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培优训练8：新型电源及电解应用
1.（2019·湖南省郴州市高三一检，10）优质的锂碘电池可用于心脏起搏器延续患
者的生命，它的正极材料是聚2乙烯吡啶（简写P VP）和I 的复合物，电解质是固
2 2
态薄膜状的碘化锂，电池的总反应为2Li＋P VP·nI ===P VP（· n－1）I ＋2LiI，则下
2 2 2 2
列说法正确的是（ ）
A.正极的反应为P VP·nI ＋2e－===P VP·（n－1）I ＋2I－
2 2 2 2
B.电池工作时，碘离子移向P VP极
2
C.聚2乙烯吡啶的复合物与有机物性质相似，因此聚2乙烯吡啶的复合物不会导电
D.该电池所产生的电压低，使用寿命比较短
解析 A.正极的反应为P VP·nI ＋2e－===P VP（· n－1）I ＋2I－，故A正确；B.P VP
2 2 2 2 2
极为正极，电池工作时，碘离子移向负极Li，故B错误；C.聚2乙烯吡啶的复合物
作正极，因此聚2乙烯吡啶的复合物可以导电，故C错误；D.锂的比能量高，该电
池使用寿命比较长，故D错误。故选A。
答案 A
2（. 2018·南昌NCS2018060项目一模，12）氨硼烷（NH ·BH ）电池可在常温下工
3 3
作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为：NH ·BH ＋3H O ===NH BO ＋
3 3 2 2 4 2
4H O。下列说法正确的是（ ）
2
A.正极附近溶液的pH减小
B.电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动
C.消耗3.1 g 氨硼烷，理论上通过内电路的电子为0.6 mol
D.负极电极反应为：NH ·BH ＋2H O－6e－===NH＋BO＋6H＋
3 3 2
解析 根据电池总反应，正极上H O 发生还原反应：H O ＋2e－＋2H＋===2H O，
2 2 2 2 2
正极附近c（H＋）减小，溶液pH增大，A项错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，
故H＋通过质子交换膜向正极移动，B项错误；NH ·BH 转化为NH BO ，N的化合
3 3 4 2
价不变，B的化合价升高，根据NH ·BH ――→NH BO ，消耗3.1 g氨硼烷（0.1
3 3 4 2mol），反应中转移0.6 mol电子，但电子不通过内电路，C项错误；根据电池总反应，
负极上氨硼烷发生氧化反应：NH ·BH ＋2H O－6e－===NH＋BO＋6H＋，D项正确。
3 3 2
答案 D
3.[2018·石家庄毕业班质检（二），12]锂空气充电电池有望成为电池行业的“明日
之星”，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.有机电解质可用Li SO 溶液代替
2 4
B.电池工作时，正极的电极反应式为2Li＋＋O ＋2e－===Li O
2 2 2
C.充电时，多孔电极应与电源负极相连
D.电池充电时间越长，电池中Li O 含量越多
2 2
解析 因为Li与水反应，故不能用Li SO 溶液作电解质溶液，A项错误；由题图
2 4
可知，正极的电极反应为2Li＋＋O ＋2e－===Li O ，B项正确；充电时，多孔电极应
2 2 2
与电源正极相连，C项错误；电池充电时间越长，Li O 转化为Li的量越多，则
2 2
Li O 的含量越少，D项错误。
2 2
答案 B
4.（2018·西安八校联考，12）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转
化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（
）
A.HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应为HS－＋4H O－8e－===SO＋9H＋
2
B.电子从电极b流出，经外电路流向电极a
C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D.若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜解析 根据题图知，在硫氧化菌作用下 HS－转化为SO，发生氧化反应：HS－＋
4H O－8e－===SO＋9H＋，A项正确；电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B
2
项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率
降低，C项错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.4 mol H＋通过质
子交换膜，D项错误。
答案 A
5（. 2019·洛阳第一次统考，18）工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，
其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为
1∶2，下列有关说法正确的是（ ）
A.a电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H ↑
2
B.产物丙为硫酸
C.离子交换膜d为阴离子交换膜
D.每转移0.1 mol电子，产生1.12 L的气体乙
解析 根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知
甲为O ，乙为H ，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：2H O－4e－
2 2 2
===4H＋＋O ↑，A项错误；a电极为阳极，阳极上OH－放电，SO向阳极移动，因此
2
产物丙为硫酸，B项正确；b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为
阳离子交换膜，C项错误；根据b电极的电极反应：2H O＋2e－===H ↑＋2OH－，知
2 2
每转移0.1 mol电子，产生标准状况下1.12 L气体乙（H ），D项错误。
2
答案 B
6.利用普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图所示的双膜（阴离
子交换膜和过滤膜，其中过滤膜可阻止阳极泥及漂浮物进入阴极区）电解装置可
制备高纯度的铜。下列有关叙述正确的是（ ）A.电极a为粗铜，电极b为精铜
B.阳极质量减少64 g，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量为 2 mol
C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g 铜
解析 电解精炼铜装置中，粗铜作阳极，接电源正极，A项错误；粗铜中含有在通
电条件下可溶解的金属杂质，故阳极溶解64 g金属时，转移电子的物质的量不一
定是2 mol，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量无法确定，B项错误；
乙膜为过滤膜，对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，甲膜为阴离子交换膜，防止
阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO可穿过该膜，以平衡阳极区电荷，C
项错误；阴极只有Cu2＋放电，故当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，D项
正确。
答案 D
7.（2019·绵阳第一次诊断，13）利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为
电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是（ ）
A.a极为正极，发生氧化反应
B.b极的电极反应式为：2NO＋12H＋－10e－===N ↑＋6H O
2 2
C.中间室的Cl－向左室移动
D.左室消耗苯酚（C H OH）9.4 g时，用电器流过2.4 mol电子
6 5
解析 由题图可知，在b极上NO转化为N ，发生得电子的还原反应，故b极为正
2
极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N ↑＋
26H O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极
2
反应式为C H OH－28e－＋11H O===6CO ↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1
6 5 2 2
mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。
答案 C
8.（2018·郑州毕业班第二次质量预测，12）利用光伏电池与膜电解法制备
Ce（SO ） 溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）
4 2
A.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO由右池向左池迁移
B.电解池中发生的总反应为Cu2＋＋2Ce3＋===Cu＋2Ce4＋
C.该装置工作时的能量转化形式只有两种
D.由P电极向N电极转移0.1 mol电子时，阳极室生成33.2 g Ce（SO ）
4 2
解析 电解池左池中Ce（SO ）转化为Ce（SO ），溶液中SO的量增多，因此该离
2 4 3 4 2
子交换膜允许SO通过，为阴离子交换膜，SO由右池向左池迁移，A项正确；电解
池中左池发生氧化反应： Ce3＋－e－===Ce4＋，则右池发生还原反应：Cu2＋＋2e－
===Cu，电解池总反应为2Ce3＋＋Cu2＋===2Ce4＋＋Cu，B项正确；该装置工作时光
伏电池将太阳能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，但电能同时还会转化
为热能，C项错误；根据阳极反应：Ce3＋－e－===Ce4＋，转移0.1 mol电子时，生成
0.1 mol Ce（SO ） ，其质量为0.1 mol×332 g·mol－1＝33.2 g，D项正确。
4 2
答案 C
9. 2018年我国新能源电动汽车使用三元电池已经成为趋势，镍、钴、锰三元材料通
常可以表示为LiNi Co MnO ，其中镍、钴、锰3种元素的主要化合价分别是＋
x y z 2
2、＋3和＋4，且x＋y＋z＝1。充电时电池总反应为LiNi Co MnO ＋6C===Li
x y z 2 1－
Ni Co MnO ＋Li C ，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离
a x y z 2 a 6
子X通过的隔膜。下列说法不正确的是 （ ）A.允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜
B.充电时，A为阴极，Li＋被还原
C.放电时，正极反应式为Li Ni Co MnO ＋aLi＋＋ae－===LiNi Co MnO
1－a x y z 2 x y z 2
D.无法充电的废旧电池可从石墨电极中回收金属锂
解析 根据充电时电池总反应知，放电时负极反应式为Li C －ae－===6C＋
a 6
aLi＋，正极反应式为Li Ni Co MnO ＋aLi＋＋ae－===LiNi Co MnO ，放电时负
1－a x y z 2 x y z 2
极、正极反应式左右颠倒，即为充电时阴极、阳极反应式。放电时，A是负极，B是
正极，Li＋向正极移动，则X是Li＋，允许阳离子通过的隔膜为阳离子交换膜，
A项正确；充电时，A是阴极，Li＋得到电子被还原，B项正确；由上述分析可知，C
项正确；根据充电时电池总反应知，充电时锂离子得电子生成Li C ，此时才能
a 6
从石墨电极中回收金属锂，D项错误。
答案 D
10.[ZK(]某镍冶炼车间排放的废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图1是双膜三室
电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图2所示的是实验中阴极液pH与镍回收率
间的关系。下列说法不正确的是（Ni的相对原子质量为59） （ ）A. X为直流电源正极，b为阴离子交换膜
B.阳极反应式为2H O－4e－===O ↑＋4H＋
2 2
C.当浓缩室中得到1 L 0.5 mol/L盐酸时，阴极回收11.8 g镍单质（浓缩室中溶液
体积变化忽略不计）
D.pH小于2时，镍的回收率低的主要原因是有较多H 生成
2
解析 该题的突破口为浓缩室进入的是 0.1 mol/L盐酸，排出的是0.5 mol/L盐
酸，据此可以判断右侧废水中的氯离子经过交换膜b（阴离子交换膜）进入浓缩室，
左侧H SO 溶液中氢离子经过交换膜a（阳离子交换膜）进入浓缩室，右侧惰性电
2 4
极为阴极，左侧惰性电极为阳极。浓缩室中得到1 L 0.5 mol/L盐酸，表明生成
了0.4 mol HCl，电路中通过了0.4 mol e－，若阴极上只有Ni2＋放电，则阴极回收
0.2 mol镍即11.8 g，实际上阴极除
Ni2＋放电外，还存在H＋放电，故阴极回收的镍单质小于11.8 g。
答案 C
