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热点强化练 10 新型电源工作原理
1．(2020·陕西榆林市高三一模)利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，
可设计浓差电池。下图为一套浓差电池和电解质溶液再生的配套装置示意图，闭
合开关K之前，两个Cu电极的质量相等。下列有关这套装置的说法中错误的是(
)
A．循环物质E为水
B．乙池中Cu电极为阴极，发生氧化反应
C．甲池中的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
D．若外电路中通过1 mol电子，两电极的质量差为32 g
答案 D
解析 由阴离子SO的移动方向可知：右边Cu电极为负极，发生反应：Cu－
2e－===Cu2＋，Cu电极失去电子，发生氧化反应，B正确；左边的电极为正极，发生
反应：Cu2＋＋2e－===Cu，C正确；当电路中通过1 mol电子，左边电极增加32 g，
右边电极减少32 g，两极的质量差变为64 g，D错误；电解质再生池是利用太阳能
将CuSO 稀溶液蒸发，分离为CuSO 浓溶液和水后，再返回浓差电池。通过上述
4 4
分析可知循环物质E为水，A正确。
2．(2020·安徽宣城高三二模)微生物燃料电池能将污水中的乙二胺
(H NCH CH NH )氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。
2 2 2 2
下列说法错误的是( )
A．a电极的电极反应为H NCH CH NH －16e－＋4H O===2CO ↑＋N ↑＋
2 2 2 2 2 2 2
16H＋B．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
C．a电极上的电势比b电极上的电势低
D．开始放电时b电极附近溶液的pH保持不变
答案 D
解析 根据原电池装置图分析，H N(CH ) NH 在a电极上失电子发生氧化反
2 2 2 2
应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H N(CH ) NH ＋4H O
2 2 2 2 2
－16e－===2CO ↑＋N ↑＋16H＋，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反
2 2
应式为：O ＋4e－＋4H＋===2H O，A选项正确；原电池中，阳离子向正极移动，阴
2 2
离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H＋)通过质子交换膜由负极区向正极区
移动，B选项正确；由上述分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故a电极上的
电势比b电极上的电势低，C选项正确；开始放电时，氧气在正极b上得电子发生
还原反应，发生的电极反应式为O ＋4e－＋4H＋===2H O，H＋浓度减小，故b电极
2 2
附近溶液的pH增大，D选项错误。
3．(2020·江西上饶市高三一模)“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个
电极组成，其中a为TiO 电极，b为Pt电极，c为WO 电极，电解质溶液为pH＝3
2 3
的Li SO －H SO 溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，
2 4 2 4
B区为封闭体系并有N 保护。下列关于该电池的说法错误的是( )
2
A．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH减小
B．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为H WO －xe－===WO ＋xH＋
x 3 3
C．若用导线先连接a、c，再连接b、c，可实现太阳能向电能转化
D．若用导线连接b、c, b电极的电极反应式为O ＋4H＋＋4e－===2H O
2 2
答案 B
解析 用导线连接a、c，a极发生氧化反应，为负极，发生的电极反应为2H O
2
－4e－===4H＋＋O ↑，a电极周围H＋浓度增大，溶液pH减小，故A正确；用导线
2
连接a、c，c极为正极，发生还原反应，电极反应为WO ＋xH＋＋xe－===H WO ，故
3 x 3
B错误；用导线先连接a、c，再连接b、c，由光电池转化为原电池，实现太阳能向电
能转化，故C正确；用导线连接b、c，b电极为正极，电极表面是空气中的氧气得
电子，发生还原反应，电极反应式为O ＋4H＋＋4e－===2H O，故D正确。
2 2
4．(2020·广东福建等省高三联考)磷酸铁锂电池放电时正极的反应式为FePO
4＋Li＋＋e－===LiFePO 。该电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(
4
)
A．放电时，Li＋通过隔膜移向正极
B．放电时，电子由铜箔经溶液流向铝箔
C．放电时，负极发生的电极反应：Cu－2e－===Cu2＋
D．该电池放电过程中C、Fe、P元素化合价均发生变化
答案 A
解析 放电时为原电池，原电池中阳离子流向正极，故A正确；电子不能在
溶液中迁移，故B错误；根据锂离子流向可知左侧为负极，根据图示可知放电时
左侧电极有锂离子生成，所以负极反应为：Li C －xe－===xLi＋＋6C，故C错误；
x 6
放电过程中C和P的化合价没有发生变化，故D错误。
5．(2020·湖南重点中学高三期末)2019年诺贝尔化学奖花落锂离子电池，美英
日三名科学家获奖，他们创造了一个可充电的世界。像高能LiFePO 电池，多应用
4
于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li＋通过。
结构如图所示。
原理如下：(1－x)LiFePO ＋xFePO ＋Li C LiFePO ＋nC。下列说法
4 4 x n 4
不正确的是( )
A．放电时，正极电极反应式：xFePO ＋xLi＋＋xe－===xLiFePO
4 4
B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极
C．充电时，阴极电极反应式：xLi＋＋xe－＋nC===Li C
x n
D．充电时，Li＋向左移动
答案 D解 析 放 电 为 原 电 池 原 理 ， 从 (1 － x)LiFePO ＋ xFePO ＋
4 4
Li C LiFePO ＋nC可知，Li C 失电子，作负极，那么负极反应为：Li C －
x n 4 x n x n
xe－===xLi＋＋nC，LiFePO 作正极，正极反应为：xFePO ＋xLi＋＋xe－
4 4
===xLiFePO ，充电为电解池工作原理，反应为放电的逆过程。由以上分析可知，
4
放电正极上FePO 得到电子，发生还原反应生成 LiFePO ，正极电极反应式：
4 4
xFePO ＋xLi＋＋xe－===xLiFePO ，A正确；原电池中电子流向是负极－导线－用
4 4
电器－导线－正极，B正确；充电时，阴极为放电时负极的逆过程，Li＋变化为
Li C ，电极反应式：xLi＋＋xe－＋nC===Li C ，C正确；充电时，作为电解池，阳离
x n x n
子向阴极移动，Li＋向右移动，D错误。
6．(2021·湖南百校高三联考)一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如
图所示。下列说法正确的是( )
A．向b极迁移的是H＋
B．大块沉积物中的铁均显＋2价
C．b极上FeS 转化为S的电极反应式为FeS －2e－===Fe2＋＋2S
2 2
D．微生物作用下S循环(歧化)生成的n(SO)和n(HS－)之比为1∶5
答案 C
解析 原电池工作时，阳离子向正极移动，a极为正极，H＋向a极迁移，A错
误；大块沉积物中的FeOOH中铁显＋3价，B错误；由图可知b极上FeS 发生氧
2
化反应转化为S和Fe2＋，电极反应式为FeS －2e－===Fe2＋＋2S，C正确；由图可
2
知 S 循环的反应为 4S＋4H O=====SO＋3HS－＋5H＋，n(SO)和 n(HS－)之比为
2
1∶3，D错误。
7．(2020·湖南3月线上联考)复旦大学王永刚的研究团队制得一种柔性水系
锌电池，该可充电电池以锌盐溶液作为电解液，其原理如图所示。下列说法不正
确的是( )A．放电时，N极发生还原反应
B．充电时，Zn2＋向M极移动
C．放电时，每生成1 mol PTO－Zn2＋ ，M极溶解Zn的质量为260 g
D．充电时，N极的电极反应式为2PTO＋8e－＋4Zn2＋===PTO－Zn2＋
答案 D
解析 放电时，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2＋，即M电极为负极，
则N电极为正极，电极反应式为2PTO＋8e－＋4Zn2＋===PTO－Zn2＋；充电时，外
加电源的正极连接原电池的正极N，外加电源的负极连接原电池的负极。该原电
池中，放电时M电极为负极，N电极为正极，正极得电子发生还原反应，故A正
确；充电时，原电池的负极M连接外加电源的负极作阴极，电解质中阳离子Zn2＋
移向阴极M，故B正确；放电时，正极反应式为2PTO＋8e－＋4Zn2＋===PTO－Zn2
＋，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子守恒有4Zn～PTO－Zn2＋，所以每生成1
mol PTO－Zn2＋，M极溶解Zn的质量＝65 g/mol×4 mol＝260 g，故C正确；充电
时，原电池的正极N连接外加电源的正极作阳极，发生失电子的氧化反应，电极
反应式为PTO－Zn2＋－8e－===2PTO＋4Zn2＋，故D错误。
8．(2020·福建南平市高三质检)中国科学院大连化物所的研究团队创新性提
出锌碘单液流电池的概念， 实现锌碘单液流中电解液的利用率近 100%, 其原理
如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时A电极反应式为：Zn＋2e－===Zn2＋
B．放电时电解质储罐中离子总浓度减小
C．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜
D．充电时A极增重65 g，C区增加离子数为2N
A
答案 C
解析 放电时，B电极为正极，I 得到电子生成I－，电极反应式为 I ＋2e－
2 2
===2I－，A电极是负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，故A错误；放电时，左侧
即负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，右侧是正极，电极反应式为 I ＋2e－
2
===2I－，所以储罐中的离子总浓度增大，故B错误；离子交换膜是防止正负极I 、
2
Zn接触发生自发电，负极区生成Zn2＋，正电荷增加，正极区生成I－，负电荷增加，
所以Cl－通过M膜进入负极，K＋通过N膜进入正极，所以M为阴离子交换膜，N
为阳离子交换膜，故C正确；充电时，A极反应式Zn2＋＋2e－===Zn，A极增重65
g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4N ，故D错
A
误。
9．(2020·湖北黄冈中学高三测试)三元电池成为2019年我国电动汽车的新能
源，其电极材料可表示为 LiNi Co MnO ，且x＋y＋z＝1。充电时电池总反应为
x y z 2
LiNi Co MnO ＋6C(石墨)===Li Ni Co MnO ＋Li C ，其电池工作原理如图所
x y z 2 1－a x y z 2 a 6
示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是( )
A．允许离子X通过的隔膜属于阴离子交换膜
B．充电时，A为阴极，Li＋被氧化
C．可从无法充电的废旧电池的石墨电极中回收金属锂
D．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
答案 D
解析 根据LiNi Co MnO ＋6C(石墨)===Li Ni Co MnO ＋Li C 可知，x是
x y z 2 1－a x y z 2 a 6
Li＋，允许Li＋通过的隔膜属于阳离子交换膜，A错误；根据充电时电池总反应
LiNi Co MnO ＋6C(石墨)===Li Ni Co MnO ＋Li C 可知，A为阴极A上发生
x y z 2 1－a x y z 2 a 6还原反应，B错误；根据充电时电池总反应可知，无法充电的废旧电池的石墨电
极中没有锂元素，不能回收金属锂，C错误；放电时，总反应为Li Ni Co MnO
1－a x y z 2
＋Li C ===LiNi Co MnO ＋6C(石墨)，正极发生还原反应，电极反应式为 Li
a 6 x y z 2 1－
Ni Co MnO ＋aLi＋＋ae－===LiNi Co MnO ，D正确。
a x y z 2 x y z 2
10．(2020·山东济南外国语学校测试)我国科研人员研制出一种室温下“可呼
吸”的 Na－CO 二次电池。放电时该电池“吸入”CO ，充电时“呼
2 2
出”CO 。“吸入”CO 时，其工作原理如图所示。吸收的全部CO 中，有转化为
2 2 2
Na CO 固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNTs)电极表面。下列说法正确的是( )
2 3
A．“吸入”CO 时，钠箔为负极
2
B．“吸入”CO 时的正极反应：4Na＋＋3CO －4e－===2Na CO ＋C
2 2 2 3
C．“呼出”CO 时，Na＋向多壁碳纳米管电极移动
2
D．每“呼出”22.4 L CO ，转移电子数为0.75 mol
2
答案 A
解析 “吸入”CO 时是原电池装置，由题图可知，活泼金属钠在反应中失
2
去电子转化为Na＋，是电源的负极，A正确；正极发生还原反应，电极反应式为
4Na＋＋3CO ＋4e－===2Na CO ＋C，B错误；“呼出”CO 时是电解池装置，电解
2 2 3 2
池中，阳离子向阴极移动，所以Na＋向钠箔电极移动，C错误；没有指明状态是否
为标准状况下，则22.4 L CO 的物质的量不一定为1 mol，无法计算，D错误。
2
11．(2020·浙江名校一联)钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等
优点。一种钠离子电池用碳基材料(Na C )作负极，利用钠离子在正、负极之间嵌、
m n
脱 过 程 实 现 充 、 放 电 ， 该 钠 离 子 电 池 的 工 作 原 理 为 Na CoO ＋
1 － m 2
Na C NaCoO ＋C 。下列说法错误的是( )
m n 2 n
A．充电时，阴极质量减小且Na＋数目增加
B．充电时，阳极的电极反应式为NaCoO －me－===Na CoO ＋mNa＋
2 1－m 2
C．放电时，Na＋向正极移动
D．放电时，负极的电极反应式为Na C －me－===mNa＋＋C
m n n
答案 A解析 充电时，阴极上发生还原反应，电极反应式为 mNa＋＋C ＋me－
n
===Na C ，阴极质量增大，A项错误；充电时，阳极上发生氧化反应，电极反应式
m n
为NaCoO －me－===Na CoO ＋mNa＋，B项正确；放电时，阳离子向正极移动，
2 1－m 2
C项正确；放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为 Na C －me－===mNa＋＋
m n
C ，D项正确。
n
