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第36 天 押电池+晶胞跨界题
锂电材料晶胞中的离子嵌入脱出计算
（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分
别以
(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和
为电极，以
和
混合液
为电解质溶液。下列说法错误的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的
主要来自
D．放电时，消耗
，理论上转移
电子
【答案】C
【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为
，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为
；正极上发生
，
例1
则充电时，该电极为阳极，电极反应式为
。A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存
在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由
提供孤电子对、
提供空轨道形成的配位键，A 正确；B．由以上分析可知，该电池总反应为
，B
正确；C．充电时，阴极电极反应式为
，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C 错误；
D．放电时，负极的电极反应式为
，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上
转移0.02 mol 电子，D 正确；综上所述，本题选C。
（2023·新课标卷·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：
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn 为负极、
为正极，电池的总反应为
。A．由题信息可知，放电时，
可插入
层间形成
，
发生了还原反应，则放电时
为正极，A 说法正确；B．Zn 为负极，放电时
Zn 失去电子变为
，阳离子向正极迁移，则放电时
由负极向正极迁移，B 说法正确；C．电池
在放电时的总反应为
，则其在充电时的总反应为
，C 说法不正确；D．充电阳极上
被氧化为
，则
阳极的电极反应为
，D 说法正确；综上所述，本题选C。
（2025·江西·高考真题）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。
下列说法错误的是
例2
例3
已知：
为铜基普鲁士蓝(
)
A．
中的铁为
价
B．交换膜为阴离子交换膜
C．洗脱目的是去除电极吸附的
D．
溶液可电解再生电池负极
【答案】C
【解析】由图可知，Zn 电极失去电子生成Zn2+，该原电池中左侧电极为负极，右侧电极为正极。A．
CuHCF 的化学式为Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O，设该化合物中Cu、Fe 元素的化合价分别为x、y，根据化合
物中元素正负化合价的代数和为0 可知，x=0.67(6-y)，当x=+1 时，y=+4.5（不合适，舍去）；当
x=+2 时，y=+3，以此得出铁的化合价为+3，A 正确；B．Zn 电极为负极，反应为Zn - 2e- = Zn2+，负
极区正电荷增加。污水中
通过交换膜移向负极区以平衡电荷，说明交换膜允许阴离子通过，为阴
离子交换膜，B 正确；C．Ni2+在正极得到电子生成Ni，Ni 被CuHCF 电极吸附，洗脱目的是利用H2O2
的氧化性去除电极吸附的Ni，C 错误；D．电解Zn2+溶液时，阴极反应为Zn2+ + 2e- = Zn，可得到Zn
单质再生负极，D 正确；故选C。
（2025·云南·高考真题）
是优良的固态电解质材料，
取代部分
后产生空位，可提升
传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(
未画出)及其作为电解质的电池
装置如下。下列说法错误的是
A．每个晶胞中
个数为12
例4
B．该晶胞在yz 平面的投影为
C．
取代后，该电解质的化学式为
D．若只有
发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的
数目相等
【答案】C
【解析】A．由晶胞结构可知，Sc 原子分布在晶胞的8 个棱心和4 个面心，由均摊法算出其原子个数为
，由晶体的化学式
可知，O 原子的个数是Sc 的3 倍，因此，每个晶胞
中O2-个数为12，A 正确；B．由晶胞结构可知，该晶胞在yz 平面的投影就是其前视图
，B 正
确；C．Ce4+ 取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0 可知，取代后该
电解质的化学式为
，C 错误；D．Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不
同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通
过截面MNPQ 的Li+数目相等，D 正确；综上所述，本题选C。
（2022·山东·高考真题）
是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方
晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0 价Cu 原子。下列说法正确的是
A．每个
晶胞中
个数为x
B．每个
晶胞完全转化为
晶胞，转移电子数为8
C．每个
晶胞中0 价Cu 原子个数为
D．当
转化为
时，每转移
电子，产生
原子
【答案】BD
【解析】A．由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×
+6×
=4，位于体内的铜离子和亚铜
离子的个数之和为8，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a 和b，则a+b=8-4x，由化合价代数
和为0 可得2a+b=4×2，解得a=4x，故A 错误；B．由题意可知，Na2Se 转化为Cu2-xSe 的电极反应式为
例5
Na2Se-2e-+(2-x)Cu=Cu2-xSe+2Na+，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×
+6×
=4，
则每个晶胞中含有4 个Na2Se，转移电子数为8，故B 正确；C．由题意可知，Cu2-xSe 转化为NaCuSe
的电极反应式为Cu2-xSe+ e-+Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为
8×
+6×
=4，则每个晶胞中含有4 个NaCuSe，晶胞中0 价铜而个数为(4-4x)，故C 错误；D．由题意
可知，NayCu2-xSe 转化为NaCuSe 的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y) e-+(1-y) Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，所以
每转移(1-y)电子，产生(1-x)mol 铜，故D 正确；故选BD。
“电化学与晶体融合”是高考化学中综合性最强的题型之一，命题呈现“双线并进、信息交叉、计算
与原理结合”的特点。试题常以新型二次电池（如锂/钠/锌离子电池、固态电池、双离子电池）为背景，
给出电极材料的晶体结构示意图（晶胞、投影图、组成变化图），要求同时运用电化学原理（充放电反应、
离子迁移、电子转移）和晶体学知识（晶胞粒子数、化学式、密度、配位数、原子坐标、空位率等）进行
判断和计算。近年趋势是强化对充放电过程中晶胞组成动态变化的理解，以及电极反应与晶体结构转变的
关联，同时注重对“嵌入/脱出”“空位”“价态变化”等微观过程的分析。预计2026 年将继续以“陌生
电池+晶胞模型”的形式出现，要求学生从复杂信息中提取关键数据，实现电化学与晶体结构的跨模块融
合推理。
常考的方向和角度有：
晶胞中粒子数计算与化学式确定：根据晶胞结构图，运用均摊法计算各粒子数目，确定化学式。
需注意棱心、面心、顶点、体内的不同贡献，以及空位、取代对化学式的影响。常见考点：普鲁
士白晶胞中Fe、Cu、K 的个数比；LiFePO₄ 晶胞中Li⁺嵌入/脱出后的化学式变化。
晶胞密度计算：密度公式ρ = (Z × M) / (a³ × N_A)，其中Z 为晶胞中“分子”数，M 为摩尔质量，a
为晶胞边长（注意单位换算）。需结合化学式和晶胞参数计算。常见考点：原始MnO 晶胞密度；
钙钛矿晶胞密度；LiCoO₂ 晶胞密度。
配位数的判断：根据晶胞中原子/离子的相对位置，判断与指定粒子最近且等距的粒子个数。常见
考点：原始MnO 中Mn²⁺的配位数为6；TiO₂ 中Ti⁴⁺的配位数为6；O²⁻的配位数可通过化学式推算。
晶胞投影图的识别：根据晶胞三维结构，判断沿某方向（如x、y、z 轴或体对角线）的二维投影图
中原子的位置分布。常见考点：Sc₂O₃ 晶胞在yz 平面的投影；钙钛矿晶胞沿体对角线投影。
充放电过程中晶胞组成变化：充电时，正极材料脱出阳离子（如Li⁺、Na⁺），晶胞中阳离子数减少，
过渡金属价态升高；放电时相反。需根据晶胞示意图写出充放电前后的化学式，并计算转移电子
数。常见考点：Na₂Se→Cu₂₋ₓSe 转化；NaCuSe 晶胞中0 价Cu 原子数；NiCoMn 酸锂打针前后晶胞
化学式变化。
电极反应式的书写（结合晶体结构）：根据充放电时晶胞组成变化，推断电极反应。注意嵌入/脱
嵌反应中，电极材料作为主体，离子进入或离开晶格，同时伴随金属离子价态变化。常见考点：
LiFePO₄/Li₁₋ₓFePO₄ 的电极反应；普鲁士白中K⁺嵌入/脱出的反应。
离子迁移方向与隔膜类型：放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；充电时相反。根据迁
移离子选择离子交换膜（阳离子膜、阴离子膜）。常见考点：新型水系锌电池中阴离子交换膜；
钠离子电池中Na⁺迁移方向。
充放电过程中元素价态变化：根据化学式变化和电荷守恒，判断过渡金属（如Fe、Co、Ni、Mn、
V）的平均化合价变化，进而确定氧化还原过程。常见考点：首次充电中V 元素化合价升高；打针
过程中R（Co/Ni/Mn）化合价降低。
空位率与缺陷晶体计算：取代或脱出部分阳离子后形成空位，根据电荷守恒计算空位率或化学式。
常见考点：Ce⁴⁺取代La³⁺后Li⁺数目减少；MnO 活化后阳离子空位率计算。
锂枝晶与固态电解质：液态电解质易产生锂枝晶，存在安全隐患；固态电解质可抑制锂枝晶生长，
提高安全性。常见考点：全固态锂电池不易产生锂枝晶。
光充电电池与光电催化：光正极受光激发产生电子和空穴，辅助电池充电，提高能量转换效率。
常见考点：Li-CO₂ 全固态电池中TiO₂ 光电催化剂作用。
嵌入/脱嵌型电极材料的隧道结构：电极材料具有层状或隧道结构，允许离子（Li⁺、Na⁺、Zn²⁺等）
可逆嵌入/脱出。结晶水可扩大骨架间隙，改善存储性能。常见考点：VO₂(B)隧道骨架允许Zn²⁺嵌
入；石墨炔层间距与Na⁺直径相仿。
异步双向离子电池：阴离子与阳离子分别在不同电极发生反应，实现异步双向存储。常见考点：
Mg-Y-Hₓ/NaₓMnO₂ 电池中OH⁻和Na⁺分别参与反应。
晶胞中π 键数目的计算：根据晶胞中氰根（CN⁻）个数，每个CN⁻含一个σ 键和两个π 键（碳氮三
键）。常见考点：普鲁士白晶胞中π 键数目。
多晶胞融合与部分晶胞分析：题目给出部分晶胞结构（如1/8 晶胞），需将其扩充为完整晶胞进行
计算。常见考点：边长为a 的小立方体为完整晶胞的1/8；均摊时顶点、棱、面贡献按比例调整。
这类试题涉及电池充放电过程中晶胞组成的变化（离子嵌入/脱出、原子价态变化），需要结合电
极反应式与晶胞计算（均摊法）。
在高中化学中遇到的晶体缺陷问题，就是晶体中某些部位的离子被不同价态的同一元素的离子或
别的元素的离子替代的问题。
解题秘籍：(1)原子个数守恒；(2)化合价总和为0。
一般解题流程：
确定不变骨架（均摊法）
↓
写出/分析电极反应式（判断充放电方向）
↓
计算各粒子数目 → 电荷守恒验证 → 对比选项
↓
特别注意：0 价原子、混合价态、投影方向、化学键类型
1．（2025·浙江温州·一模）某种锂离子电池如图1，两极之间用半透膜隔开。工作原理：先充电，使电极
材料
(M=Co，Ni，V，Mn)中的
嵌入石墨后，石墨电极形成如图2 所示的晶胞结构。下列说
法不正确的是
A．充电时，集流体
与电源正极相连
B．充放电时，
自由通过半透膜
C．放电时，石墨电极的反应式为：
D．充电时，
中的
失电子，
脱嵌
【答案】C
【解析】充电时，电极材料
(M=Co，Ni，V，Mn)中的
嵌入石墨中，则石墨电极为阴极，集流体
为阳极，石墨电极连接电源负极，集流体
连接电源正极，据此回答问题；A．根据分析，充电时，
集流体
是阳极，与电源正极相连，A 不符合题意；B．充电时，
通过半透膜向石墨电极移动，放
电时，
通过半透膜向
移动，因此充放电时，
自由通过半透膜，B 不符合题意；C．由晶
胞结构可知，C 位于晶胞的顶点和体内，原子个数为
，
位于晶胞的体内，则化学式应
表示为
，放电时，石墨电极为负极，电极反应式为：
，C 符合题意；D．由
分析可知，充电时，集流体
为阳极，
中的
失电子，
脱嵌，D 不符合题意；故选C。
2．（25-26 高三上·河北保定·期中）钠离子-石墨炔(GDY)电池是一种高可逆容量、长循环寿命的新型电池，
其装置如图所示。石墨炔是层状结构，其层间距与
直径相仿。首周充电即电池组装完成后第一次
充电过程。下列说法错误的是
A．放电时正极电极反应式为：
B．GDY 中
和
杂化的C 为其导电性提供了条件
C．GDY 层间距有利于
的嵌入和沿着GDY 碳平面进行传输
D．电池组装完成无需对GDY 电极进行任何处理即可首周充电
【答案】D
【解析】根据题意，放电时Na 发生失电子的反应，为负极；GDY 为正极，发生得电子的还原反应。A．
放电时，GDY 电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为
，故A 正
确；B．
和
杂化的C 原子形成的共轭体系中存在离域电子，可为 GDY 提供导电性，故B 正确；
C．GDY 层间距与Na+直径相仿，既利于Na+嵌入，也便于其沿碳平面传输，故C 正确；D．首次充
电时，正极（GDY 电极）发生氧化反应，Na-GDY 失去电子变为GDY 和Na+。因此，在首次充电前，
GDY 电极必须是含有钠的Na-GDY 状态，这通常需要进行预嵌钠处理。所以‘无需任何处理’的说
法是错误的，故D 错误；故选D。
3．（2025·辽宁·模拟预测）中国科学院与科睿唯安在2024 年11 月27 日联合发布《2024 研究前沿》报告，
遴选出了以“水系锌离子电池”为代表的110 个热点前沿和15 个新兴前沿。一种水系锌离子可充电电
池示意图如下，下列说法不正确的是
A．VO2(B)电极为该电池的正极
B．充电时的阴极反应为：
C．VO2(B)形成的隧道状骨架，允许Zn2+的嵌入和脱出，加入结晶水的VO2(B)，可能会提高Zn2+的存储性
能
D．放电时，外电路转移0.02 mol 电子，左侧电极质量增加0.65 g
【答案】D
【解析】A．放电时外电路电子从Zn 电极流向
电极，原电池中电子由负极流向正极，因此
是正极，A 正确；B．充电时，原电池的负极，也就是Zn 电极变为电解池的阴极，发生
得电子生
成Zn 的还原反应，电极反应式为
，B 正确；C．
的隧道骨架可允许
嵌入和
脱出，结晶水可以扩大骨架间隙、优化结构，更利于
存储，因此可提高存储性能，C 正确；D．
左侧电极为Zn，放电时Zn 作负极，发生反应
，Zn 溶解进入电解液，电极质量减少；
转移
电子时，消耗
，质量减少
，D 错误；故选D。
4．（2025·江西南昌·模拟预测）某电池正极材料的部分晶体结构如图(Mg2+未画出)，电池放电时，电解液
中的Mg2+持续嵌入立方体中心，放电结束时，Fe 元素和Cu 元素的价态均为+2 价。下列说法错误的是
A．该部分晶体结构为晶胞的
B．晶胞中Cu2+与Mg2+之间的最近距离为
a pm
C．放电结束时，晶体的化学式为：MgCuFe(CN)6
D．放电结束时，晶胞中距离Mg2+最近的Mg2+个数为6
【答案】D
【解析】题目给出的是边长为a pm 的小立方体结构，完整晶胞为边长2a pm 的大立方体，该小立方体是
完整晶胞的
，放电结束后每个小立方体中心嵌入1 个
，对该小立方体做均摊：顶点共4 个
、4 个
，均摊得
，
，12 条棱的中点各有1 个
，均摊
得
，中心1 个
属于该结构，
，据此分析：A．图中结构是边长为
a pm 的小立方体，完整晶胞边长为2a pm，体积是小立方体的8 倍，因此该部分结构为晶胞的
，A
正确；B．
嵌入题图小立方体的中心，
位于小立方体顶点，二者最近距离为小立方体体对角
线的一半为
，B 正确；C．放电结束时，Fe、Cu 均为+2 价，
为-1 价，镁离子为
+2 价，根据电荷守恒
，所以晶体的化学式为
，C 正确；D．
位于
晶胞体心，距离最近的
位于相邻晶胞的体心，沿 x、y、z 轴平面方向各有4 个（如xOy 平面内
有4 个），共12 个，D 错误；答案选D。
5．（2026·内蒙古呼和浩特·一模）电池正极材料MnO 晶体充放电过程中正极材料立方晶胞的组成变化如
图所示。I 为MnO 活化过程，活化后得
□
的缺陷型晶体，□表示阳离子空位，晶胞参数为a
nm，
表示阿伏伽德罗常数的值。
空位率
。下列说法正确的是
A．原始MnO 中
的配位数为12
B．若
□
中Mn 的平均化合价为
，则阳离子空位率为
C．当
时，MnO 晶体的密度为
D．Ⅱ为充电过程
【答案】B
【解析】A．原始
为
型晶胞结构，
的配位数为6（与6 个
紧邻），不是12，A 错误；
B．设化合物为
，化合物电荷为0，
的化合价为−2 价，
平均化合价为
，则
，
得
。 阳离子空位率
，代入
得：空位率
，B 正确；C．该晶胞中
位于顶点和面心，数目为
，
原子位
于体心和棱心，数目为
，即1 个晶胞含4 个
，晶胞质量
，晶
胞体积
，密度
，选项中分子少乘4，C 错误；D．过程Ⅱ是
转化为
，
嵌入正极，正极得到电子发生还原反应，是放电过程；充电时正
极脱出
，对应过程Ⅲ，D 错误；故答案选B。
6．（2025·全国·模拟预测）Li-CO2全固态电池是一种新型二次电池，具有高能量密度、高安全性[液体电
解质锂电池，充电时会产生锂枝晶(金属锂)，造成电池电极腐蚀、内部短路、自燃]。In2S3@CNT/SS
为光正极，TiO2为光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴；放电产物为Li2CO3、C，反应机
理为①
、②
、③反应ⅲ、
。放电工作原
理如图所示，下列说法错误的是
A．全固态锂电池在充放电过程中不易产生锂枝晶
B．充电时，Li+由a 电极移向b 电极
C．放电时，反应ⅲ的方程式为
D．采用 In2S3@CNT/SS 光正极辅助电池，可提高放电时的能量转换效率
【答案】B
【解析】由题干原电池装置图可知，a 电极即Li 电极为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，b 电极即
In2S3@CNT/SS 为正极，放电产物为Li2CO3、C，电极反应为：
，据此
分析解题。A．根据题目信息，液态电解质锂电池，充电时易产生锂枝晶，影响电池的安全性，当电
解质为全固态时，不易产生锂枝晶，A 正确；B．充电时，该装置变成电解池，电解过程中阳离子移
向阴极，即
由电极移向
电极，B 错误；C．放电时，电极为正极，发生还原反应，电极反应
式为
，结合反应机理中已知的3 个方程式①
、②
、
，电极反应式-2×①-2×②-2×④可得出反应
的方程式
，C 正确；D．TiO2是一种光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴，
有效加速电池的反应动力，提高电池的能量转换效率，D 正确；故答案为：B。
7．（2024·河南周口·二模）钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，其原
理如图1 所示。碳电极为共享电极，导电玻璃FTO 基底上涂
作为电子传输层。充电时，钙钛矿
层吸收太阳光产生光生电子(
)和空穴(
)，分离后输送到两个电极上。一种钙钛矿太阳能电池材料
的晶胞结构如图2 所示，已知
，
。
下列说法正确的是
A．共享碳电极为钙钛矿太阳能电池的负极
B．锂硫电池放电时，
由含硫层迁移至金属锂电极
C．充电时，共享碳电极上电极反应式为
D．该钙钛矿晶体的密度为
【答案】D
【解析】由图1 可知，锂硫电池，金属锂为负极，硫在正极反应，钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可
实现太阳能直接对锂硫电池充电，共享碳电极包含硫层，故为二者的正极，放电时，锂硫电池负极反
应为
，正极反应为
，据此分析解题。A．根据分析，共享碳电极为正极，A
错误；B．原电池放电时，阳离子移向正极，故
向硫层迁移，B 错误；C．充电时，阳极失电子发
生氧化反应，故共享碳电极上电极反应式为
，C 错误；D．由图2 可知，1 个晶胞中含
有
个数为1，含有
个数为
，含有
个数为
，则该晶胞的密度为
，D 正确；答案选D。
8．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某科研团队设计出镍离子电池（
），该电池在首次充电中，
离子
从
框架中脱出并形成
基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中
离子
很少，只有
离子可以可逆嵌入
基质中并形成
。关于该电池说法错误的
是（ ）
A．该电池在首次充电中，V 元素化合价升高
B．充电时，
C．该电解液一定是有机溶剂
D．放电时，正极的电极反应式为：
【答案】C
【解析】由题可知，首次充电时，含
基质一端脱出
，化合价升高，作阳极，
为阴极；放电时
含V 元素电极一极在放电时得电子，作正极，
失电子作负极，以此作答；A．首次充电时，
脱出2 个
，变为
，化合物整体呈电中性，负价总数不变，正价总数需保
持不变，脱出2 个单位正电荷后，V 元素总化合价升高2 价，因此V 元素化合价升高，A 正确；B．
有图可知，Ni@C 电极为阴极和负极，充电时反应为
，放电时反应为
，B
正确；C．该电池含
相关组分，若用水溶液作为电解质，充电过程可能发生水的电解副反应，影
响
的嵌入，因此通常选用有机溶剂作为电解液。但“一定”为有机溶剂的说法过于绝对，C 错误；
D．由分析知，放电时右侧为正极，得电子，电极方程式为：
，D 正确；故答案选C。
9．（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）钠资源储量丰富，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储
能电池。一种膦酸铁钠电池结构如图1 所示；图2 为
、
晶胞充放电时
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。下列说法正确的是
A．放电时电流方向：
电极→用电器→Na 电极→离子导体→
电极
B．
中
的中心原子可能发生
杂化
C．图2 中(a)代表放电过程
D．
晶胞中
【答案】A
【解析】由图1 可知，金属钠为负极，电极反应式为
，
为正极，电极反应式为
，据此回答。A．放电时电流由正极到负极，再通过内电路回到正极，故电
流方向为
电极→用电器→Na 电极→离子导体→
电极，A 正确；B．
为离子化合物，
的中心原子为P，配位数为6，不是
杂化，而是
杂化，B 错误；C．图2 中(a)过程表示
脱出
晶胞，电极反应为
，代表充电过程，C 错误；D．由
晶胞可知，1 个晶胞中含有4 个
，则
晶胞中
位于8 个顶点、4 个棱上、2 个面上、1
个体内，可知
晶胞中少了1 个棱上和1 个体内的
，总共减少
个
，所以
晶胞中
，D 错误；故答案为：A。
10．（2026·江西抚州·模拟预测）近日，一种新型异步反向双离子电池被我国科学家研制出来，创新性地
将阴离子与阳离子存储解耦为异步双向过程，其电池结构如下图所示，工作原理为：
。下列说法不正确的是
A．放电时，电极B 为正极
B．放电时，电极A 附近溶液pH 增大
C．充电时，电极B 的电极反应式：
D．充电时，若有
通过隔膜，则理论上电极
质量增加
【答案】B
【解析】由图可知，放电时，电极A 是原电池的负极，氢氧根离子作用下Mg-Y-Hx在负极失去电子发生氧
化反应生成Mg-Y 和水，电极B 为正极，钠离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成
NaxMnO2；充电时，与直流电源负极相连的电极A 是电解池的阴极，在水分子作用下Mg-Y 在阴极得
到电子发生还原反应生成Mg-Y-Hx，电极B 为阳极，NaxMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧
化锰和钠离子。A．由分析可知，电极B 为正极，A 正确；B．由分析可知，放电时，电极A 是原电
池的负极，氢氧根离子作用下Mg-Y-Hx在负极失去电子发生氧化反应生成Mg-Y 和水，则电极A 附近
溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液pH 减小，B 错误；C．由分析可知，充电时电极B 为阳极，
NaxMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和钠离子，电极反应式为：
，C 正确；D．由分析可知，充电时与直流电源负极相连的电极A 是电解
池的阴极，在水分子作用下Mg-Y 在阴极得到电子发生还原反应生成Mg-Y-Hx，电极反应式为：Mg-
Y+xe-+xH2O=Mg-Y-Hx+xOH-，则由得失电子数目守恒可知，0.1 mol 钠离子通过隔膜时，理论上电极
增加的质量为：0.1 mol×1 g/mol=0.1 g，D 正确；故选B。
11．（2026·陕西商洛·模拟预测）图1 是
基锂离子电池，在放电时
会从
中脱嵌并嵌入
内
层晶格（图2 是某种
的晶胞结构）形成
，
。下列说法正确的是
A．充电时，阳极的电极方程式：
B．放电时，
从B 移动向A
C．晶胞密度为
D．该
中O 的配位数为4
【答案】C
【解析】A．充电时，阳极发生氧化反应（失电子），原放电时的正极A 变为充电时的阳极，反应为
，A 错误；B．放电（原电池）中，阴离子移向负极，因此
应该从正极
A 移向负极B，B 错误；C．均摊法计算晶胞中原子数：
：8 个顶点（每个占
）+体心1 个，总个
数
；
：6 个在面心（每个占
），总个数
，符合
的原子比。晶胞质量：
； 晶胞体积：
； 密度
，C 正确；D．由晶胞结构可知，中心
周围紧邻的
共6 个，
即
的配位数为6；根据化学式
，
Ti 配位数
O 配位数，得O 配位数
，
不是4，D 错误；故选C。
12．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）我国科研团队，利用人工智能筛选出的充电补锂试剂
，能使失
活的电池再生、延长寿命，且保持电池原结构。某镍钴锰酸锂正极材料在补充(打针)前后晶胞变化如
图所示，
转化为气体离去。打针前晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm(如图所示，
)，
R 的相对原子质量用
代替，设
为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．打针前，晶胞密度为
B．注入
过程中，过渡金属R(R 代表Co、Ni 和Mn)化合价降低
C．打针后，晶胞的化学式为
D．打针后，
在阴极失去电子
【答案】D
【解析】打针前晶胞中有Li 的个数为4×
，R 的个数为2+2×
=3，O 的个数为4+4×
=6，化学式为LiR3O6；打针后晶胞中有Li 的个数为
，R 的个数为2+2×
=3，O 的个数为4+4×
=6，打针后为
（即
）。A．晶胞的体积为
，打针前，晶胞质量为
，则密度
，A 正确；B．注入
过程中，化学式由LiR3O6转化为
LiRO2(R 代表Co、Ni、和Mn)，过渡金属化合价降低，B 正确；C．根据分析可知，打针后，晶胞的
化学式为
，C 正确；D．打针后，[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-
CF3，生成气体氟代烃CF3-CF3离去，D 错误；故选D。
13．（2026·浙江·二模）某离子型铁氧化物晶胞如图所示（体内分别由A、B 交错排列），在晶胞的棱心
和体心通过嵌入Li+，获得锂电池的正极材料LiFe6O8.
已知：化合物甲和乙均可作为锂电池的离子液体，结构如下：
下列说法不正确的是
A．该铁氧化物嵌入Li+时，部分Fe3+被还原为Fe2+
B．放电时，该锂电池的正极材料发生Li+脱嵌
C．1 mol 该铁氧化物最多能嵌入4 mol Li+
D．化合物甲的熔点比化合物乙高
【答案】B
【解析】A．铁氧化物嵌入Li+时，正电荷增多，要满足正、负电荷守恒，该铁氧化物中部分Fe3+被还原为
Fe2+，A 正确；B．放电时，锂电池的正极材料发生还原反应，部分Fe3+被还原为Fe2+，正电荷减少，
则需嵌入Li+，B 错误；C．该铁氧化物晶胞的棱心和体心全部嵌入Li+时，得到正极材料LiFe6O8，Li
和O 个数比为1:8，由于1 个铁氧晶胞占有32 个O，则1 mol 铁氧化物含32 mol 氧，最多能嵌入4 mol
Li+，C 正确；D．化合物甲的阳离子体积比化合物乙小（阴离子相同），化合物甲的晶格能比化合物
乙大，所以甲的熔点高，D 正确；答案选B。
14．（2026·陕西西安·模拟预测）钾锰铁基普鲁士白
是一种钾离子电池正极材料，充电时
随着
脱出，其结构由I 经II 最终转变为III；I、II、III 的晶胞俯视图及II 的晶胞结构如下图所示。
下列说法错误的是
A．Ⅲ转化为I 是自发过程
B．充电过程中Fe 或Mn 的价态降低
C．晶体II 的化学式为
D．晶胞III 中
键数目为48
【答案】B
【解析】由晶胞的结构可知，晶体II 中位于体内的钾离子个数为4，位于棱上和体内的FeC6的个数为：
12×
+1=4，位于顶点和面心的MnC6的个数为：8×
+6×
=4，则晶体II 的化学式为
；
由题意可知，锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着钾离子脱出，其结构由I 经II
最终转变为III ，则晶体I 的化学式为
、晶体Ⅲ的化学式为
；由晶胞俯视
图可知，晶体I 和晶体Ⅲ中FeC6、MnC6的个数与晶体II 相等，都为4。A．由图可知，Ⅲ转化为Ⅰ的
过程是原电池的放电过程，原电池的放电过程发生的反应为自发的氧化还原反应，A 正确；B．由分
析可知，充电时阳极发生氧化反应，脱出钾离子，铁元素或锰元素的化合价升高，B 错误；C．由分
析可知，晶体II 的化学式为
，C 正确；D．由分析可知，晶体Ⅲ中FeC6、MnC6的个数都
为4，所以晶胞III 中含有氰根离子个数为：4×6=24；氰根离子中含有碳氮三键，一个三键含有2 个π
键，所以晶胞Ⅲ中π 键数目为48，D 正确；故选B。
