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微专题 34 新型高能化学电源
1．（2023·全国·统考高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温
钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素
纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： S +e-→ S ， S +e-→S ，2Na++ S +2(1- )e-
8
→Na S
2 x
下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++ S +2e-→Na S
8 2 x
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
2．（2023·全国·统考高考真题）一种以 和 为电极、 水溶液为电解质的电池，其示意
图如下所示。放电时， 可插入 层间形成 。下列说法错误的是
A．放电时 为正极
B．放电时 由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2．突破二次电池的四个角度1．新型可充电电池
(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。
将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
①首先应分清电池是放电还是充电。
②再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
2．燃料电池中电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为
CH＋2O===CO ＋2HO ①
4 2 2 2
CO＋2NaOH===Na CO＋HO ②
2 2 3 2
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH＋2O＋2NaOH===Na CO＋3HO。
4 2 2 3 2
第二步：写出电池的正极反应式
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O ，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有
2
所不同，大致有以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O＋4H＋＋4e－===2H O。
2 2
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O＋2HO＋4e－===4OH－。
2 2(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：
O＋4e－===2O2－。
2
(4)熔融碳酸盐(如熔融KCO)环境下电极反应式：
2 3
O＋2CO＋4e－===2CO。
2 2
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式
电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O 不是负极反应物，因此两个反应式相减
2
时要彻底消除O。
2
3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
负极
正极
1．（2022·全国·统考高考真题） 电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科
学家研究了一种光照充电 电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子 和空穴 ，驱动阴极
反应 和阳极反应(Li O +2h+=2Li++O )对电池进行充电。下列叙述错误的是
2 2 2
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
2．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以
2
Zn(OH) 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO 电极反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2 2
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO +4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O
2 2
1．写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。
(1)酸性介质(如HSO )
2 4
负极：_____________________________________________________________；
正极：_______________________________________________________________；
总反应式：__________________________________________________________。
(2)碱性介质(如KOH)
负极：__________________________________________________________________；
正极：__________________________________________________________________；
总反应式：______________________________________________________________。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
负极：_________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________；
总反应式：______________________________________________________________。
(4)熔融碳酸盐(如熔融KCO)环境下
2 3
负极：___________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________；
总反应式：_________________________________________________________________。
2．Li－SOCl 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl －SOCl 。电池
2 4 2
的总反应可表示为4Li＋2SOCl ===4LiCl＋S＋SO ↑。
2 2请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为
。
(2)电池正极发生的电极反应为
。
3．Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为 2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag
＋2Cl－
试书写该电池的正、负极电极反应式。
4．铝－空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电
流。
电池总反应为4Al＋3O＋6HO===4Al(OH) ；
2 2 3
负极： ；
正极： 。
5．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说
法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
6．（2022·广东·高考真题）科学家基于 易溶于 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(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法
正确的是A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
7．（2023·江苏扬州·扬州中学校考模拟预测）一种新型AC/LiMn O 电池体系，在快速启动、电动车等领域
2 4
具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn O 作正极(可由Li CO 和MnO 按物质的量比1：2反应合成)，
2 4 2 3 2
高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极。充电、放电的过程如图所示：
下列说法正确的是
A．合成LiMn O 的过程中可能有H 产生
2 4 2
B．放电时正极的电极反应式为：LiMn O +xe-=Li xMn O +xLi+
2 4 (1- ) 2 4
C．充电时AC极应与电源负极相连
D．可以用Li SO 水溶液做电解液
2 4
8．（2023春·广东揭阳·高三校联考阶段练习）一款电催化剂葡萄糖/ 燃料电池装置如图所示，下列说法正确的是
A．b为燃料电池的正极，发生氧化反应
B．电极a放电后，附近溶液pH值减小
C．电极b的电极反应式为
D．该燃料电池消耗 (标准状况)时，理论上可转化葡萄糖120g
9．（2023·福建泉州·泉州五中校考一模）一种新型的锂—空气二次电池的工作原理如图所示。下列说法中
错误的是
A．电路中有2mol电子通过时，水性电解液的质量增加16g
B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应
C．电池充电时，电子从电源负极流向锂电极，锂电极作阴极
D．固体电解质既可以传递离子又可以起到隔膜的作用
10．（2023春·河北沧州·高三泊头市第一中学校联考阶段练习）微生物电池是指在微生物的作用下将化学
能转化为电能的装置，其工作原理如图所示，下列有关微生物电池的说法错误的是A．a极为负极，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨
B．b极的电极反应式为
C．在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原
D．该电池在任何温度下均可发电
1．（2023·陕西西安·统考一模）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)
B．充电时，电路中转移2mole-，中性电解质NaCl的物质的量增多2mol
C．放电时，1molFQ转化为FQH 转移2mol电子
2
D．充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极
2．（2023·四川·校联考模拟预测）某企业研发的钠离子电池“超钠F1”于2023年3月正式上市、量产。钠
离子电池因原料和性能的优势而逐渐取代锂离子电池，电池结构如图所示。该电池的负极材料为NaC(嵌
x y
钠硬碳)，正极材料为Na Mn[ Fe(CN) ]
2 6(普鲁士白)。在充、放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。
下列说法不正确的是
A．由于未使用稀缺的锂元素，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低
B．放电时，负极的电极反应式为NaC-xe-= C+xNa+
x y y
C．放电时，Na+移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应
D．充电时，每转移1mol电子，阳极的质量减少23g
3．（2023·浙江·校联考模拟预测）直接 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
A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的 为3.9g
4．（2023·广西·统考三模）高效储能电池——锂硫电池具有价格低廉、环境友好等特点，已经用于某些飞机，其原电池模型以及充、放电过程如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，化学能转化为电能
B．碳添加剂是为了增强电极的导电性
C．充电时，阳极的总的电极反应式是8Li S－16e－ = S + 16Li+
2 8
D．放电时，1 mol Li S 转化为Li S 得到2 mol电子
2 8 2 6
5．（2023秋·内蒙古赤峰·高三校联考期末）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂——海水电池构造
示意图(图1)，一种镁——海水电池装置示意图(如图2)。下列说法错误的是
A．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
B．N极发生的电极反应：O +4e－+2H O=4OH－
2 2
C．X为正极，可用铜、石墨等做电极材料
D．如图2外电路中每通过2mol电子，溶液中2molH+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移
6．（2023·江西·校联考二模）水系可充电电池因其成本低、高离子电导率、高安全性和环境友好性等优势
而备受关注。一种 新型无隔膜Zn/MnO 液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为集流体，
2
ZnSO 和MnSO 的混合液作电解质溶液，下列叙述正确的是
4 4
A．过程Ⅱ为放电过程，石墨毡电极的电极反应为MnO -2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2
B．放电时，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为22gC．过程I为锌沉积过程，B连电源的正极，电极附近pH增大
D．将电解质溶液换成强酸或强碱性溶液都可延长电池的使用寿命
7．（2023·山东德州·统考三模）我国科学家研究出一种新型水系 电池，其结构如下图，该电池
既能实现乙炔加氢又能提供电能，下列说法正确的是
A． 通过阴离子交换膜向a电极移动
B．左侧极室中 减小
C．a极的电极反应式为
D．每转移 ，右侧极室中溶液质量增大34g
8．（2023·广东·汕头市澄海中学校联考模拟预测）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成
为电化学储能热点技术之一、如图为以 和 作为电极氧化还原电对的碱性锌
铁液流电池放电时工作原理示意图。已知：聚苯并咪唑( )膜允许 离子通过。下列说法错误的是
A． 含有配位键，电池放电总反应为
B．放电过程中，左侧池中溶液 逐渐减小
C．充电过程中，阴极的电极反应为
D．充电过程中，当 通过 膜时，导线中通过
9．（2023·浙江·校联考三模）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1 mol ，离子交换膜左室电解质溶液质量减少46 g
C．充电时， 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
10．（2023·浙江金华·统考模拟预测）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料— 的水系双离
子电池，该电池以 和 为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是
A．充电时，电极a应接电源的正极
B．放电时，若电极a得到6.4g Cu和1.44g ，则电路中转移0.22mol电子
C．充电时，电极b的电极反应式为
D．第2次放电时，溶液碱性逐渐增强
11．（2023·辽宁·校联考三模）高效储能电池——锂硫电池具有价格低廉、环境友好等特点，已经用于某
些飞机，其原电池模型以及充、放电过程如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，化学能转化为电能
B．碳添加剂是为了增强电极的导电性
C．放电时，1 mol 转化为 得到2 mol电子
D．充电时，阳极的总的电极反应式是
12．（2023·全国·高三统考专题练习）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CH O-4e-+H O=CO +4H+
2 2 2
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
