练习二十 原电池 化学电源
【典例】 (2023·广东化学)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
解析：O2在Pt上得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag极上Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，在Ag极上Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol电子，Ag＋＋Cl－===AgCl↓，故最多去除2 mol Cl－，D错误。故选B。
1．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B.②中Mg作正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。
答案：B
2．(2022·湖南化学)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
解析：锂-海水电池的总反应为4Li＋2H2O＋O2===4LiOH, M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
答案：B
3．(2023·辽宁化学)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D错误。
答案：B
4．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)形式存在]。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O
解析：根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O；电池在工作过程中，Ⅰ区消耗H＋，生成Mn2＋，Ⅱ区的K＋向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K＋向Ⅱ区移动，据此分析答题。根据分析，Ⅱ区的K＋只能向Ⅰ区移动，A错误；根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。
答案：A
【典例】 (2023·河北化学)我国科学家发明了一种以 和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是( )
A.充电时，b电极上发生还原反应
B.充电时，外电源的正极连接b电极
C.放电时，①区溶液中的SO向②区迁移
D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
解析：充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B错误；放电时，①区溶液中多余的SO向②区迁移，C正确；放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。故选B。
1．(2024·东北三省联考)利用光电催化脱除SO2与制备H2O2相耦合，高效协同转化过程如图。(BPM可将水解离为H＋和OH－，向两极移动)
已知：①2H2O(l)＋O2(g)===2H2O2(aq) ΔG＝＋233.6 kJ·mol－1
②2OH－(aq)＋SO2(g)＋O2(g)===SO(aq)＋H2O(l) ΔG＝－374.4 kJ·mol－1
下列分析中正确的是( )
A.α-Fe2O3是负极，电势更高
B.正极区每消耗22.4 L氧气，转移2 mol e－
C.当生成0.1 mol H2O2时，负极区溶液增加6.4 g
D.总反应SO2(g)＋O2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O2(aq)，该过程为自发过程
解析：由题图可知α-Fe2O3上SO2失电子生成SO，α-Fe2O3为负极，负极电势低于正极电势，故A错误；未指明标准状况，不能根据气体体积确定气体的物质的量，故B错误；正极反应：2H＋＋O2＋2e－===H2O2，生成0.1 mol H2O2时，转移0.2 mol电子，结合负极反应：4OH－＋SO2－2e－===SO＋2H2O，转移0.2 mol电子时，负极区溶液增加0.1 mol二氧化硫和0.4 mol OH－的质量，负极区溶液增加13.2 g，故C错误；根据盖斯定律可知，总反应可由×①＋②得到，总反应的ΔG＝×ΔG(①)＋ΔG(②)＝＋(－374.4 kJ·mol－1)＝－257.6 kJ·mol－1，ΔG<0，反应可自发进行，故D正确。
答案：D
2．(2023·全国乙卷)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－===S，S＋e－===S，2Na＋＋S＋2e－===Na2Sx。
下列叙述错误的是( )
A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－===Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；由题给的一系列反应式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋S8＋2e－===Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭黑，炭黑具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。
答案：A
3．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如图所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
解析：根据“放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O”可知，放电时，Zn失去电子生成Zn2＋，说明Zn为负极，则V2O5为正极，A说法正确；放电时，为原电池，原电池中阳离子向正极移动，即Zn2＋由负极向正极迁移，B说法正确；充电反应是放电反应的逆过程，由题意可知，充电总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C说法错误；充电时，阳极上ZnxV2O5·nH2O发生氧化反应，生成V2O5和Zn2＋、H2O，电极反应式为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确。
答案：C
4．(2024·湖南联考)钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，与锂离子电池相比较，成本低，充电时间短。一种钠-空气电池的装置如图所示。该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的NaOx填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是( )
A.放电时，M为阴极
B.放电时，N电极发生的电极反应为xO2＋2xe－===2O
C.充电时，每转移1 mol e－，N电极减轻23 g
D.该电池的比能量比锂离子电池低
解析：放电时，Na失电子，M为负极，A错误；放电时，N电极发生的电极反应为2Na＋＋xO2＋2e－===2NaOx，原选项中电荷也没配平，B错误；充电时，N电极的反应为2NaOx－2e－===2Na＋＋xO2↑，每转移1 mol e－，减轻(23＋16x)g，C错误；比能量指的是单位质量输出电能的多少，明显相同质量锂离子电池比钠离子电池电量高得多，D正确。
答案：D
5．(2022·全国乙卷)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
解析：充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，结合图示，充电时金属锂电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属锂电极为负极，光催化电极为正极，据此作答。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属锂电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
答案：C
【典例】 (2023·山东化学)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
解析：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与NH3形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向乙室移动，通入氨气要消耗铜离子，甲室中铜离子不断减少，不利于CuSO4的浓缩再生，故B错误；负极反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。故选CD。
1．酸碱中和反应能设计成原电池。某团队设计的装置如图所示。下列关于该原电池的说法正确的是( )
A.Hg/HgO电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B.b膜是阴离子交换膜
C.生成1 mol H2O时，放出的电能与KOH和稀硫酸反应的中和热相等
D.改变H2SO4溶液或KOH溶液的浓度，电压不会发生变化
解析：由题给信息知，该原电池的总反应为H＋＋OH－===H2O，O2是氧化剂，所以通入O2的Hg/Hg2SO4电极为正极，得电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则负极(Hg/HgO电极)反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A正确；为保证溶液呈电中性，正极需要补充阳离子，负极需要补充阴离子，中间室的K＋向正极(右)移动，SO向负极(左)移动，因此b膜是阳离子交换膜，a膜是阴离子交换膜，B错误；原电池的能量转化效率无法达到100%，所以生成1 mol H2O时，酸碱中和反应放出的热量与该电池放出的电能不相等，C错误；H2SO4溶液或KOH溶液的浓度发生变化，会分别导致O2在正极得电子的能力和OH－在负极失电子的能力发生变化，进而导致电压发生变化，D错误。
答案：A
2．(2022·浙江1月选考)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag?AgCl电极)和另一Ag?AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(0.1 mol·L－1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时，电能转化为化学能
解析：如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；已知pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。
答案：C
3．(2024·成都模拟)如图所示为利用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→A电极，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0.25 mol有机物，12 mol H＋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56 mL，则A电极上生成1.64 g Y
解析：由题图可知，B电极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O，则B电极为正极，A电极为负极，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，有机物X在负极上发生失电子的氧化反应，负极反应式可表示为X－2e－===Y＋2H＋，正极区消耗H＋，负极区生成H＋，H＋由负极区透过质子交换膜进入正极区，电子由负极经过导线流向正极，据此分析作答。原电池工作时，电子由负极经过导线流向正极，即电子流向：A电极→用电器→B电极，故A错误；A极为负极，失电子发生氧化反应，X生成Y少了两个氢原子，失去2个电子，电极反应式可表示为X－2e－===Y＋2H＋，故B错误；若有机物为麦芽糖(C12H22O11)，碳元素平均为0价，生成CO2时每处理1 mol麦芽糖失电子48 mol，所以处理0.25 mol有机物，电路中转移电子为48×0.25 mol＝12 mol，即有12 mol H＋透过质子交换膜移动到右室，故C正确；正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B电极上消耗标准状况下氧气56 mL，电路中转移电子为4n(O2)＝4×＝0.01 mol，负极反应式为X－2e－===Y＋2H＋，生成Y的物质的量n(Y)＝0.005 mol，m(Y)＝nM＝0.005 mol×224 g·mol－1＝1.12 g，故D错误。
答案：C
4．(2022·福建化学)一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH和(CH3COO)2Zn水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.化学自充电时，c(OH－)增大
B.化学自充电时，电能转化为化学能
C.化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn
D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g
解析：由题图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，c(OH－)增大，故A正确；无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；由题图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；放电时，1 mol转化为，消耗2 mol K＋，外电路通过0.02 mol电子时，正极物质增加0.02 mol K＋，增加的质量为0.02 mol×39 g·mol－1＝0.78 g，故D错误。
答案：A
5．(2023·天津质检)在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.N极为电池的正极，产生OH－
B.工作一段时间后，NaCl溶液浓度增大
C.M极的电极反应为＋11H2O－23e－===6CO2↑＋23H＋
D.处理Cr2O时，OH－从阴离子交换膜左侧向右侧移动
解析：根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，有机物被氧化，结合平均化合价，有机物中6个碳原子整体显－4价，生成物中6个CO2的碳原子整体显示＋24价，故负极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，生成的H＋通过阳离子交换膜向中间室移动。右侧正极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，生成的阴离子OH－通过阴离子交换膜向中间室移动，在中间室生成水，NaCl溶液浓度减小，据此分析解答。M极上苯酚被氧化产生CO2，同时产生H＋，则M为负极，N极为正极，发生反应：Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，产生OH－，A正确。苯酚在负极被氧化为CO2的同时会产生H＋，H＋会通过阳离子交换膜迁移到中间室；Cr2O在正极被还原为Cr(OH)3的同时会产生OH－，OH－会通过阴离子交换膜迁移到中间室，与正极区迁移来的氢离子反应生成水，因此，中间室的NaCl溶液浓度下降，B错误；M极为负极，发生苯酚的氧化反应，电极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，C错误；N极为正极，Cr2O发生还原反应，电极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，反应产生的OH－通过阴离子交换膜从右侧向左侧移动，而非从左侧向右侧移动，D错误。
答案：A
6．(2024·马鞍山监测)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( )
图1
图2
A.放电时，负极反应：LixC6－xe－===xLi＋＋6C
B.(a)过程中1 mol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＋
解析：从总反应分析，LixC6变为C和Li＋为氧化反应，该极为原电池的负极。而Li1－xFePO4变为LiFePO4发生还原反应，它为原电池的正极。由以上分析，放电时负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，A项正确；(a)过程晶胞中减少了棱上1个Li＋和面心的1个Li＋，总共减少＋＝个Li＋，所以1 mol晶胞中转移NA个电子，B项错误；放电时，该材料在正极发生还原反应，即Li＋嵌入正极，C项正确；充电时的总反应为6C＋LiFePO4===LixC6＋Li1－xFePO4，阳极发生氧化反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D项正确。
答案：B
1．(2024·凉山诊断)以下是中学化学常见的四个装置，下列关于这些装置的说法正确的是( )
A.装置甲在使用过程中，电池内部电子从Ag2O极通过隔板移向锌粉
B.装置乙在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液
C.装置丙在使用过程中，电解质溶液的pH不会发生变化
D.装置丁电极b上发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：装置甲为银锌电池，电子只在外电路中移动，不会在电池内部移动，A错误；装置乙中锌筒为负极，Zn失去电子变成Zn2＋，Zn不断反应，即外壳会逐渐变薄，容易出现漏液，B正确；装置丙在使用过程中，反应生成了水，电解质KOH溶液浓度降低，碱性减弱，pH变小，C错误；装置丁电极b上O2得到电子，与H＋结合生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D错误。
答案：B
2．(2024·山东烟台模拟)一种自充电的盐水电池植入肿瘤表面可用于抗肿瘤。电池放完电后，无需外接电源即能实现某个电极的化学自充电，该电极材料充放电原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该电极为电池正极
B.放电过程中，该电极附近溶液的pH减小
C.化学自充电时发生的反应可表示为PNTCDA-H＋O2―→PNTCDA＋nH2O
D.放电过程中，外电路通过0.02 mol电子，该材料质量增加0.02 g
解析：由题图中PNTCDA-H、PNTCDA的结构可知，充电过程中PNTCDA-H转化为PNTCDA，发生去氢的氧化反应，放电过程中PNTCDA转化为PNTCDA-H发生得氢的还原反应，故该电极为正极，A正确；放电时，发生反应PNTCDA＋2nH2O＋2ne－―→PNTCDA-H＋2nOH－，电极附近溶液的pH增大，B错误；充电时，PNTCDA-H与氧气反应转化为PNTCDA，反应为PNTCDA-H＋O2―→PNTCDA＋nH2O，C正确；外电路通过0.02 mol电子，电极上增加0.02 mol H，质量增加0.02 g，D正确。
答案：B
3．(2024·保山质检)某科研小组利用如图所示装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。下列说法错误的是( )
A.电极a的电势高于电极b的电势
B.电极a的电极反应式为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－
C.放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH－从左室流向右室
D.电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24 L(标准状况)C2H2时，生成6.4 g Cu
解析：由图可知乙炔转化为乙烯，发生还原反应，则电极a为正极、电极b为负极，正极电势高于负极，故电极a的电势高于电极b的电势，A正确；电极a上乙炔得到电子发生还原反应生成乙烯，电极反应式为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－，B正确；放电过程中正极反应为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－，正极区生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入右室，但是反应中消耗水，使得氢氧化钾浓度变大，C错误；电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24 L(标准状况为0.1 mol)C2H2时，根据电子守恒可知，C2H2～2e－～Cu，则生成0.1 mol铜，即生成6.4 g Cu，D正确。
答案：C
4．(2023·广西调研)一种Al-PbO2电池通过x和y两种离子交换膜隔成M、R、N三个区域，三个区域的电解质分别为Na2SO4、H2SO4、NaOH中的一种，结构如图。下列说法错误的是( )
A.a>b
B.放电时，R区的电解质浓度逐渐增大
C.M区电解质为NaOH，放电时Na＋通过x膜移向R区
D.放电时，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O
解析：由题图可知，铝电极上铝失去电子发生氧化反应，为负极，则PbO2电极为正极；铝电极生成四羟基合铝酸根离子，则M区电解质为氢氧化钠，那么R区为硫酸钠，N区为硫酸；放电时铝电极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。正极反应为PbO2发生还原反应生成硫酸铅，PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，反应消耗硫酸，硫酸浓度减小，故a>b，A正确；放电时，M区钠离子、N区硫酸根离子均向R区迁移，电解质硫酸钠溶液浓度逐渐增大，B正确；由分析可知，M区电解质为NaOH，放电时Na＋通过x膜移向R区，C正确；放电时，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。
答案：D
5．(2024·大连模拟)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===2SO＋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＋2e－＋2H＋===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＋O2＋2H2O===H2O2＋H2SO4
解析：根据电子流向可知，左边电极为负极，电极反应式为SO2＋4OH－－2e－===SO＋2H2O，右边电极为正极，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2。反应②能自发进行，反应放出能量，反应①不能自发进行，需要吸收能量，反应②释放的能量可以用于反应①，故A正确；由分析可知，O2在右侧电极得到电子生成H2O2，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，故B正确；当正极生成0.1 mol H2O2时，得到0.2 mol电子，负极电极反应式为SO2＋4OH－－2e－===SO＋2H2O，当转移0.2 mol电子时，吸收0.1 mol SO2，同时双极膜电离出0.2 mol OH－进入负极，负极区溶液质量增重0.1 mol×64 g·mol－1＋0.2 mol×17 g·mol－1＝9.8 g，故C正确；协同转化总反应为SO2＋O2＋2NaOH===H2O2＋Na2SO4，故D错误。
答案：D
6．(2024·安徽联考)水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO中嵌入Zn2＋的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是( )
图1
图2
A.①为MnO活化过程，其中Mn的价态不变
B.该材料在锌电池中作为负极材料
C.②代表电池放电过程
D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol
解析：①过程中MnO晶胞中体心的Mn2＋失去，产生空位，该过程为MnO活化过程，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0可知，Mn元素化合价一定发生变化，故A项错误；锌电池中Zn失去电子生成Zn2＋，Zn电极为负极材料，故B项错误；②过程中电池的MnO电极上嵌入Zn2＋，说明体系中有额外的Zn2＋生成，因此表示放电过程，故C项正确；MnO晶胞中棱上所含Mn的个数为12×＝3，同理Mn0.61□0.39O和ZnxMn0.61□0.39O晶胞中棱上所含Mn的个数为3，ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋的个数为2×＝1，因此Mn与Zn2＋的个数比为3∶1，由此可知ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋个数为0.61×，③过程中1 mol晶体转移电子的物质的量为0.61× mol×2≈0.41 mol，故D项错误。
答案：C
7．(2023·宣城调研)甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知该半透膜只允许K＋通过。下列有关说法错误的是( )
A.物质A是H2SO4
B.K＋经过半透膜自a极向b极迁移
C.a极电极反应为HCOO－＋2e－＋2OH－===HCO＋H2O
D.Fe3＋可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用
解析：由题图可知电池左边通入燃料HCOOH，是负极，发生氧化反应；右边通入O2，是正极，发生还原反应。铁的两种离子存在环境为酸性，且生成物为K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确；阳离子K＋由负极流向正极，B正确；a极发生氧化反应，电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，C错误；Fe3＋与Fe2＋可以进行循环，可看作是该反应的催化剂，D正确。
答案：C
8．(2024·辽宁模拟)一种新型高效低成本储能电池，采用石墨(CxPF6)、铝锂合金作为电极材料，以常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液，放电过程如图所示，下列说法正确的是( )
A.放电时B为负极，铝失电子
B.放电时A电极反应式为CxPF6－e－===C6＋PF
C.可使用易传导离子的固态硫化物类电解质，安全性会更高
D.充电时B接电源正极，电极反应式为LiPF6＋Liy－1Al－e－===LiyAl＋PF
解析：根据离子移动方向知，A为正极、B为负极，放电时，锂失电子，而不是铝失电子，A错误；电池反应为CxPF6＋LiyAl===Cx＋LiPF6＋Liy－1Al，放电时A电极为正极，得电子，不是失电子，电极反应式应为CxPF6＋e－===Cx＋PF，B错误；锂电池的电解质不能使用水溶液，使用的都是有机溶剂，易燃，因此电解液有由液态向固态方向转化趋势，提高安全性，C正确；充电时B为阴极，接电源的负极，得电子，电极反应式错误，D错误。
答案：C
5．选择合适的图像填空：
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。
解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。(1)a中Zn减少，H2体积减小，所以A图正确。(2)由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，a的反应速率快于b，所以B图正确。(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋??CH3COOH，a中c(H＋)减小，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C图正确。
答案：(1)A (2)B (3)C
9．(1)氨不仅应用于化肥生产，也可以应用于能源领域，与氢氧燃料电池相比，氨氧燃料电池有其独特优势。某研究小组设计的氨氧燃料电池装置如图1所示，则电极1的电极反应式为______________；标准状况下，当3.36 L O2参加反应时，生成N2的物质的量为________。
图1
(2)缓冲溶液应用在某种液钒电池中能稳定电池的输出电流，该电池装置示意图如图2所示：
图2
电池的总反应为Zn＋2VOSO4＋2H2SO4ZnSO4＋V2(SO4)3＋2H2O。
已知：VOSO4和V2(SO4)3的电离方程式分别为VOSO4===VO2＋＋SO、V2(SO4)3===2V3＋＋3SO。
①放电时，B室中c(H＋)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②充电时，A室中的c(H＋)变化缓慢的原因是__________________________。
(3)为了监测空气中NOx的含量，科学家成功研制出了一种NOx传感器，其工作原理示意图如图3所示：
图3
①固体电解质中O2－移向________(填“正极”或“负极”)。
②写出NiO电极发生的电极反应式：_______________________________。
(4)Na-CO2电池可以实现对CO2的利用，该类电池放电的反应方程式为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。其工作原理如图4所示，请写出正极的反应式_________________________________________________。
图4
解析：(1)氨氧碱性燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极上氨气发生失电子的氧化反应，正极氧气发生得电子的还原反应，则电极1为负极，负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，电极2为正极，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，标准状况下，3.36 L O2物质的量为n＝＝＝0.15 mol，转移电子的物质的量n(e－)＝4n(O2)＝4×0.15 mol＝0.6 mol，则n(N2)＝n(e－)＝×0.6 mol＝0.1 mol。(2)①放电时该装置为原电池，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，VOSO4电离产生的VO2＋得到电子，与溶液中的H＋结合产生V3＋和H2O，电极反应式为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O；反应消耗H＋，使c(H＋)减小。②在充电时，H＋通过质子交换膜从B室进入A室，A室溶液中的CH3COO－与H＋结合成CH3COOH(或CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用)，从而使c(H＋)的变化减缓。(3)①阴离子移向负极，固体电解质中O2－移向负极。②一氧化氮失去电子生成二氧化氮，1 mol一氧化氮转移2 mol电子，NiO电极上发生氧化反应，发生的电极反应式为NO－2e－＋O2－===NO2。(4)根据原电池工作原理，正极上得到电子，电解质溶液为NaClO4-四甘醇二甲醚，因此正极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===C＋2Na2CO3。
答案：(1)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 0.1 mol (2)①减小 ②充电时，H＋通过质子交换膜从B室进入A室，A室溶液中的CH3COO－与H＋结合成CH3COOH(或CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用)，从而使c(H＋)的变化减缓 (3)①负极 ②NO－2e－＋O2－===NO2 (4)3CO2＋4Na＋＋4e－===C＋2Na2CO3
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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练习二十 原电池 化学电源
【典例】 (2023·广东化学)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
解析：O2在Pt上得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag极上Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，在Ag极上Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，而2 mol Ag失去2 mol电子，Ag＋＋Cl－===AgCl↓，故最多去除2 mol Cl－，D错误。故选B。
1．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B.②中Mg作正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，二者相减得到正极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。
答案：B
2．(2022·湖南化学)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
解析：锂-海水电池的总反应为4Li＋2H2O＋O2===4LiOH, M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
答案：B
3．(2023·辽宁化学)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D错误。
答案：B
4．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)形式存在]。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O
解析：根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O；电池在工作过程中，Ⅰ区消耗H＋，生成Mn2＋，Ⅱ区的K＋向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K＋向Ⅱ区移动，据此分析答题。根据分析，Ⅱ区的K＋只能向Ⅰ区移动，A错误；根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。
答案：A
【典例】 (2023·河北化学)我国科学家发明了一种以 和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是( )
A.充电时，b电极上发生还原反应
B.充电时，外电源的正极连接b电极
C.放电时，①区溶液中的SO向②区迁移
D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
解析：充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极失去电子，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B错误；放电时，①区溶液中多余的SO向②区迁移，C正确；放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。故选B。
1．(2024·东北三省联考)利用光电催化脱除SO2与制备H2O2相耦合，高效协同转化过程如图。(BPM可将水解离为H＋和OH－，向两极移动)
已知：①2H2O(l)＋O2(g)===2H2O2(aq) ΔG＝＋233.6 kJ·mol－1
②2OH－(aq)＋SO2(g)＋O2(g)===SO(aq)＋H2O(l) ΔG＝－374.4 kJ·mol－1
下列分析中正确的是( )
A.α-Fe2O3是负极，电势更高
B.正极区每消耗22.4 L氧气，转移2 mol e－
C.当生成0.1 mol H2O2时，负极区溶液增加6.4 g
D.总反应SO2(g)＋O2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O2(aq)，该过程为自发过程
解析：由题图可知α-Fe2O3上SO2失电子生成SO，α-Fe2O3为负极，负极电势低于正极电势，故A错误；未指明标准状况，不能根据气体体积确定气体的物质的量，故B错误；正极反应：2H＋＋O2＋2e－===H2O2，生成0.1 mol H2O2时，转移0.2 mol电子，结合负极反应：4OH－＋SO2－2e－===SO＋2H2O，转移0.2 mol电子时，负极区溶液增加0.1 mol二氧化硫和0.4 mol OH－的质量，负极区溶液增加13.2 g，故C错误；根据盖斯定律可知，总反应可由×①＋②得到，总反应的ΔG＝×ΔG(①)＋ΔG(②)＝＋(－374.4 kJ·mol－1)＝－257.6 kJ·mol－1，ΔG<0，反应可自发进行，故D正确。
答案：D
2．(2023·全国乙卷)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－===S，S＋e－===S，2Na＋＋S＋2e－===Na2Sx。
下列叙述错误的是( )
A.充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－===Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
解析：由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；由题给的一系列反应式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋S8＋2e－===Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭黑，炭黑具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确。
答案：A
3．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如图所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A.放电时V2O5为正极
B.放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C.充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
解析：根据“放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O”可知，放电时，Zn失去电子生成Zn2＋，说明Zn为负极，则V2O5为正极，A说法正确；放电时，为原电池，原电池中阳离子向正极移动，即Zn2＋由负极向正极迁移，B说法正确；充电反应是放电反应的逆过程，由题意可知，充电总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C说法错误；充电时，阳极上ZnxV2O5·nH2O发生氧化反应，生成V2O5和Zn2＋、H2O，电极反应式为ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D说法正确。
答案：C
4．(2024·湖南联考)钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，与锂离子电池相比较，成本低，充电时间短。一种钠-空气电池的装置如图所示。该电池利用“多孔”石墨电极形成空气通道，放电时生成的NaOx填充在“空位”中，当“空位”填满后，放电终止。下列说法正确的是( )
A.放电时，M为阴极
B.放电时，N电极发生的电极反应为xO2＋2xe－===2O
C.充电时，每转移1 mol e－，N电极减轻23 g
D.该电池的比能量比锂离子电池低
解析：放电时，Na失电子，M为负极，A错误；放电时，N电极发生的电极反应为2Na＋＋xO2＋2e－===2NaOx，原选项中电荷也没配平，B错误；充电时，N电极的反应为2NaOx－2e－===2Na＋＋xO2↑，每转移1 mol e－，减轻(23＋16x)g，C错误；比能量指的是单位质量输出电能的多少，明显相同质量锂离子电池比钠离子电池电量高得多，D正确。
答案：D
5．(2022·全国乙卷)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
解析：充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，结合图示，充电时金属锂电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属锂电极为负极，光催化电极为正极，据此作答。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2↑，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属锂电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
答案：C
【典例】 (2023·山东化学)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
解析：向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与NH3形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向乙室移动，通入氨气要消耗铜离子，甲室中铜离子不断减少，不利于CuSO4的浓缩再生，故B错误；负极反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。故选CD。
1．酸碱中和反应能设计成原电池。某团队设计的装置如图所示。下列关于该原电池的说法正确的是( )
A.Hg/HgO电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B.b膜是阴离子交换膜
C.生成1 mol H2O时，放出的电能与KOH和稀硫酸反应的中和热相等
D.改变H2SO4溶液或KOH溶液的浓度，电压不会发生变化
解析：由题给信息知，该原电池的总反应为H＋＋OH－===H2O，O2是氧化剂，所以通入O2的Hg/Hg2SO4电极为正极，得电子，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则负极(Hg/HgO电极)反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A正确；为保证溶液呈电中性，正极需要补充阳离子，负极需要补充阴离子，中间室的K＋向正极(右)移动，SO向负极(左)移动，因此b膜是阳离子交换膜，a膜是阴离子交换膜，B错误；原电池的能量转化效率无法达到100%，所以生成1 mol H2O时，酸碱中和反应放出的热量与该电池放出的电能不相等，C错误；H2SO4溶液或KOH溶液的浓度发生变化，会分别导致O2在正极得电子的能力和OH－在负极失电子的能力发生变化，进而导致电压发生变化，D错误。
答案：A
2．(2022·浙江1月选考)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag?AgCl电极)和另一Ag?AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(0.1 mol·L－1)
B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D.pH计工作时，电能转化为化学能
解析：如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极，负极发生氧化反应而不是还原反应，A错误；已知pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度的差异会引起电动势的变化，B错误；pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059，则分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；pH计工作时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误。
答案：C
3．(2024·成都模拟)如图所示为利用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→A电极，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0.25 mol有机物，12 mol H＋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56 mL，则A电极上生成1.64 g Y
解析：由题图可知，B电极上氧气发生得电子的还原反应生成H2O，则B电极为正极，A电极为负极，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，有机物X在负极上发生失电子的氧化反应，负极反应式可表示为X－2e－===Y＋2H＋，正极区消耗H＋，负极区生成H＋，H＋由负极区透过质子交换膜进入正极区，电子由负极经过导线流向正极，据此分析作答。原电池工作时，电子由负极经过导线流向正极，即电子流向：A电极→用电器→B电极，故A错误；A极为负极，失电子发生氧化反应，X生成Y少了两个氢原子，失去2个电子，电极反应式可表示为X－2e－===Y＋2H＋，故B错误；若有机物为麦芽糖(C12H22O11)，碳元素平均为0价，生成CO2时每处理1 mol麦芽糖失电子48 mol，所以处理0.25 mol有机物，电路中转移电子为48×0.25 mol＝12 mol，即有12 mol H＋透过质子交换膜移动到右室，故C正确；正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B电极上消耗标准状况下氧气56 mL，电路中转移电子为4n(O2)＝4×＝0.01 mol，负极反应式为X－2e－===Y＋2H＋，生成Y的物质的量n(Y)＝0.005 mol，m(Y)＝nM＝0.005 mol×224 g·mol－1＝1.12 g，故D错误。
答案：C
4．(2022·福建化学)一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH和(CH3COO)2Zn水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.化学自充电时，c(OH－)增大
B.化学自充电时，电能转化为化学能
C.化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn
D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g
解析：由题图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，c(OH－)增大，故A正确；无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；由题图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；放电时，1 mol转化为，消耗2 mol K＋，外电路通过0.02 mol电子时，正极物质增加0.02 mol K＋，增加的质量为0.02 mol×39 g·mol－1＝0.78 g，故D错误。
答案：A
5．(2023·天津质检)在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.N极为电池的正极，产生OH－
B.工作一段时间后，NaCl溶液浓度增大
C.M极的电极反应为＋11H2O－23e－===6CO2↑＋23H＋
D.处理Cr2O时，OH－从阴离子交换膜左侧向右侧移动
解析：根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，有机物被氧化，结合平均化合价，有机物中6个碳原子整体显－4价，生成物中6个CO2的碳原子整体显示＋24价，故负极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，生成的H＋通过阳离子交换膜向中间室移动。右侧正极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，生成的阴离子OH－通过阴离子交换膜向中间室移动，在中间室生成水，NaCl溶液浓度减小，据此分析解答。M极上苯酚被氧化产生CO2，同时产生H＋，则M为负极，N极为正极，发生反应：Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，产生OH－，A正确。苯酚在负极被氧化为CO2的同时会产生H＋，H＋会通过阳离子交换膜迁移到中间室；Cr2O在正极被还原为Cr(OH)3的同时会产生OH－，OH－会通过阴离子交换膜迁移到中间室，与正极区迁移来的氢离子反应生成水，因此，中间室的NaCl溶液浓度下降，B错误；M极为负极，发生苯酚的氧化反应，电极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，C错误；N极为正极，Cr2O发生还原反应，电极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，反应产生的OH－通过阴离子交换膜从右侧向左侧移动，而非从左侧向右侧移动，D错误。
答案：A
6．(2024·马鞍山监测)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( )
图1
图2
A.放电时，负极反应：LixC6－xe－===xLi＋＋6C
B.(a)过程中1 mol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＋
解析：从总反应分析，LixC6变为C和Li＋为氧化反应，该极为原电池的负极。而Li1－xFePO4变为LiFePO4发生还原反应，它为原电池的正极。由以上分析，放电时负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，A项正确；(a)过程晶胞中减少了棱上1个Li＋和面心的1个Li＋，总共减少＋＝个Li＋，所以1 mol晶胞中转移NA个电子，B项错误；放电时，该材料在正极发生还原反应，即Li＋嵌入正极，C项正确；充电时的总反应为6C＋LiFePO4===LixC6＋Li1－xFePO4，阳极发生氧化反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D项正确。
答案：B
1．(2024·凉山诊断)以下是中学化学常见的四个装置，下列关于这些装置的说法正确的是( )
A.装置甲在使用过程中，电池内部电子从Ag2O极通过隔板移向锌粉
B.装置乙在使用过程中，电池外壳会逐渐变薄，容易出现漏液
C.装置丙在使用过程中，电解质溶液的pH不会发生变化
D.装置丁电极b上发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：装置甲为银锌电池，电子只在外电路中移动，不会在电池内部移动，A错误；装置乙中锌筒为负极，Zn失去电子变成Zn2＋，Zn不断反应，即外壳会逐渐变薄，容易出现漏液，B正确；装置丙在使用过程中，反应生成了水，电解质KOH溶液浓度降低，碱性减弱，pH变小，C错误；装置丁电极b上O2得到电子，与H＋结合生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D错误。
答案：B
2．(2024·山东烟台模拟)一种自充电的盐水电池植入肿瘤表面可用于抗肿瘤。电池放完电后，无需外接电源即能实现某个电极的化学自充电，该电极材料充放电原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该电极为电池正极
B.放电过程中，该电极附近溶液的pH减小
C.化学自充电时发生的反应可表示为PNTCDA-H＋O2―→PNTCDA＋nH2O
D.放电过程中，外电路通过0.02 mol电子，该材料质量增加0.02 g
解析：由题图中PNTCDA-H、PNTCDA的结构可知，充电过程中PNTCDA-H转化为PNTCDA，发生去氢的氧化反应，放电过程中PNTCDA转化为PNTCDA-H发生得氢的还原反应，故该电极为正极，A正确；放电时，发生反应PNTCDA＋2nH2O＋2ne－―→PNTCDA-H＋2nOH－，电极附近溶液的pH增大，B错误；充电时，PNTCDA-H与氧气反应转化为PNTCDA，反应为PNTCDA-H＋O2―→PNTCDA＋nH2O，C正确；外电路通过0.02 mol电子，电极上增加0.02 mol H，质量增加0.02 g，D正确。
答案：B
3．(2024·保山质检)某科研小组利用如图所示装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。下列说法错误的是( )
A.电极a的电势高于电极b的电势
B.电极a的电极反应式为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－
C.放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变，OH－从左室流向右室
D.电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24 L(标准状况)C2H2时，生成6.4 g Cu
解析：由图可知乙炔转化为乙烯，发生还原反应，则电极a为正极、电极b为负极，正极电势高于负极，故电极a的电势高于电极b的电势，A正确；电极a上乙炔得到电子发生还原反应生成乙烯，电极反应式为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－，B正确；放电过程中正极反应为C2H2＋2H2O＋2e－===C2H4＋2OH－，正极区生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入右室，但是反应中消耗水，使得氢氧化钾浓度变大，C错误；电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24 L(标准状况为0.1 mol)C2H2时，根据电子守恒可知，C2H2～2e－～Cu，则生成0.1 mol铜，即生成6.4 g Cu，D正确。
答案：C
4．(2023·广西调研)一种Al-PbO2电池通过x和y两种离子交换膜隔成M、R、N三个区域，三个区域的电解质分别为Na2SO4、H2SO4、NaOH中的一种，结构如图。下列说法错误的是( )
A.a>b
B.放电时，R区的电解质浓度逐渐增大
C.M区电解质为NaOH，放电时Na＋通过x膜移向R区
D.放电时，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O
解析：由题图可知，铝电极上铝失去电子发生氧化反应，为负极，则PbO2电极为正极；铝电极生成四羟基合铝酸根离子，则M区电解质为氢氧化钠，那么R区为硫酸钠，N区为硫酸；放电时铝电极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。正极反应为PbO2发生还原反应生成硫酸铅，PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，反应消耗硫酸，硫酸浓度减小，故a>b，A正确；放电时，M区钠离子、N区硫酸根离子均向R区迁移，电解质硫酸钠溶液浓度逐渐增大，B正确；由分析可知，M区电解质为NaOH，放电时Na＋通过x膜移向R区，C正确；放电时，PbO2电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D错误。
答案：D
5．(2024·大连模拟)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===2SO＋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＋2e－＋2H＋===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＋O2＋2H2O===H2O2＋H2SO4
解析：根据电子流向可知，左边电极为负极，电极反应式为SO2＋4OH－－2e－===SO＋2H2O，右边电极为正极，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2。反应②能自发进行，反应放出能量，反应①不能自发进行，需要吸收能量，反应②释放的能量可以用于反应①，故A正确；由分析可知，O2在右侧电极得到电子生成H2O2，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，故B正确；当正极生成0.1 mol H2O2时，得到0.2 mol电子，负极电极反应式为SO2＋4OH－－2e－===SO＋2H2O，当转移0.2 mol电子时，吸收0.1 mol SO2，同时双极膜电离出0.2 mol OH－进入负极，负极区溶液质量增重0.1 mol×64 g·mol－1＋0.2 mol×17 g·mol－1＝9.8 g，故C正确；协同转化总反应为SO2＋O2＋2NaOH===H2O2＋Na2SO4，故D错误。
答案：D
6．(2024·安徽联考)水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO中嵌入Zn2＋的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是( )
图1
图2
A.①为MnO活化过程，其中Mn的价态不变
B.该材料在锌电池中作为负极材料
C.②代表电池放电过程
D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol
解析：①过程中MnO晶胞中体心的Mn2＋失去，产生空位，该过程为MnO活化过程，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0可知，Mn元素化合价一定发生变化，故A项错误；锌电池中Zn失去电子生成Zn2＋，Zn电极为负极材料，故B项错误；②过程中电池的MnO电极上嵌入Zn2＋，说明体系中有额外的Zn2＋生成，因此表示放电过程，故C项正确；MnO晶胞中棱上所含Mn的个数为12×＝3，同理Mn0.61□0.39O和ZnxMn0.61□0.39O晶胞中棱上所含Mn的个数为3，ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋的个数为2×＝1，因此Mn与Zn2＋的个数比为3∶1，由此可知ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋个数为0.61×，③过程中1 mol晶体转移电子的物质的量为0.61× mol×2≈0.41 mol，故D项错误。
答案：C
7．(2023·宣城调研)甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知该半透膜只允许K＋通过。下列有关说法错误的是( )
A.物质A是H2SO4
B.K＋经过半透膜自a极向b极迁移
C.a极电极反应为HCOO－＋2e－＋2OH－===HCO＋H2O
D.Fe3＋可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用
解析：由题图可知电池左边通入燃料HCOOH，是负极，发生氧化反应；右边通入O2，是正极，发生还原反应。铁的两种离子存在环境为酸性，且生成物为K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确；阳离子K＋由负极流向正极，B正确；a极发生氧化反应，电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，C错误；Fe3＋与Fe2＋可以进行循环，可看作是该反应的催化剂，D正确。
答案：C
8．(2024·辽宁模拟)一种新型高效低成本储能电池，采用石墨(CxPF6)、铝锂合金作为电极材料，以常规锂盐和碳酸酯溶剂为电解液，放电过程如图所示，下列说法正确的是( )
A.放电时B为负极，铝失电子
B.放电时A电极反应式为CxPF6－e－===C6＋PF
C.可使用易传导离子的固态硫化物类电解质，安全性会更高
D.充电时B接电源正极，电极反应式为LiPF6＋Liy－1Al－e－===LiyAl＋PF
解析：根据离子移动方向知，A为正极、B为负极，放电时，锂失电子，而不是铝失电子，A错误；电池反应为CxPF6＋LiyAl===Cx＋LiPF6＋Liy－1Al，放电时A电极为正极，得电子，不是失电子，电极反应式应为CxPF6＋e－===Cx＋PF，B错误；锂电池的电解质不能使用水溶液，使用的都是有机溶剂，易燃，因此电解液有由液态向固态方向转化趋势，提高安全性，C正确；充电时B为阴极，接电源的负极，得电子，电极反应式错误，D错误。
答案：C
5．选择合适的图像填空：
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间t(min)的关系是________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。
解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。(1)a中Zn减少，H2体积减小，所以A图正确。(2)由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，a的反应速率快于b，所以B图正确。(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋??CH3COOH，a中c(H＋)减小，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C图正确。
答案：(1)A (2)B (3)C
9．(1)氨不仅应用于化肥生产，也可以应用于能源领域，与氢氧燃料电池相比，氨氧燃料电池有其独特优势。某研究小组设计的氨氧燃料电池装置如图1所示，则电极1的电极反应式为______________；标准状况下，当3.36 L O2参加反应时，生成N2的物质的量为________。
图1
(2)缓冲溶液应用在某种液钒电池中能稳定电池的输出电流，该电池装置示意图如图2所示：
图2
电池的总反应为Zn＋2VOSO4＋2H2SO4ZnSO4＋V2(SO4)3＋2H2O。
已知：VOSO4和V2(SO4)3的电离方程式分别为VOSO4===VO2＋＋SO、V2(SO4)3===2V3＋＋3SO。
①放电时，B室中c(H＋)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②充电时，A室中的c(H＋)变化缓慢的原因是__________________________。
(3)为了监测空气中NOx的含量，科学家成功研制出了一种NOx传感器，其工作原理示意图如图3所示：
图3
①固体电解质中O2－移向________(填“正极”或“负极”)。
②写出NiO电极发生的电极反应式：_______________________________。
(4)Na-CO2电池可以实现对CO2的利用，该类电池放电的反应方程式为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。其工作原理如图4所示，请写出正极的反应式_________________________________________________。
图4
解析：(1)氨氧碱性燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极上氨气发生失电子的氧化反应，正极氧气发生得电子的还原反应，则电极1为负极，负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，电极2为正极，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，标准状况下，3.36 L O2物质的量为n＝＝＝0.15 mol，转移电子的物质的量n(e－)＝4n(O2)＝4×0.15 mol＝0.6 mol，则n(N2)＝n(e－)＝×0.6 mol＝0.1 mol。(2)①放电时该装置为原电池，Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，VOSO4电离产生的VO2＋得到电子，与溶液中的H＋结合产生V3＋和H2O，电极反应式为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O；反应消耗H＋，使c(H＋)减小。②在充电时，H＋通过质子交换膜从B室进入A室，A室溶液中的CH3COO－与H＋结合成CH3COOH(或CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用)，从而使c(H＋)的变化减缓。(3)①阴离子移向负极，固体电解质中O2－移向负极。②一氧化氮失去电子生成二氧化氮，1 mol一氧化氮转移2 mol电子，NiO电极上发生氧化反应，发生的电极反应式为NO－2e－＋O2－===NO2。(4)根据原电池工作原理，正极上得到电子，电解质溶液为NaClO4-四甘醇二甲醚，因此正极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===C＋2Na2CO3。
答案：(1)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 0.1 mol (2)①减小 ②充电时，H＋通过质子交换膜从B室进入A室，A室溶液中的CH3COO－与H＋结合成CH3COOH(或CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用)，从而使c(H＋)的变化减缓 (3)①负极 ②NO－2e－＋O2－===NO2 (4)3CO2＋4Na＋＋4e－===C＋2Na2CO3
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