2024高考化学二轮突破-专题10原电池与化学电源

专题10原电池与化学电源【核心考点梳理】考点一原电池的工作原理考点二电极方程式的书写1.电极方程式书写方法总结2.燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)考点三新型化学电池1.单液电池2.双液电池3.间接电池媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。其原理如下图所示：4.二次电池【真题回顾练】1．（2021·福建真题）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。下列说法错误的是A．电池可使用有机电解液B．充电时，由正极向负极迁移C．放电时，正极反应为D．、、和C都是正极反应的中间产物【答案】D【解析】A．Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；B．充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则由正极向负极迁移，故B正确；C．由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为：，故C正确；D．由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误；故选：D。2．（2021·辽宁真题）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是A．放电时，M电极反应为B．放电时，由M电极向N电极移动C．充电时，M电极的质量减小D．充电时，N电极反应为【答案】B【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的SB．Bi、Sn更活泼，故M极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。A．由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误；B．由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故由M电极向N电极移动，B正确；C．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极反应为：Li++e-=Li，故电极质量增大，C错误；D．由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为，D错误；故答案为：B。3．（2021·广东真题）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时A．负极上发生还原反应 B．在正极上得电子C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能【答案】B【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A．放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B．放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C．放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D．放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D错误；综上所述，符合题意的为B项，故答案为B。4．（2021·山东真题）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法正确的是A．放电过程中，K+均向负极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L【答案】C【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4-O2清洁燃料电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，据此结合原电池的工作原理分析解答。A．放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；B．根据上述分析可知，N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；C．理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是：、、，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；D．根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO2生成的氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。5．（2021·河北真题）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水【答案】D【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分析解答。A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许通过，不允许通过，故A正确；B．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；C．由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/mol=1.8g，故D错误；故选D。6．（2021·湖南真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：下列说法错误的是A．放电时，N极为正极B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小C．充电时，M极的电极反应式为D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过【答案】B【解析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e—=2Br—，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，正极放电生成的溴离子通过离子交换膜进入左侧，同时锌离子通过交换膜进入右侧，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B．由分析可知，放电或充电时，左侧储液器和右侧储液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e—=Zn，故C正确；D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。7．（2021.6·浙江真题）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失C．放电时，电极B为正极，反应可表示为D．电池总反应可表示为【答案】B【解析】由题中信息可知，该电池充电时得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A．由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；B．放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有amol通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失，B说法不正确；C．放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成，正极上得到电子和变为，故电池总反应可表示为，D说法正确。综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。【模拟仿真练】1．（2022·湖南·模拟预测）甲池是一种偏二甲肼燃料电池，如下图所示。一段时间乙池内，D中进入8mol混合气体，其中环戊二烯的物质的量分数为20%(杂质不参与反应)，C出来的是含环戊二烯的物质的量分数为15%的混合气体(不含，该条件下环戊烷、环戊二烯都为气态)。下列说法正确的是A．甲池中B处通入，E处有放出，且体积一样(标况下测定)B．乙池中惰性电极上发生反应：C．甲池中由G极移向F极，乙池中由惰性电极移向多孔惰性电极D．导线中共传导1.2mol电子【答案】B【解析】由题意和图示，甲为燃料电池，乙为电解质，根据乙池中，惰性电极处发生还原反应生成环己烷，故惰性电极发生还原反应为阴极，多孔性惰性电极为阳极，则G电极与阴极相连，为原电池负极，F为正极，故甲池中F为正极，A处通入氧气；A．图得知，甲池是原电池装置，乙池是电解池装置。环戊二烯转化为环戊烷属于“加氢”过程，发生还原反应，作电解池的阴极，G电极就为原电池的负极，F电极为原电池的正极，故甲池中A处通入，A错误；B．乙池中惰性电极上环戊二烯得到电子发生还原反应：，B正确；C．甲池中会向负极定向移动，故由F极移向G极；乙池中向阴极运动，由多孔惰性电极移向惰性电极，C错误；D．电解消耗的环戊二烯的物质的量为：，电子转移的物质的量为1.6mol，D错误；故选B。2．（2021·甘肃金昌·模拟预测）图中是利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理图。下列说法正确的是A．电子流向：B电极→用电器→电极A，该过程将化学能转化为电能B．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-4e-=Y+4H+C．若有机物为麦芽糖，处理0.25mol有机物，12molH+透过质子交换膜移动到右室D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL，则电极A上生成1.64gY【答案】C【解析】A．由图可知，氧气生成水发生还原反应，B电极为电源正极，则电子流向：A电极→用电器→电极B，该过程将化学能转化为电能，A错误；B．A电极为电源负极，发生氧化反应，由图可知，X失去两个H，则电极反应式为：X-2e-=Y+2H+，B错误；C．麦芽糖化学式为C12H22O11，则反应为，处理0.25mol有机物，48×0.25=12molH+透过质子交换膜移动到右室，C正确；D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL=0.056L，O2的物质的量为0.0025mol，转移电子的物质的量为0.01mol，则电极A上生成0.005molY，Y化学式为C13H8O2N2，则Y质量为0.005mol×224g/mol=1.12g，D错误；故选C。3．（2022·重庆·一模）苯酚()是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有较强的毒性。如图是处理废水中苯酚的装置。下列有关说法正确的是A．a电极电势低，电极附近增大B．由B区移向A区，B区溶液的增大C．b电极反应式为D．若有2mol电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2g【答案】D【解析】由图可知，a电极为原电池的正极，酸性条件下，苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯，电极反应式为C6H5OH＋2e－＋2H＋=C6H6＋H2O，b电极为负极，HxWO3在负极失去电子发生氧化反应生成WO3和氢离子，电极反应式为HxWO3－xe－＝WO3＋xH＋，电池工作时，氢离子由B区移向A区。A．由分析可知，a电极为原电池的正极，酸性条件下，苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯，电极反应式为C6H5OH＋2e－＋2H＋=C6H6＋H2O，则a电极电势高，电极附近溶液pH增大，故A正确；B．由分析可知，b电极为负极，HxWO3在负极失去电子发生氧化反应生成WO3和氢离子，电极反应式为HxWO3－xe－＝WO3＋xH＋，电池工作时，氢离子由B区移向A区，则b电极附近溶液pH减小，B区溶液pH不变，故B错误；C．由分析可知，b电极为负极，HxWO3在负极失去电子发生氧化反应生成WO3和氢离子，电极反应式为HxWO3－xe－＝WO3＋xH＋，故C错误；D．由分析可知，a电极为原电池的正极，b电极为负极，氢离子由B区移向A区，若有2mol电子通过导线，就有2molH＋从B迁移到A，A区溶液质量增加2g，B区溶液的质量不变，则溶液改变量的和为2g，故D正确；故选D。4．（2022·广东肇庆·二模）我国科学家在Li-CO2电池的研究上取得重大科研成果，设计分别以金属Li及碳纳米管复合Li2CO3做电池的电极，其放电时电池反应为3CO2+4Li=2L2CO3+C。该电池放电时A．Li电极发生还原反应B．Li+在电解质中移向负极。C．CO2在正极上得到电子D．电流由Li电极经外电路流向石墨复合Li2CO3电极【答案】C【解析】根据放电时电池反应为3CO2+4Li=2L2CO3+C，可知Li失去电子，为负极；CO2在正极上发生得电子的反应。A．由电池反应可知，Li电极为负极，石墨复合Li2CO3电极为正极，Li电极反应式为Li-e-=Li+，发生氧化反应，A项错误；B．电池放电时，电解质中阳离子移向正极，B项错误；C．碳纳米管复合Li2CO3电极反应式为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C，C项正确；D．电流由碳纳米管复合Li2CO3电极经外电路流向Li电极，D项错误。故选C。5．（2021·山东青岛·高三期中）H2S可通过电化学循环法转化为H2SO4和H2，其装置如图所示。下列分析错误的是已知氧化过程发生两步反应：H2S+H2SO4=S+SO2+2H2O，S+O2=SO2。A．电极a周围溶液pH减小B．电流由电极b经负载、电极a、离子导体回到电极bC．理论上1molH2S参加反应可产生1molH2D．用此电池为铅蓄电池充电，该电池生成19.6gH2SO4时，铅蓄电池消耗7.2g水【答案】C【解析】A．电极a为负极，是二氧化硫生成硫酸，即溶液的酸性增强，pH减小，A正确；B．电极a为负极，电极b为正极，电流从b经过负载流向a，通过离子导体回到电极b，B正确；C．H2S+H2SO4=S+SO2+2H2O，S+O2=SO2，1mol硫化氢反应生成2mol二氧化硫，二氧化硫失去4mol电子生成硫酸，对应产生2mol氢气，即理论上1mol硫化氢参与反应可以产生2mol氢气，C错误；D．该电池生成19.6克硫酸，即0.2mol硫酸，转移0.4mol电子，铅蓄电池中每消耗2mol水转移2mol电子，故消耗0.4mol水，即7.2克水，D正确；故选C。6．（2022·福建宁德·一模）我国科研团队设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂可提高电催化制甲酸盐的产率，同时释放电能，实验原理如图所示。下列说法不正确的是A．充电时，电极周围升高B．放电时，每生成，转移个电子C．使用催化剂或者均能有效减少副产物的生成D．使用催化剂，中间产物更不稳定【答案】B【解析】A．根据装置图，充电时，外电路电子流向Zn电极，即Zn电极反应式为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-，c(OH-)增大，pH增大，故A说法正确；B．根据装置图可知，放电时，右侧电极反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，生成1molHCOO-时，转移电子物质的量为2mol，故B说法错误；C．根据图像可知，在使用催化剂Sn和s-SnLi生成CO时活化能大，活化能大反应速率慢，且CO能量比HCOOH能量高，能量越低，物质越稳定，因此使用催化剂Sn和s-SnLi可以减少副产物CO的生成，故C说法正确；D．根据图像可知，使用催化剂s-SnLi，中间产物能量高，不稳定，故D说法正确；答案为B。7．（2022·辽宁大连·模拟预测）“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2OB．金属铝电极发生氧化反应C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96g【答案】C【解析】据图可知Al被氧化，所以金属铝为负极，通入CO2的电极为正极，CO2被还原为草酸根。A．据图可知CO2在正极被还原为草酸根，根据电子守恒、元素守恒可得反应式为2CO2+2e−=C2O，A正确；B．铝为金属，在负极被氧化为Al3+，B正确；C．每得到1molAl2(C2O4)3，则需要2molAl，根据电极反应可知转移6mol电子，C错误；D．金属铝质量减少27g，即减少1molAl，根据电极反应Al-3e−=Al3+可知，转移3mol电子，则电极铜时，阴极生成1.5mol铜，质量为1.5mol×64g/mol=96g，D正确；综上所述答案为C。8．（2021·湖南·长郡中学高三月考）下列说法不正确的是A．图Ⅰ所示装置不能形成原电池B．铅蓄电池为二次电池，充电时，铅电极接外接电源的正极C．燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置D．反应的能量变化如图Ⅱ所示，则该反应在低温下能自发进行【答案】B【解析】A．图Ⅰ所示装置未形成闭合回路，因此不能形成原电池，A正确；B．铅蓄电池为二次电池，充电时，铅电极接外接电源的负极，B错误；C．燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，C正确；D．由图可知，反应为放热反应，，低温条件下，因此该反应在低温下能自发进行，D正确。故选B。9．（2022·云南·一模）我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，其正极材料可表示为Li1-aNixCoyMnxO2其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4，且x+y+z=1，电池总反应为Li1-aNixCoyMnxO2+LiaC6LiNixCoyMnxO2+6C(石墨)，其电池工作原理如图所示，两板之间有一个允许特定离子X通过的隔膜。下列说法错误的是A．允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜B．充电时，外电路中流过0.2mol电子，A极质量减少1.4gC．在Li1-aNixCoyMnxO2材料中，若x：y：z=2：3：5，则a=0.3D．放电时，正极反应式为Li1-aNixCoyMnxO2+aLi++ae-=LiNxCoyMnxO2【答案】B【解析】A．由该电池放电时工作原理可知，放电时，A为负极B为正极，负极产生的锂离子通过阳离子交换膜进入正极，即允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜，故A正确；B．充电时，A极是阴极，电极反应为aLi++ae-+6C=LiaC6，外电路中流过0.2mol电子，A极质量增加0.2mol×7g/mol＝1.4g，故B错误；C．Li1-aNixCoyMnxO2中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4，且x+y+z=1，若x：y：z=2：3：5，则x＝0.2、y＝0.3、z＝0.5，则依据化合价代数和为0可知a=1+2×0.2+3×0.3+4×0.5－2×2＝0.3，故C正确；D．由该电池放电时工作原理可知，放电时B为正极，Li1-aNixCoyMnxO2得电子结合Li+生成LiNxCoyMnxO2，正极反应为Li1-aNixCoyMnxO2+aLi++ae-=LiNxCoyMnxO2，故D正确；故选B。10．（2021·四川内江·一模）新型镁−锂双离子二次电池的工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是A．放电时，Li+通过离子交换膜向左移动B．充电时，x与电源正极相连C．放电时，正极的电极反应式为：Li1-xFePO4+xLi+−xe－=LiFePO4D．充电时，导线上每通过0.4mole－，左室中溶液的质量减少2g【答案】D【解析】新型镁−锂双离子二次电池，放电时，Mg失去电子变为镁离子即左边为负极，右边Fe化合价降低得到电子即为正极。A．放电时，左边为负极，右边为正极，根据“同性相吸”原理，Li+通过离子交换膜向正极即向右移动，故A错误；B．放电时Mg为负极，充电时，x与电源负极相连，故B错误；C．放电时，正极的电极反应式为：Li1-xFePO4+xLi++xe－=LiFePO4，故C错误；D．充电时，Mg为阴极，阴极是Mg2++2e－=Mg，溶液中Li+向阴极即左室移动，导线上每通过0.4mole－，则有0.2molMg2+消耗，有0.4molLi+移向左室，左室中溶液的质量减少0.2mol×24g∙mol−1－0.4mol×7g∙mol−1=2g，故D正确。综上所述，答案为D。11．（2021·浙江台州·一模）如图为2021年新研发的车载双电极镍氢电池，放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为吸附的，下列叙述正确的是A．a、b为电池负极，c、d为电池正极B．图示显示的是电池充电的过程，c极上的反应可表示为C．隔膜中的电解液可为KOH溶液，放电时外电路每通过1mol电子，该电池正极共增重2gD．充电时电子的流动路径为外接电源负极→a、d→外接电源正极，而a→b、b→c、c→d的导电过程均借助离子迁移完成【答案】C【解析】A．由OH-离子的移动方向可知，a为负极，c为负极，d为正极，A错误；B．图中显示的是原电池放电的过程，放电时a，c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，即放电时，反应物为MH→生成物为M(s)和H2O，c极：MH+OH--e-=M+H2O，B错误；C．正极：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，转移1mol电子，固体由NiO(OH)→Ni(OH)2质量变化为1g，转移1mol电子，b，d电极各增加1g，共增加2g，C正确；D．充电时为电解池：电子的流动方向：电源负极→a；d→电源正极；b→c的导电过程为铜箔中的电子移动完成，D错误；故选C。12．（2021·浙江嘉兴·模拟预测）如图所示的磷酸铁锂()电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等一系列独特优点。电池中间是聚合物的隔膜，只允许通过。下列说法不正确的是已知：电池工作原理A．放电时，外电路通过电子时，聚合物薄膜右侧质量减少B．放电时，正极反应：C．充放电时，数目不变D．充电时，上图中“N”极与外接直流电源的正极相连【答案】BD【解析】已知电池工作原理，则放电时M为正极，电极反应式为：，N为负极，电极反应式为：-xe-=nC+xLi+；充电时，M为阳极，N为阴极，据此分析解答。A．放电时，N为负极，电极反应式为：-xe-=nC+xLi+，当外电路通过电子时，聚合物薄膜右侧有0.1molLi+移向左侧，质量减少0.1mol×7g/mol=，A正确；B．由上述分析可知，放电时M为正极，电极反应式为：，B错误；C．充放电过程中，不参与电极反应，因此数目不变，C正确；D．充电时，N为阴极，应与外接直流电源的负极相连，D错误；答案选BD。13．（2021·山东滕州·高三期中）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，氧化罐中加入的可以将Fe2+氧化、自身被还原为。下列关于该电池的说法正确的是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．氧化罐中反应的离子方程式为【答案】D【解析】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，放电时将化学能转化为电能，A错误；B．放电时原电池内部阳离子向正极移动，B错误；C．放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：Li-e-=Li+，C错误；D．氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为，反应的离子方程式为：，D正确；故合理选项是D。14．（2021·河南·高三期中）中国科学院福建物质结构研究所课题组基于二氧化碳和甲酸的相互转化反应设计并实现了一种可逆的水系金属—二氧化碳二次电池，放电时工作原理如图所示。下列有关电池放电时的说法错误的是A．N极发生还原反应B．电子由N极流出经导线流入M极C．N极的电极反应式为D．若电路中流过个电子，则理论上M极有3.25g锌参加反应【答案】B【解析】由图可知，放电时，M极为二次电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，双极膜中产生的氢氧根离子移向负极区，N极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，双极膜中产生的氢离子移向正极区。A．由分析可知，N极为二次电池的正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，故A正确；B．由分析可知，放电时，M极为二次电池的负极，N极为正极，电子由负极M极流出经导线流入正极N极，故B错误；C．由分析可知，N极为二次电池的正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，故C正确；D．由分析可知，放电时，M极为二次电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电路中流过个电子时，M极理论上参加反应的锌的质量为××65g/mol=3.25g，故D正确；故选B。15．（2021·四川凉山·一模）雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成，它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得阴沉灰暗，若选择乙醇(H2SO4)燃料电池将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用，其回收利用装置如图所示。下列有关说法正确的是A．b电极发生的反应式为：B．通入NO的电极为阴极，发生氧化反应C．该装置实际工作过程中不通入也能达到相同的效果D．当消耗46g乙醇时(不计算电解过程中的能量损耗)，则通入的的物质的量为【答案】D【解析】c极二氧化硫被氧化，是阳极，a极是正极，d极NO得电子被还原，是阴极，b极是负极。A．b电极发生的反应式为：,故A错误；B．通入NO的电极为阴极，发生还原反应，故B错误；C．电池的总反应为,产生硫酸铵需要通入，故C错误；D．由C得，又因为，由电子守恒可得，所以当消耗46g乙醇时，则通入的的物质的量为9.6mol，故D正确；故答案为：D16．（2021·山东·济南外国语学校模拟预测）科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机物及脱除硝态氮，该装置示意图如图。有关该微生物电池说法正确的是A．电子由m极转移到n极B．每生成1molCO2转移e-的物质的量为8molC．m电极反应式为2NO+6H2O+10e-=N2+12OH-D．H+可通过质子交换膜移向左侧极室【答案】D【解析】A．m极NO得电子生成N2，发生还原反应，m是正极，电子由n极经导线转移到m极，故A错误；B．n极C6H12O6失电子生成CO2，碳元素化合价由0升高为+4价，每生成1molCO2转移e-的物质的量为4mol，故B错误；C．质子交换膜能通过氢离子，m极NO得电子生成N2，电极反应式为2NO+12H++10e-=N2+6H2O，故C错误；D．m极NO得电子生成N2，m是正极，n是负极，H+可通过质子交换膜移向左侧极室，故D正确；选D。17．（2022·江苏泰州·模拟预测）MFC—电芬顿技术不需要外加能即可发生，通过产生羟基自由基(•OH)处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果。其耦合系统原理示意图如图，下列说法不正确的是A．电子移动方向为a→Y，X→bB．Y电极上得到双氧水的反应为O2+2e-+2H+=H2O2C．乙池可在酸性较弱的环境中使用D．理论上当乙池中产生1mol羟基自由基时，甲池中有2molH+从M室移动到N室【答案】C【解析】根据电极上的反应可知，甲为燃料电池，通入燃料的a电极为负极，通入氧气的b电极为正极，则乙为电解池，X电极为阳极，Y为阴极。A．串联装置中，电子由原电池负极流向电解池阴极，即a→Y，由电解池的阳极流向原电池正极，即X→b，A正确；B．据图可知溶液中O2在Y电极上得电子生成H2O2，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2，B正确；C．酸性较弱的环境中，Fe3+容易生成沉淀，无法正常工作，C错误；D．乙池中生成羟基自由基的反应为Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH，所以产生1mol羟基自由基时，消耗1molH2O2，根据电极反应可知转移2mol电子，根据电荷守恒可知，甲池中有2molH+从M室(负极)移动到N室(正极)，D正确；综上所述答案为C。18．（2021·内蒙古新城·一模）用原电池原理可以除去酸性废水中的，，其原理如图所示(导电壳内部为纳米零价铁)。下列说法不正确的是A．纳米铁发生氧化反应B．正极电极反应式：C．在溶液中，失去的电子总数等于获得的电子总数D．工作一段时间后，废水的pH将增大【答案】C【解析】A．根据图中信息四氧化三铁起导电作用，而铁变为亚铁离子，因此纳米铁发生氧化反应，故A正确；B．根据图中信息，左边变化，碳化合价降低，发生还原反应，在正极反应，因此正极电极反应式：，故B正确；C．根据图中信息As化合价发生了变化