1.(2020·安徽省皖南八校高三模擬)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.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由 負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動C.a電極上的電勢比b電極上的電 勢低D.電池工作時b電極附近溶液的pH保持不變
解析　H2N(CH2)2NH2在負(fù)極a上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮氣、二氧化碳和H＋，電極反應(yīng)式為H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A選項正確；原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，因此，電池工作時質(zhì)子(H＋)通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動，B選項正確；a電極為負(fù)極，b電極為正極，故a電極上的電勢比b電極上的電勢低，C選項正確；
電池工作時，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選項錯誤。
2.全釩液流儲能電池一次性充電后，續(xù)航能力可達(dá)1 000 km，而充電時間只需3～5 min，被譽為“完美電池”，其原理如圖所示(已知V2＋呈紫色，V3＋呈綠色)。電池放電時，左槽溶液質(zhì)量增加。下列說法正確的是A.充電時的陰極反應(yīng)為 ＋2H＋＋e－=== VO2＋＋H2OB.放電時的正極反應(yīng)為V3＋＋e－===V2＋C.放電過程中，右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色D.若負(fù)載為用石墨電極電解食鹽水的裝置， 生成4 g NaOH時該電池中消耗0.1 ml H＋
解析　A項，充電時陰極反應(yīng)式為V3＋＋e－===V2＋，錯誤；B項，放電時左槽溶液質(zhì)量增加，可推知H＋移向左槽，則正極反應(yīng)式為 ＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，錯誤；C項，放電過程中右槽V2＋轉(zhuǎn)變?yōu)閂3＋，故溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色，正確；D項，電解食鹽水生成4 g NaOH時，電路中轉(zhuǎn)移0.1 ml e－，由 ＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O可知消耗0.2 ml H＋，錯誤。
3.某柔性屏手機的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機高聚物作固態(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是有機高聚物的結(jié)構(gòu)片段。
下列說法中，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，電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋===MnOOHC.充電時，Zn2＋移向鋅膜D.合成有機高聚物的單體是
解析　A項，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，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)放電時的總反應(yīng)式，放電時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－，錯誤；C項，充電時該裝置為電解池，陽離子移向陰極，充電時鋅膜充當(dāng)陰極，所以Zn2＋移向鋅膜，正確；D項，根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)單元，該高聚物為加聚產(chǎn)物，合成有機高聚物的單體是 ，正確。
4.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)。下列說法錯誤的是A.電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6＋ 2Li＋＋2e－===3Li2S4B.電池工作時，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.電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多
解析　A項，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，電池工作時負(fù)極電極反應(yīng)式為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02 ml電子時，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，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，電池充電時為電解池，此時電解總反應(yīng)為8Li2Sx 16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會越來越少直至充滿電，錯誤。
5.(2019·天津，6)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，其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是A.放電時，a電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－ ===2I－＋Br－B.放電時，溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時，b電極每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化D.充電時，a電極接外電源負(fù)極
解析　根據(jù)電池的工作原理示意圖可知，放電時a電極上I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A項正確；放電時正極區(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)目增大，B項正確；充電時b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2＋＋2e－===Zn，b電極增重0.65 g時，轉(zhuǎn)移0.02 ml e－，a電極發(fā)生反應(yīng)2I－＋Br－－2e－===I2Br－，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項正確；放電時a電極為正極，充電時，a電極為陽極，接外電源正極，D項錯誤。
6.(2020·蘇州聯(lián)考)科學(xué)家設(shè)計出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實現(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)示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是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)子膜進入正極區(qū)
解析　根據(jù)題目可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負(fù)極，A項正確；電極b為正極，氧氣得電子生成水，B項正確；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，正極應(yīng)該消耗1 ml O2，負(fù)極應(yīng)該有2 ml H2S反應(yīng)，但是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錯誤；17 g H2S即0.5 ml H2S，每0.5 ml H2S參與反應(yīng)會消耗0.25 ml O2，根據(jù)正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 ml H＋經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)，故D正確。
7.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.電池工作過程中電子由a極流向 b極B.b極反應(yīng)式： ＋6e－＋14H＋ ===2Cr3＋＋7H2OC.電池工作過程中a極區(qū)附近溶液 的pH增大D.每處理1 ml ，可生成33.6 L(標(biāo)況下)CO2
解析　由圖分析知a極CH3COOH轉(zhuǎn)化為CO2和H＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，b極 和H＋轉(zhuǎn)化為Cr3＋，發(fā)生還原反應(yīng)，為正極。A項，電子由負(fù)極流向正極，正確；B項，b極反應(yīng)式為 ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，正確；C項，由a極反應(yīng)式知生成H＋，故c(H＋)增大，pH減小，錯誤；D項，1 ml 轉(zhuǎn)化為Cr3＋得6 ml e－，CH3COOH轉(zhuǎn)化為CO2每生成1 ml CO2失4 ml e－，故每處理1 ml 生成CO2的物質(zhì)的量為 ml(標(biāo)況下33.6 L)，正確。
8.(2020·成都質(zhì)檢)中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個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
解析　由圖示知，a極上C6H12O6轉(zhuǎn)化成C6H10O6，碳元素化合價升高，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價錳，a極為負(fù)極，b極為正極，A項錯誤；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項錯誤；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項錯誤；由負(fù)極反應(yīng)式知，每消耗0.01 ml葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 ml電子，D項正確。
9.(2020·鹽城市高三模擬)Zulema Brjas等設(shè)計的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示，下列說法正確的是A.該裝置可以在高溫下工作B.X、Y依次為陽離子、陰離子交換膜C.負(fù)極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－ 8e－===2CO2↑＋7H＋D.該裝置工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
解析　高溫能使微生物蛋白質(zhì)凝固變性，導(dǎo)致電池工作失效，所以該裝置不能在高溫下工作，A錯誤；原電池內(nèi)電路中：陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，從而達(dá)到脫鹽的目的，所以Y為陽離子交換膜、X為陰離子交換膜，B錯誤；由圖可知，負(fù)極上有機廢水CH3COO－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，C正確；該裝置工作時為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D錯誤。
10.(2020·湖北省宜昌模擬)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。進行實驗時，先閉合K2，斷開K1，一段時間后，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差B.放電時，右池中的 通過離子交 換膜移向左池C.充電時，當(dāng)外電路通過0.1 ml電子時，兩電極的質(zhì)量差為21.6 gD.放電時，電極Y為電池的正極
解析　充電前，左右兩池濃度相同，該電池兩電極不存在電勢差，故A錯誤；放電時，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，當(dāng)外電路通過0.1 ml電子時，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，電極Y為電池的正極，故D正確。
11.(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。電極b作___極，表面發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________________。
CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
解析　從圖示可以看出，左側(cè)H2O轉(zhuǎn)變成O2，O元素被氧化，電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè)發(fā)生反應(yīng)，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。
解析　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。
(2)濃差電池中的電動勢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的同時又獲得了電能。①X為____極，Y極反應(yīng)式為___________________。②Y極生成1 ml Cl2時，_____ml Li＋移向_____(填“X”或“Y”)極。
2Cl－－2e－===Cl2↑
解析　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方向為從A到B。
(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，示意圖如下：①該電池中外電路電子的流動方向為___________(填“從A到B”或“從B到A”)。
解析　有水生成，pH變大。
②工作結(jié)束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將________(填“增大”“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計)。
解析　CH3OH失電子，生成CO2和H＋，根據(jù)化合價變化和元素守恒配平方程式即可得電極反應(yīng)式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________。
CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑
12.(1)直接硼氫燃料電池(DBFC)是以NaBH4溶液為負(fù)極燃料的一種高比能電池，其工作原理如圖所示，則通入空氣的一極是_____(填“正極”或“負(fù)極”)，此電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____________________________。
(2)科學(xué)家研發(fā)的“全氫電池”的工作原理如圖所示，該電池工作一段時間后，右池溶液的導(dǎo)電能力幾乎不變。下列有關(guān)該電池的說法正確的是_____(填字母)。a.電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2Ob.左邊電極上的電勢高于右邊電極上的 電勢c.負(fù)極的電極反應(yīng)式是H2－2e－＋2OH－ ===2H2Od.裝置中所用的是陰離子交換膜e.產(chǎn)生能源的源泉是酸和堿的中和能
解析　由圖中的電子流向可知，電子由左邊電極流出，說明左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極。電池的正極是氫離子得到電子，電池的反應(yīng)中沒有氧氣參與反應(yīng)，所以總反應(yīng)方程式不存在氧氣，故a錯誤；由于電子由左邊電極流向右邊電極，則右邊電極上的電勢高于左邊電極上的電勢，故b錯誤；氫氣為負(fù)極反應(yīng)物，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下，則其負(fù)極的電極反應(yīng)式是H2－2e－＋2OH－===2H2O，故c正確；
由圖可知，左電極的氫氣失電子后生成H＋，H＋通過交換膜后移向正極再得到電子生成氫氣，說明H＋能穿過交換膜，則該離子交換膜應(yīng)為陽離子交換膜，故d錯誤；由于反應(yīng)前后氫氣不發(fā)生改變，產(chǎn)生能源的源泉是酸和堿的中和能，故e正確。
(3)LiFePO4電池穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好，該電池的總反應(yīng)式是Li1－xFePO4＋LixC6 LiFePO4＋C6，其放電時的工作原理如圖所示。則充電時，電極a的電極名稱為________；放電時，電極b的電極反應(yīng)式為________________________________。
Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4

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