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考点18 原电池 化学电源
【基础过关】
1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是( )
A. 电池充电
B.光合作用
C.手机电池工作
D.太阳能板充电
2．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温
度、电压稳定方面都有一定的优势。一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li 与S8
化合成Li2S 固体，下列说法不正确的是( )
A．负极失电子，发生氧化反应
B．充电时，Li+向碳材料电极移动
C．正极的电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S
D．该电池通常不选择水系电解液
3．(2023·辽宁省锦州市高三统考)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CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+
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
4．一种高达94.2%能效的可充电铝胺电池工作原理如图所示，用Ph 表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去
一个电子后形成的Ph3N∙+结构较为稳定。下列说法不正确的是( )
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A．与锂电池比，铝电池比能量略低，但铝含量丰富价格低廉
B．放电时，负极的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4
-=4Al2Cl7
-
C．充电时，AlCl4
-向铝电极移动
D．理论上每生成1mol Ph3N，外电路通过1mol 电子
5．(2023·浙江省四校联盟选考模拟)下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1molNaI3，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4S2--6e-= S4
2-
6．如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙
述中错误的是( )
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A．光伏并网发电装置中b 为正极
B．石墨1 电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol 电子
C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO4
2-+16H+
D．处理60gFeS2，石墨2 电极上消耗7.5molH+
7．(2023· 浙江省精诚联盟高三三模)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原
理(以CH4为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( )
A．b 极为正极，发生还原反应
B．电子流向：a 极→导线→b 极→电解质→a 极
C．a 极电极反应为CH4- 8e- +4CO3
2-=5CO2+2H2O
D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜
8．(2023·山东省济南市高三期中)基于硫化学的金属硫电池是有望替代当前锂离子电池技术，满足人
类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是( )
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A．该电池可采用含K+的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a
C．充电时，正极区可能发生的反应有xK2S3-(2x-6)e-=3Sx
2-+2xK+
D．充电时，电路中转移
时，负极质量减少78g
9．(2023·河北省邯郸市部分学校高三联考)香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N2电池(如图)，该
电池使用N2为原料，以离子液体(Al2Cl7
--AlCl4
-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN 的生产，
和碱反应能产生NH3，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是( )
A．Al 极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为2Al+N2=2
C．石墨烯电极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-
D．生成标准状况下33.6LNH3，电池中转移3mol 电子
10．(2023·浙江省杭州市高三下期中)有研究表明，以CO2与辛胺CH3(CH2)7NH2为原料高选择性的合成
甲酸和辛腈CH3(CH2)7CN，工作原理如图，下列说法不正确的是( )
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A．Ni2P 电极与电源正极相连
B．In/ In2O3-x电极上可能有副产物H2生成
C．在In/ In2O3-x电极上发生的反应为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
D．标准状况下33.6LCO2参与反应时Ni2P 电极有1.5mol 辛腈生成
11．(2023·浙江省重点中学拔尖学生培养联盟适应性考试)直接H2O2-H2O2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：H2O2+2e- +2H+=2H2O
C．电池总反应为：2H2O2=2H2O+O2↑
D．当电路中转移0.1mol 电子时，通过阳离子交换膜的
为3.9g
12．一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入
的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化、自身被还原为SO4
2-。下列关于该电池的说法正确的是( )
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A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li+由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为
D．氧化SO4
2-罐中反应的离子方程式为2Fe2++ S2O8
2-=2Fe3++2 SO4
2-
13．(2023·河南省创新发展联盟高三联考)新能源汽车在我国蓬勃发展，新能源汽车所用电池多采用三
元锂电池，某三元锂电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．充电时，M 极有电子流入，发生还原反应
B．锂电池的优点是质量小，电容量大，可重复使用
C．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移
时，理论上可获得
纯铜
D．充电时，N 极的电极反应式为
14．(2023·河北省衡水市模拟)近日，某团队分步进行8 电子转移的电化学硝酸盐还原反应实现高效合
成氨，装置如图所示。原理是：按照[2+6]-电子路径进行还原(先将硝酸盐还原成亚硝酸盐，再将亚硝酸盐
还原成氨)，可大幅度地降低8 电子还原过程的能垒，提高其反应活性。
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下列叙述正确的是( )
A．N 极为负极，发生了还原反应
B．NH3 、NO2
-的VSEPR 模型名称分别为三角锥形、直线形
C．生成NO2
-的电极反应式为NO3
-+H2O+2e- =NO2
-+2OH-
D．由NO3
-生成34g NH3时至少转移12mol 电子
15．(2023·安徽省马鞍山市二模)磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长
的使用寿命，放电时的反应为： LixC6+Li1-xFePO4= 6C+LiFePO4。图1 为某磷酸铁锂电池的切面，图2 为
LiFePO4晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中O 围绕Fe 和P 分别形成正八面体和正四面体，它们
通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应： LixC6- xe- = xLi++6C
B．(a)过程中1mol 晶胞转移的电子数为
NA
C．(b)代表放电过程， Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极
D．充电时的阳极反应： LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+
16．(2023·辽宁省抚顺市普通高中高三模拟)液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地
理环境限制等优点，已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。其中锌/溴液流电池作为新能源储能技
术的代表，功率性能极佳且造价低廉。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
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下列说法正确的是( )
A．放电时，N 极为负极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
D．充电时，M 极的电极反应式为Zn2+-2e-═Zn
17．(2023·浙江省Z20 名校联盟高三第三次联考)钠离子电池具有低成本、高安全性和优异电化学属性，
其充放电过程是Na+在正负极同时镶嵌与脱嵌。下列说法正确的是
A．充电时A 极上发生氧化反应
B．充电时内电路电流方向从A 极到B 极
C．放电时电路中转移1mol e-，理论上负极质量增加23g
D．若正极材料为NaFe[Fe(CN)6]，则放电时的电极反应为：NaFe[Fe(CN)6]+ xNa+ xe-=Na1+xFe[Fe(CN)6]
18．(2023·浙江省东阳市高三5 月模拟考试)我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—Cu3(PO4)2的
水系双离子电池，该电池以
和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的
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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 Cu2O，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
19．(2023·辽宁省大连市一模)我国科研人员将单独脱除SO2的反应与制备H2O2的反应相结合，实现协
同转化。
已知：反应①单独制备H2O2：2H2O+O2=2H2O2，不能自发进行；
反应②单独脱除SO2：4OH-+2SO2+O2=2SO4
2-+2H2O，能自发进行。
协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的H2O 解离为OH-和H+，并向两极迁移)。下列分析
错误的是( )
A．反应②释放的能量可以用于反应①
B．产生H2O2的电极反应：O2+2H++2e- =H2O2
C．当生成0.1 mol H2O2时，负极区溶液质量增重9.8 g
D．协同转化总反应：SO2+2H2O+O2=H2O2+H2SO4
20．(2023·山东省济南市一模)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去
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除废水中的持久性有机污染物，其工作原理如图a 所示，工作
时，Fe2+、H2O2电极产生量(m mol·L-1)
与电流强度关系如图b 所示：
下列说法错误的是( )
A．电流流动方向：
电极→电解质→HMC-3 电极
B．Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂
C．根据图b 可判断合适的电流强度范围为40mA 左右
D．若处理9.4 g 苯酚，理论上消耗标准状况下15.6815.68LO2
21．(2023·陕西省西安市二模)燃料敏化太阳能电池因其工艺简单、性能稳定等特点深受科学家的青睐。
一种钌基配合物作为光敏剂(S)的太阳能电池的工作原理如图所示，其中一个电极可表示为TiO2/S，电极反
应为TiO2/S* →TiO2/S++e-。下列有关说法错误的是( )
A．该电池工作时，光能直接转化为电能
B．电池的正极反应为I3
-+2e- →3I-
C．电解质溶液中可发生反应TiO2/S++3I-→TiO2/S+ I3
-
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D．电池的电解质溶液中I-和I3
-的浓度不会减少
22．(2023·广东省茂名市高三二模)一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所示，Ⅰ室、Ⅱ
室、Ⅲ室均为HGPE 凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是( )
A．放电时，b 为正极，发生还原反应
B．放电时，a 电极反应为：
C．交换膜1、2 分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
D．充电时，每转移1mol 电子，b 电极增重35.5g
【能力提升】
23．(2023·福建省德化一中、永安一中、漳平一中三中协作体高三联考)如图，科学家基于Cl2易溶于
CCl4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，总方程式为：NaTi
2(PO4)3+2NaCl
Na3Ti 2(PO4)3+Cl2。下列说法正确的是( )
A．放电时NaCl 溶液的
减小
B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti 2(PO4)3
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D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl2
24．(2023· 浙江省稽阳联谊学校高三联考)镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型
二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b 极转化关系为：VS2→LixVS2下列说法不正确的是(
)
A．充电或放电时，a 极电势均高于b 极
B．放电过程中电子经导线由a 极向b 极移动
C．充电时阳极的电极反应式为LixVS2−xe−=VS2+Li+
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
25．(2023·吉林省长春市高三联考)钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新
型电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒
电池工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0 价Cu 原子。下列说法
错误的是( )
A．每个Cu2-xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
B．在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
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C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu
D．充电时外电路中转移lmol 电子，两极质量变化差为23g
26．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：
已知：电极a 在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b 产生的电子结合
C．电极b 发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH 保持不变(不考虑CO2的溶解)
27．我国力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。
(1)在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图甲所示。
①阳极的电极反应式为___________。
②铜电极上产生CH4的电极反应式为___________，若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变
化了___________g。
③若铜极上只生成0.3molCH3CHO 和0.4mol HCOOH，则电路中转移___________mol 电子。
(2)我国科学家报道了机理如图乙所示的电化学过程。
①Ni 电极为___________，其电极反应式为___________。
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②理论上，每有1molCO2与O2-结合，电路中转移电子数为___________。
28．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在
宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境
造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，
在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______________；
②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_______极(填“正”或“负”)；
③外电路每通过4mol 电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是______________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH 是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃
料电池的工作原理如右图所示。
①该电池工作时，b 口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式______________。
③工作一段时间后，当6.4g 甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH 溶液，电池放电时
正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn 转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_______________。
29．有机物的电化学合成是一种环境友好的化学合成方法，图1 和图2 中的电极相连时可实现电化学
原理制取对氨基苯甲酸。
(1)图2 为碱性肼燃料电池，c 电极与 (填 “a”或“b”)相连，c 电极发生的电极反应式为 。
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(2)图1、图2 相连时a 电极为 (填“正““负”“阴“或“阳”)极。生成
的离
子方程式为 。
(3)通过离子交换膜的离子是 ；当电路中转移0.6 mol 电子时消耗标准状况下O2体积为 ，
电解池左室质量变化 g。
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