1、新型化学电源的原理分析(1)正、负极的判断新型电池中(2)“放电”时正极、负极电极反应式的书写首先分析物质得失电子的情况。然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式较简单一极的电极反应式较复杂一极的电极反应式”的方法解决。(3)“充电”时阴极、阳极的判断首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先应分清是放电还是充电。再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳
2、离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。(2019天津高考)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极解析根据题图，左侧a极发生I2Br2e=2IBr时，发生的是还原反应，右侧b极发生Zn2e=Zn2，可以得出总反应为I2BrZn=Zn2Br2I，故b为原电池负
3、极，a为原电池正极。放电时，a极反应为I2Br2e=2IBr，A正确；放电时，由总反应可知离子数目增大，B正确；充电时，b极每增重0.65 g，被还原的Zn的物质的量为0.01 mol，则消耗0.02 mol I，C正确；充电时，a极发生氧化反应，做阳极，接电源正极，D错误。答案D(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0或1)。下列说法正确的是()A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2x=2Li1O2解析放电时
4、，O2与Li在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2与Li得电子转化为Li2O2x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li，所以总反应为：2LiO2=Li2O2x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2，D正确。答案D1已知：H2O2
5、是一种强氧化剂。MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法不正确的是()AMg电极是该电池的负极BH2O2在石墨电极上发生氧化反应C该装置能将化学能转化为电能D溶液中Cl向Mg电极移动答案B2一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中YSZ为610%Y2O3掺杂的ZrO2固体电解质，下列有关叙述正确的是()A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为O22H2O4e=4OHC电路中每转移0.1 mol电子，消耗0.28 L的CH4DO2由正极通过固体电解质YSZ迁移到负极答案D3电化学气敏传感器可用于监测
6、环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是()A溶液中OH向电极a移动B电极b上发生还原反应C负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2OD理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为34答案D解析反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH，根据得失电子守恒可知，n(NH3)n(O2)43，D错误。4中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()AB区的OH通过隔膜向a电极移动，
7、A区pH增大B图中右管中的OH通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应Cc是正极，电极上的电极反应为2H2e=H2D当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L答案B解析B区为阴极区，水电离出的H放电，OH向a电极移动，A区水电离出的OH放电，pH基本保持不变，A错误；气体Y为氢气，在c极反应：H22e2OH=2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，所以OH向c极移动，B正确，C错误；D项，没给出标准状况，错误。课时作业1热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiClKCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为P
8、bSO42Li2e=Li2SO4Pb。下列说法不正确的是()A放电过程中，Li向正极移动B常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb答案C解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO42Li2e=Li2SO4Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca2e=Ca2，故该电池总反应为PbSO4 2LiCl
9、Ca=CaCl2 Li2SO4Pb，D正确。2(2019成都七中高三期末)某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()Ab极发生氧化反应B高温下该电池效率更高C若有机物为甲烷，则该电池整个过程的总反应式为：CH42O2=CO22H2OD硫氧化菌参加的反应为：HS8e4H2O=SO9H答案C解析b是电池的正极，发生还原反应，A错误；在高温下硫酸盐还原菌、硫氧化菌会失去生理活性，因而在高温下微生物被杀死，效率更低，B错误；根据图示可知硫酸盐还原菌将SO还原为HS，a电极有机物发生氧化反应转化为CO2，若有机物为CH4，反应式为：CH48e2H2O=CO28H，硫氧化菌又将HS转化为SO
10、，b电极发生还原反应，电极反应为：O24e4H=2H2O，总反应方程式为CH42O2=CO22H2O，C正确；负极上HS在硫氧化菌作用下转化为SO，失电子，发生氧化反应，电极反应式是HS4H2O8e=SO9H，D错误。3(2019河北唐山高三期末)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法正确的是()A石墨电极反应为H22e2OH=2H2OBCO2在石墨电极上得电子CX电极材料为铁DNaCl溶液中Cl移向Y电极答案D解析左边装置是原电池，通入氢气的石墨电极是
11、负极、通入氧气的石墨电极是正极，负极反应式为H22eCO=CO2H2O，正极反应式为O24e2CO2=2CO，右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O2e=H22OH、阳极反应式为Fe2e2OH=Fe(OH)2，故A、B错误；Y电极材料为铁，则X电极材料为石墨，故C错误；Y电极是阳极，NaCl溶液中Cl移向Y电极，故D正确。4装置()为铁镍(FeNi)可充电电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是()A闭合K时，X极的电极反应式为2H2e=H2B闭合K时，A极的电极反应式为NiO22e2H
12、=Ni(OH)2C给装置()充电时，B极参与反应的物质被氧化D给装置()充电时，OH通过阴离子交换膜移向电极A答案D解析闭合K时，装置()为电解池，电极Y附近溶液先变红，说明电极Y附近有OH生成，则Y为阴极，X为阳极，故A是正极，B是负极。闭合K时，X是阳极，阳极上Cl失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为2Cl2e=Cl2，A错误；闭合K时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为OH，所以A极的电极反应式为NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，B错误；电池充电时，原来的负极B与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C错误；电池充电时，原来的正极A与外加电源
13、的正极相连作阳极，故OH通过阴离子交换膜向电极A(即阳极)移动，D正确。5(2019百师联盟高三调研)如图所示，五层膜材料常用于汽车玻璃中的电致变色系统，其工作原理是在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。已知WO3和Li4Fe4Fe(CN)63均为无色透明，LiWO3和Fe4Fe(CN)63均为蓝色。下列有关说法不正确的是()A当外电路通过1 mol电子时，通过离子导体层的Li数目为NAB为了获得较好的遮光效果，A应该接电源的负极C该电致变色系统在较长时间的使用过程中离子导体层中Li的量可保持基本不变D当B接电源正极时，离子储存层反应为：Fe4
14、Fe(CN)634Li4e=Li4Fe4Fe(CN)63答案D解析当外电路通过1 mol电子时，通过离子导体层的电量与1 mol电子的电量相同，故Li的物质的量为1 mol，故A正确；如果A接电源的负极，A为阴极，电极反应式为LiWO3e=LiWO3，WO3为无色透明，LiWO3为蓝色，获得较好的遮光效果，故B正确；电致变色系统在较长时间的使用过程中阳极生成的锂离子和阴极消耗的锂离子的量相同，Li的量可保持基本不变，故C正确；B接电源正极，B电极为阳极，电极反应式为Li4Fe4Fe(CN)634e=4LiFe4Fe(CN)63，故D错误。6(2019泉州质检)锂空气电池是一种新型的二次电池，其
15、放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A电解质溶液中，Li由多孔电极迁移向锂电极B该电池放电时，负极发生了还原反应C充电时，电池正极的反应式为Li2O22e=2LiO2D电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等答案C解析由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li由锂电极迁移向多孔电极，A错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O22e=2LiO2，C正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D错误。7(2019北京海淀高三期末)科学
16、家很早就提出锂空气电池的概念，它直接使用金属锂作电极，从空气中获得O2，和以LiFePO4作电极的锂离子电池相比，增大了电池的能量密度(指标之一是单位质量电池所储存的能量)。下图是某种锂空气电池的装置示意图，放电时，下列说法不正确的是()A金属锂为负极B若隔膜被腐蚀破损，不会影响该电池正常使用C多孔碳电极上发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHD锂空气电池能量密度大的原因之一是转移等量电子时，金属锂比LiFePO4质量小答案B解析锂是活泼金属，能与水发生反应，隔膜被腐蚀破损后，锂与水反应，影响该电池正常使用，故B错误。8(2019广东汕头高三期末)我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用
17、如图装置可实现：H2SO2H2O2S。已知甲池中有如下的转化：下列说法错误的是()A该装置可将光能转化为电能和化学能B该装置工作时，溶液中的H从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池C甲池碳棒上发生电极反应：AQ2H2e=H2AQD乙池处发生反应：H2SI=3IS2H答案B解析该装置是原电池装置，根据图中信息知是将光能转化为电能和化学能的装置，A正确；原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，B错误；甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ2H2e=H2AQ，C正确；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I得电子生成I，发生的反应为H2SI=3IS2H，D正确。9(20
18、19洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是()A放电时，负极反应为3NaBr2e=NaBr32NaB充电时，阳极反应为2Na2S22e=Na2S42NaC放电时，Na经过离子交换膜由b池移向a池D用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4答案C解析放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S22e=Na2S42Na，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr2e=NaBr32Na，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。