(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第6章第36講新型化學(xué)電源(含解析)

這是一份(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第6章第36講新型化學(xué)電源(含解析)，共60頁。PPT課件主要包含了復(fù)習(xí)目標(biāo)，濃差電池，對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練，物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化型電池，鋰電池與鋰離子電池，微生物電池，真題演練明確考向，課時(shí)精練，從A到B，K2SO4等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.知道?？夹滦突瘜W(xué)電源的類型及考查方式。2.會(huì)分析新型化學(xué)電源的工作原理，能正確書寫新型化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。
1.在濃差電池中，為了限定某些離子的移動(dòng)，常涉及到“離子交換膜”。(1)常見的離子交換膜
(2)離子交換膜的作用①能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。②能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。(3)離子交換膜的選擇依據(jù)離子的定向移動(dòng)。
2.“濃差電池”的分析方法濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢(shì)的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，陰離子移向負(fù)極區(qū)域，陽離子移向正極區(qū)域，判斷電池的正、負(fù)極，是解題的關(guān)鍵。
1.鋅溴液流電池用溴化鋅溶液作電解液，并在電池間不斷循環(huán)。下列有關(guān)說法正確的是A.充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zn2＋通過陽離子交換膜由 左側(cè)流向右側(cè)B.放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1 ml電子，負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量減少65 gC.充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Br2＋2e－===2Br－D.若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極也隨之改變
充電時(shí)n接電源的負(fù)極，Zn2＋通過陽離子交換膜向陰極定向遷移，故由左側(cè)流向右側(cè)，A正確；放電時(shí)，負(fù)極Zn溶解生成Zn2＋，Zn2＋通過陽離子交換膜向正極定向遷移，故負(fù)極區(qū)溶液質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；
充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn，C錯(cuò)誤；若將陽離子交換膜換成陰離子交換膜，放電時(shí)正、負(fù)極不會(huì)改變，Zn仍是負(fù)極，D錯(cuò)誤。
2.由相同金屬電極及其不同濃度的鹽溶液組成的電池，稱濃差電池，電子由溶液濃度較小的一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極。如圖所示裝置中，X電極與Y電極初始質(zhì)量相等。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先閉合K2，斷開K1，一段時(shí)間后，再斷開K2，閉合K1，即可形成濃差電池，電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列不正確的是A.充電前，該電池兩電極存在電勢(shì)差B.放電時(shí)，右池中的 通過離子交換膜移向左池C.充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1 ml電子時(shí)，兩電極的 質(zhì)量差為21.6 gD.放電時(shí)，電極Y為電池的正極
充電前，左右兩池濃度相同，該電池兩電極不存在電勢(shì)差，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電子由溶液濃度較小的一極流向濃度較大的一極，則X是負(fù)極、Y是正極，右池中的 通過離子交換膜移向左池，故B正確；
充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1 ml電子時(shí)，X電極生成0.1 ml Ag，Y電極消耗0.1 ml Ag，所以兩電極的質(zhì)量差為21.6 g，故C正確；電子由溶液濃度較小的一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極，充電后左池濃度小于右池，所以放電時(shí)，電極Y為電池的正極，故D正確。
根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，元素化合價(jià)的變化或離子的移動(dòng)(陽離子移向正極區(qū)域，陰離子移向負(fù)極區(qū)域)，判斷電池的正、負(fù)極，是分析該電池的關(guān)鍵。
3.(2019·全國卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)：H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)
由題圖和題意知，電池總反應(yīng)是3H2＋N2===2NH3。該合成氨反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，并形成原電池產(chǎn)生電能，反應(yīng)不需要高溫、高壓和催化劑，A項(xiàng)正確；
觀察題圖知，左邊電極發(fā)生氧化反應(yīng)：MV＋－e－===MV2＋，為負(fù)極，不是陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極區(qū)N2在固氮酶作用下發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，C項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，H＋通過交換膜，由左側(cè)(負(fù)極區(qū))向右側(cè)(正極區(qū))遷移，D項(xiàng)正確。
4.我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2S＋O2===H2O2＋S↓，已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為下列說法不正確的是A.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為AQ＋2H＋ ＋2e－===H2AQB.乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S＋ ===3I－＋S↓ ＋2H＋C.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為光能D.H＋從乙池移向甲池
根據(jù)題圖中的電子流向可判斷出甲池中碳棒是正極，該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ，A正確；
根據(jù)題圖中信息可知該裝置將光能轉(zhuǎn)化為電能，C錯(cuò)誤；該裝置是原電池裝置，陽離子移向正極，
甲池中碳棒是正極，所以H＋從乙池移向甲池，D正確。
1.鋰電池鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池的負(fù)極材料是金屬鋰或鋰合金，工作時(shí)金屬鋰失去電子被氧化為Li＋，負(fù)極反應(yīng)均為Li－e－===Li＋，負(fù)極生成的Li＋經(jīng)過電解質(zhì)定向移動(dòng)到正極。2.鋰離子二次電池(1)鋰離子電池基于電化學(xué)“嵌入/脫嵌”反應(yīng)原理，替代了傳統(tǒng)的“氧化—還原”理念；在兩極形成的電壓降的驅(qū)動(dòng)下，Li＋可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或“脫嵌”。(2)鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)式一般為6C＋xLi＋＋xe－===LixC6；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)是充電時(shí)陰極反應(yīng)的逆過程：LixC6－xe－===6C＋xLi＋。(3)鋰離子電池的正極材料一般為含Li＋的化合物，目前已商業(yè)化的正極材料有LiFePO4、LiCO2、LiMn2O4等。
5.鋰—液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲(chǔ)能成本低等優(yōu)點(diǎn)，以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化鋰[Li2Sx(2≤x≤8)]分別作兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷(可傳導(dǎo)Li＋)為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.該電池比鈉—液態(tài)多硫電池的比能量高B.放電時(shí)，內(nèi)電路中Li＋的移動(dòng)方向?yàn)閺腶到bC.Al2O3的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物D.充電時(shí)，外電路中通過0.2 ml電子，陽極區(qū)單質(zhì) 硫的質(zhì)量增加3.2 g
由圖分析知電極a為負(fù)極，電極b為正極，放電時(shí)，內(nèi)電路中Li＋從電極a移向電極b，B正確；Al2O3為固體電解質(zhì)，能導(dǎo)電，同時(shí)將兩極反應(yīng)物隔開，C正確；
當(dāng)外電路中通過0.2 ml e－時(shí)，陽極區(qū)生成0.1x ml硫，故陽極區(qū)生成硫的質(zhì)量為3.2x g，D錯(cuò)誤。
6.鋰離子電池充、放電電池總反應(yīng)：LixC6＋Li1－xCO2 LiCO2＋C6，該電池充、放電的工作示意圖如圖。下列有關(guān)說法不正確的是A.該電池具有很高的比能量B.負(fù)極的反應(yīng)式：LixC6－xe－===xLi＋＋C6C.放電時(shí)，Li＋從石墨晶體中脫出回到正極氧化物晶格中D.充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1 ml e－，石墨電極將增重7x g
鋰是摩爾質(zhì)量最小的金屬元素，因此制成的電池具有很高的比能量，A正確；從圖示可知，放電時(shí)鋰離子從石墨晶格中脫出，通過電解質(zhì)遷移到層狀正極表面后嵌入正極氧化物晶格中，C正確；
充電時(shí)，石墨(C6)電極嵌入Li＋變成LixC6，電極反應(yīng)式為xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，則石墨電極增重的質(zhì)量就是Li＋的質(zhì)量，若轉(zhuǎn)移1 ml e－，石墨電極將增多1 ml Li＋，即增重7 g，D錯(cuò)誤。
微生物燃料電池是一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其基本工作原理是：在負(fù)極室厭氧環(huán)境下，有機(jī)物在微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和負(fù)極之間進(jìn)行有效傳遞，并通過外電路傳遞到正極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到正極，氧化劑(一般為氧氣)在正極得到電子被還原與質(zhì)子結(jié)合成水。
7.一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示，圖中有機(jī)廢水中的有機(jī)物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法不正確的是A.Cl－由中間室移向左室B.X氣體為CO2C.處理后的含 廢水的pH降低D.電路中每通過4 ml電子，產(chǎn)生X氣體的 體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4 L
根據(jù)正極的電極反應(yīng)式可知H＋參加反應(yīng)導(dǎo)致溶液酸性減弱，溶液的pH增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)負(fù)極上電極反應(yīng)為C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋，可知電路中每通過4 ml電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下X氣體的體積為( ×6×22.4) L＝22.4 L，D項(xiàng)正確。
8.微生物燃料電池能將污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，示意圖如圖所示，a、b均為石墨電極。下列說法錯(cuò)誤的是
A.a電極的電極反應(yīng)為H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B.電池工作時(shí)質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)C.a電極上的電勢(shì)比b電極上的電勢(shì)低D.電池工作時(shí)b電極附近溶液的pH保持不變
原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B正確；
a電極為負(fù)極，b電極為正極，故a電極上的電勢(shì)比b電極上的電勢(shì)低，C正確；電池工作時(shí)，氧氣在正極b上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，H＋濃度減小，故b電極附近溶液的pH增大，D錯(cuò)誤。
1.(2021·河北，9)K—O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是A.隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B.放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)， b電極為陽極C.產(chǎn)生1 Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9 g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9 g水
金屬性強(qiáng)的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過，不允許O2通過，故A正確；
放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽極，故B正確；生成1 ml超氧化鉀時(shí)，消耗1 ml氧氣，兩者的質(zhì)量比為(1 ml×71 g·ml－1)∶(1 ml×32 g·ml－1)≈2.22∶1，故C正確；
鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)每消耗2 ml水時(shí)，轉(zhuǎn)移2 ml電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9 g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為 ×18 g·ml－1＝1.8 g，故D錯(cuò)誤。
2.(2021·浙江6月選考，22)某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時(shí)Li＋得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法不正確的是A.充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連B.放電時(shí)，外電路通過a ml電子時(shí)，LiPON 薄膜電解質(zhì)損失a ml Li＋C.放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2D.電池總反應(yīng)可表示為LixSi＋Li1－xCO2 Si＋LiCO2
由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時(shí)電極A作陰極，故充電時(shí)集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A說法正確；
放電時(shí)，外電路通過a ml電子時(shí)，內(nèi)電路中有a ml Li＋通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失Li＋，B說法不正確；放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2，C說法正確；
電池放電時(shí)，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子轉(zhuǎn)化為Li＋，正極上Li1－xCO2得到電子和Li＋轉(zhuǎn)化為LiCO2，故電池總反應(yīng)可表示為LixSi＋Li1－xCO2 Si＋LiCO2，D說法正確。
3.(2020·山東，10)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO－的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1 ml電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5 gD.電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之 比為2∶1
隔膜1為陰離子交換膜，隔膜2為陽離子交換膜，才能使模擬海水中的氯離子移向負(fù)極，鈉離子移向正極，達(dá)到海水淡化的目的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中有1 ml電子通過，則電解質(zhì)溶液中有1 ml鈉離子移向正極，1 ml氯離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；
負(fù)極產(chǎn)生CO2：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，正極產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－===H2↑，根據(jù)電荷守恒，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項(xiàng)正確。
1.科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.電極a為電池的負(fù)極B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－===2H2OC.電路中每通過4 ml電子，在正極消耗44.8 L H2SD.每17 g H2S參與反應(yīng)，有1 ml H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)
根據(jù)題意可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負(fù)極，A項(xiàng)正確；從裝置圖可以看出，電池總反應(yīng)為2H2S＋O2===S2＋2H2O，電路中每通過4 ml電子，負(fù)極應(yīng)該有2 ml H2S反應(yīng)，并且
題目中沒有給出氣體所處的狀況，所以不一定是44.8 L，故C錯(cuò)誤；17 g H2S即0.5 ml，參與反應(yīng)會(huì)轉(zhuǎn)移1 ml電子，可知有1 ml H＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。
2.鋰—銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復(fù)雜的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)，Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)B.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2OD.整個(gè)反應(yīng)過程中，氧化劑為O2
因?yàn)樵姵胤烹姇r(shí)，陽離子移向正極，所以Li＋透過固體電解質(zhì)向Cu極移動(dòng)，A正確；由總反應(yīng)方程式可知Cu2O中Cu元素化合價(jià)降低，被還原，正極反應(yīng)式應(yīng)為Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B錯(cuò)誤；
Cu先與O2反應(yīng)生成Cu2O，放電時(shí)Cu2O重新生成Cu，則整個(gè)反應(yīng)過程中，Cu相當(dāng)于催化劑，O2為氧化劑，D正確。
3.某柔性屏手機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物作固態(tài)電解質(zhì)，其電池總反應(yīng)為
其電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。
下列說法不正確的是A.碳納米管具有導(dǎo)電性，可用作電極材料B.放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋===MnOOHC.充電時(shí)，Zn2＋移向鋅膜D.合成有機(jī)高聚物的單體是CH2==
A項(xiàng)，該電池以碳納米管作電極材料，可知碳納米管具有導(dǎo)電性，正確；B項(xiàng)，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)放電時(shí)的總反應(yīng)式，放電時(shí)MnO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)該裝置為電解池，陽離子移向陰極，充電時(shí)鋅膜充當(dāng)陰極，所以Zn2＋移向鋅膜，正確；
D項(xiàng)，根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)單元，該高聚物為加聚產(chǎn)物，合成有機(jī)高聚物的單體是CH2== ，正確。
4.某污水處理廠利用微生物電池將鍍鉻廢水中的 催化還原，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是
A項(xiàng)，電子由負(fù)極流向正極，正確；C項(xiàng)，由a極反應(yīng)式知生成H＋，故c(H＋)增大，pH減小，錯(cuò)誤；
5.(2021·湖南，10)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)，N極為正極B.放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===ZnD.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過
由題意分析可知，放電時(shí)，N極為正極，故A正確；放電或充電時(shí)，左側(cè)貯液器和右側(cè)貯液器中溴化鋅的濃度維持不變，故B錯(cuò)誤；充電時(shí)，M極與直流電源的負(fù)極相連，作電解池的陰極，鋅離子在陰極上得到電子
發(fā)生還原反應(yīng)生成鋅，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn，故C正確；放電或充電時(shí)，交換膜允許鋅離子和溴離子通過，維持兩側(cè)溴化鋅溶液的濃度保持不變，故D正確。
6.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是
A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02 ml電子，負(fù)極材料減重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長，電池中Li2S2的量越多
A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動(dòng)方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應(yīng)，正確；
B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02 ml電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02 ml，其質(zhì)量為0.14 g，正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8Li2Sx 16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會(huì)越來越少直至充滿電，錯(cuò)誤。
7.磷酸鐵鋰電池放電時(shí)正極的反應(yīng)式為FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。該電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是A.放電時(shí)，Li＋通過隔膜移向正極B.放電時(shí)，電子由銅箔經(jīng)溶液流向鋁箔C.放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋D.該電池放電過程中C、Fe、P元素化合價(jià)均發(fā)生變化
電子不能在溶液中遷移，故B錯(cuò)誤；根據(jù)鋰離子流向可知左側(cè)為負(fù)極，根據(jù)圖示可知放電時(shí)左側(cè)電極有鋰離子生成，所以負(fù)極反應(yīng)為LixC6－xe－===xLi＋＋6C，故C錯(cuò)誤；放電過程中C和P的化合價(jià)均沒有發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。
8.直接煤—空氣燃料電池原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是
A.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氧化物電解質(zhì)的量不斷減少B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為C＋ －4e－===3CO2↑C.電極X為負(fù)極，O2－向X極遷移D.直接煤—空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發(fā)電的能量效率高
A項(xiàng)，由題圖可知，電極X反應(yīng)消耗O2－，電極Y上O2得電子生成O2－不斷補(bǔ)充，氧化物電解質(zhì)的量不會(huì)減少，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而煤燃燒發(fā)電是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能，正確。
9.(2020·全國卷Ⅲ，12)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng)：該電池工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是A.負(fù)載通過0.04 ml電子時(shí)，有0.224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極
負(fù)載通過0.04 ml電子時(shí)，有0.01 ml氧氣參與反應(yīng)，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下有0.224 L氧氣參與反應(yīng)，A正確；負(fù)極區(qū)消耗OH－，溶液的pH降低，正極區(qū)生成OH－，溶液的pH升高，B錯(cuò)誤。
10.中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池，如圖所示，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是A.a極為正極B.隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大C.b極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－D.若消耗0.01 ml葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 ml電子
由圖示知，a極上C6H12O6轉(zhuǎn)化成C6H10O6，碳元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，b極上二氧化錳發(fā)生還原反應(yīng)生成＋2價(jià)錳，a極為負(fù)極，b極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依題意知，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，負(fù)極區(qū)的pH不斷減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
由于該電池為酸性環(huán)境，b極的電極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅—碘溴液流電池，其工作原理如圖所示，圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是A.放電時(shí)，a電極的反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B.放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目減少C.充電時(shí)，b電極每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－ 被氧化D.充電時(shí)，a電極接外電源正極
根據(jù)電池的工作原理示意圖可知，放電時(shí)，a電極上I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，正極區(qū)I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為Zn2＋，溶液中離子的數(shù)目增多，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
充電時(shí)，b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2＋＋2e－===Zn，b電極增重0.65 g時(shí)，轉(zhuǎn)移0.02 ml e－，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則有0.02 ml I－被氧化，C項(xiàng)正確；放電時(shí)，a電極為正極，充電時(shí)，a電極為陽極，接外電源正極，D項(xiàng)正確。
12.(1)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。下圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。①電極b為____極。
②電極b上的電極反應(yīng)為____________________________。
CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
從圖示可以看出，右側(cè)通入的CO2轉(zhuǎn)變成HCOOH，C元素被還原，電極b為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。
(2)濃差電池中的電動(dòng)勢(shì)是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。
①X為_____極，Y極的電極反應(yīng)式為____________________。②Y極生成1 ml Cl2時(shí)，____ ml Li＋移向____(填“X”或“Y”)極。
2Cl－－2e－===Cl2↑
根據(jù)裝置可知生成H2的電極為正極，生成Cl2的電極為負(fù)極。
(3)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如右：①該電池中外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)開________(填“從A到B”或“從B到A”)。
甲醇失去電子，作為電池的負(fù)極，所以該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B。
②A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________________________。
CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑
CH3OH失電子生成CO2和H＋，根據(jù)化合價(jià)變化和元素守恒可得電極反應(yīng)式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。
13.[2021·河北1月選考模擬，18(1)(2)(3)(4)(5)]我國科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn－PbO2電池，電解質(zhì)為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個(gè)電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如右：
回答下列問題：(1)電池中，Zn為_____極，B區(qū)域的電解質(zhì)為________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
鋅是活潑金屬，Zn電極為負(fù)極；由圖示可知A區(qū)域電解質(zhì)為KOH，C區(qū)域電解質(zhì)為H2SO4，則在B區(qū)域電解質(zhì)為K2SO4。
(2)電池反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________。
(3)陽離子交換膜為圖中的_____膜(填“a”或“b”)。
A區(qū)域是KOH溶液，OH－發(fā)生反應(yīng)變?yōu)? ，為了維持溶液呈電中性， K＋應(yīng)通過交換膜進(jìn)入B區(qū)域，因此a膜為陽離子交換膜。
(4)此電池中，消耗6.5 g Zn，理論上可產(chǎn)生的容量(電量)為________毫安(mAh)(1 ml電子的電量為1F，F(xiàn)＝96 500 C·ml－1，結(jié)果保留整數(shù))。