬鎰，并聯(lián)產(chǎn)MnCh,同時(shí)回收硫酸。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.a連接電源負(fù)極

B.膜n為陰離子交換膜

2++

C.陽極上的反應(yīng)式為：Mn+2H2O-2e-MnO2+4H

D.陰極析出UgMn,理論上外電路中遷移了0.4mol電子

【答案】B

【分析】

根據(jù)裝置圖可看出，裝髡利用的是電解池原理，電極a表面M/+得電子生成Mn單質(zhì)，其電極反應(yīng)式為：

Mn2++2e-=Mn,所以a極為電解池的陰極，連接電源的負(fù)極，又溶液中電解液為MnSCXj,為保證溶液的電

中性，硫酸根離子需經(jīng)過膜m向中間硫酸溶液中移動(dòng)：同理b極區(qū)MM+失去電子生成MnCh,其電極反應(yīng)

式為：Mn2++2H2O-2e=MnO2+4H+,溶液口陽離子數(shù)增大，所以膜n為陽離子交換膜，氫離子移向中間硫酸

溶液中，所以電解一段時(shí)間，硫酸溶液的濃度增大，據(jù)此分析解答。

【詳解】

A.根據(jù)上述分析可知，a極區(qū)是也解池的陰極，連接電源的負(fù)極，A正確；

B.根據(jù)上述分析，b極區(qū)的氫離子需移向中間室的硫酸溶液中，所以膜n為陽離子交換膜，B錯(cuò)誤；

2++

C.陽極Md+失去電子轉(zhuǎn)化為MnOz,其電極反應(yīng)式為：Mn+2H2O-2e-MnO2+4H,C正確：

D.陰極電極反應(yīng)式為：Mn2++2e-=Mn,所以析出UgMn(0.2mol),理論上外電路中遷移了0.4mol電子，

D正確；

故選Bo

4.(2021?四川資陽?高三月考)HCOOH燃料電池的裝置如圖，兩電極間用陽離子交換膜隔開。下列說

法不正確的是

A.電池工作時(shí)，電子由a電極經(jīng)外電路流向b電極

-

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOO-2e+20H-HCO3+H2O

2++3+

C.若X為H2so4,通入O2發(fā)生的反應(yīng)為4Fe+4H+O2=4Fe+2H2O

D.理論上每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2,有2moiK+通過陽離子交換膜

【答案】D

【分析】

HCOOH燃料電池中，HCOOH發(fā)生失去也子的反應(yīng)生成HC0；,所以a電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：

HCOO-2e+2OH-HCO；+H20,在正極Fe??得電子生成Fe?+,電解質(zhì)儲(chǔ)罐中O2氧化Fe?+生成Fe3+,F/?循

環(huán)使用，即HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與02的反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，總反應(yīng)為

2HCOOH+2OH+O2=2HCO3+2H2O,原電池工作時(shí)K+通過半透膜移向正極。

【詳解】

A.由分析可知，a電極為負(fù)極，電池工作時(shí)，電子由a電極經(jīng)外電路流向b電極，故A正確；

B.a電極為負(fù)極，堿性條件下，HCO。在負(fù)極失電子，負(fù)極的電極反應(yīng)式為HCOCT-2e+2OH=HCO；+

H2O,故B正確；

C.若X為H2s04,酸性條件下，電解質(zhì)儲(chǔ)罐中02氧化Fe?+生成Fe3+,通入O2發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2++4H'

3+

4-O2=4Fe4-2H2O,故C正確；

D.根據(jù)總反應(yīng)為2HCOOH+2OH-+O2=2HCO：+2H2O,理論上每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2,即Imol氧氣,

轉(zhuǎn)移乙mol電子，則消耗4moiOH,所以就會(huì)有4moiK，通過半透膜，故D錯(cuò)誤；

故選D。

5.新型可充電鈉離子電池因具有原料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，安全性高等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞，而Fe[Fe(CN)6]

因理論比容量較高，充放電過程中材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于Na+的可逆脫嵌，可以作為一種非常有潛力的正極

材料，下列說法不正確的是

A.放電時(shí)，F(xiàn)e[Fe(CN)H上的電勢比ZnA上的高

+

B.放電時(shí)，正極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]+2Na4-2e-Na2Fe[Fe(CN)6]

C.充電時(shí)，外電路中通過0.2mol電子時(shí)，陰極質(zhì)量增加6.5g

D.對于正極材料，充電可實(shí)現(xiàn)Na+的嵌入，放電可實(shí)現(xiàn)Na+的脫嵌

【答案】D

【解析】A項(xiàng).根據(jù)題意.FefFe(CN)61作為一種非常有潛力的正極材料,在原電池中作正極.電勢高于負(fù)

極Zn片，不符合題意；B項(xiàng)，放電時(shí)Fe[Fe(CN)6]作為正極材料發(fā)生還原反應(yīng)，該材料充放電過程中有利于

鈉離子的可逆脫嵌，因此其正極反應(yīng)式為Fe[Fe(C