第一部分 题型15　新型化学电源（含解析）2024高考化学二轮复习

这是一份第一部分 题型15　新型化学电源（含解析）2024高考化学二轮复习，共25页。试卷主要包含了一种全氢电池的工作原理如图所示，某液流电池工作原理如图等内容，欢迎下载使用。
1．一种全氢电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．X极为全氢电池的正极
B．该电池将化学能转化成电能
C．电极Y的电极反应式为2HClO4－2e－===H2↑＋2ClOeq \\al(－,4)
D．反应一段时间后左室c(NaClO4)增大
2．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq \\al(2－,4)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SOeq \\al(2－,4)通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)eq \\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O
3．(2023·湖南衡阳联考二模)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－===2Oeq \\al(－,x)
C．充电时，每转移1 ml e－，N电极减轻23 g
D．该电池的比能量比锂离子电池低
4．(2023·辽宁辽阳一模)染料敏化电池展现出广阔的应用前景，某染料敏化电池如图所示(已知：1个光子理论上可以转化为1个电子)。下列说法错误的是( )
A．Pt电极为该电池的正极
B．该电池实现了太阳能转化为电能
C．该电池工作一段时间后需补充Ieq \\al(－,3)
D．若用该电池电解水，当光电转化效率为5%时，每分钟该电池接收0.01 ml光子，电解效率为80%，则10分钟后消耗的水的质量为0.036 g
5．随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充、放电总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq \(,\s\up16(充电),\s\d6(放电))VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是( )
A．放电时，电极A的电势比B的高
B．放电时，正极的电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O
C．在220 V电压下，用恒定的1 A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 ×105 J
D．充电时，H＋由A极室通过质子交换膜向B极室迁移
6．(2023·湖南长沙联考二模)某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确的是( )
A．③区电极电势Cu高于Fe
B．①区Fe电极和③区Fe电极的电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋
C．②区Zn电极和④区Cu电极的电极反应均为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．②区Fe电极和④区Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，均会出现蓝色沉淀
7．某液流电池工作原理如图。充电过程中，阳极会发生如下副反应：2Mn3＋＋2H2O===Mn2＋＋MnO2↓＋4H＋，加入少量Br－可将MnO2还原为Mn2＋，提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是( )
A．放电时，Cd电极为负极，发生还原反应
B．放电时，Cd2＋通过质子交换膜，向石墨电极移动
C．加入少量Br－后，经多次充放电，正极可能会发生3个以上不同的还原反应
D．加入少量Br－后，充电时，阳极生成Mn3＋和阴极生成Cd的物质的量之比为2∶1
8．(2023·天津河西一模)目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如图所示，放电时电子由B极沿导线向A极移动，电解质溶液含硫酸。下列说法正确的是( )
A．基态原子钒的价层电子排布式为4s2
B．放电时H＋由B极经离子交换膜向A极移动
C．充电时电池V2＋被氧化为V3＋
D．充电时A极反应为VOeq \\al(＋,2)＋e－===VO2＋
9．(2022·湖南卷)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下，下列说法错误的是( B )
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
10．(2023·江苏南京统考一模)如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是( )
A．N极为负极，发生氧化反应
B．电池工作时，N极附近溶液pH减小
C．M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋
D．处理0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)时，有1.4 ml H＋从交换膜左侧向右侧迁移
11．一种稳定且具有低成本、高效益的碱性混合多硫化物空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜
B．充电时的总反应为4OH－＋2Seq \\al(2－,4)===4Seq \\al(2－,2)＋O2↑＋2H2O
C．放电时，左侧贮液室中含Seq \\al(2－,4)的多硫电解质减少
D．放电时，外电路通过2 ml电子，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 ml
12．一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以处理含CH3COO－的废水，装置如图(模拟海水由NaCl溶液替代)。下列说法正确的是( )
A．b极为负极，发生氧化反应
B．隔膜Ⅰ为阳离子交换膜
C．a极电极反应为CH3COO－＋8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．理论上除去模拟海水中的NaCl 351 g，可得1.5 ml CO2
13．(2023·四川巴中一模)锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si­C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2＋2LixSi xLi2O2＋2Si，下列说法错误的是( )
A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14 g时，电解液中转移1 ml Li＋
C．充电和放电过程，电解液中Li＋浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2－2e－===O2↑＋2Li＋
14．(2023·广东深圳一模)一种可充电锌－空气电池放电时的工作原理如图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，并存在[Zn(H2O)6]2＋[Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋。下列说法正确的是( )
A．放电时，Ⅰ室溶液pH增大
B．放电时，该装置Ⅱ室可实现海水淡化
C．充电时，Zn电极反应为Zn＋6H2O－2e－===[Zn(H2O)6]2＋
D．充电时，每生成1 ml O2，Ⅲ室溶液质量理论上减少32 g
15．浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是( )
A．电极a应与Ag(Ⅱ)相连
B．电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C．电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4 g NaH2PO4
题型15 新型化学电源
1．一种全氢电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( B )
A．X极为全氢电池的正极
B．该电池将化学能转化成电能
C．电极Y的电极反应式为2HClO4－2e－===H2↑＋2ClOeq \\al(－,4)
D．反应一段时间后左室c(NaClO4)增大
解析 由工作原理图可知，X电极上氢气失电子与氢氧根离子结合生成水，发生了氧化反应，为负极，电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，Y电极为正极，发生了还原反应，电极反应是2H＋＋2e－===H2，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子由负极经过导线进入正极，据此解答该题。由上述分析可知，A、C错误；该装置为原电池，将化学能转化成电能，B正确；该电池工作时，左室中的Na＋通过阳离子交换膜迁移到右室，一段时间后，右室c(NaClO4)增大，D错误。
2．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq \\al(2－,4)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是( A )
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SOeq \\al(2－,4)通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)eq \\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O
解析 MnO2电极为正极，Zn电极为负极，电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，A项错误；Ⅰ区中的SOeq \\al(2－,4)通过隔膜向Ⅱ区迁移，B项正确；MnO2电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C项正确；根据正、负两极的电极反应式可得电池总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)eq \\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O，D项正确。
3．(2023·湖南衡阳联考二模)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( D )
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－===2Oeq \\al(－,x)
C．充电时，每转移1 ml 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，B错误；充电时，N电极的电极反应为2NaOx－2e－===2Na＋＋xO2，每转移1 ml e－，失重(23＋16x) g，C错误；比能量指的是单位质量输出电能的多少，m g Li转移eq \f(m,7) ml电子，m g Na转移eq \f(m,23) ml电子，因此相同质量的锂离子电池比钠离子电池比能量高，D正确。
4．(2023·辽宁辽阳一模)染料敏化电池展现出广阔的应用前景，某染料敏化电池如图所示(已知：1个光子理论上可以转化为1个电子)。下列说法错误的是( C )
A．Pt电极为该电池的正极
B．该电池实现了太阳能转化为电能
C．该电池工作一段时间后需补充Ieq \\al(－,3)
D．若用该电池电解水，当光电转化效率为5%时，每分钟该电池接收0.01 ml光子，电解效率为80%，则10分钟后消耗的水的质量为0.036 g
解析 由图中信息可知，电子由TiO2光敏电极经导线流入Pt电极，Pt电极作正极，故A正确；该电池实现了光子转化为电子，将太阳能转化为电能，故B正确；Ieq \\al(－,3)在Pt电极上发生反应：Ieq \\al(－,3)＋2e－===3I－，I－在TiO2光敏电极上发生反应：3I－－2e－===Ieq \\al(－,3)，因此不需要补充Ieq \\al(－,3)，故C错误；该电池每分钟接受0.01 ml光子，实际转化成的电子的物质的量为0.000 5 ml，结合电解效率可知参与电解过程的电子的物质的量为0.000 5×80%＝0.000 4 ml，则10分钟转移电子0.004 ml，每电解1 ml水消耗2 ml电子，则转移0.004 ml电子消耗水的物质的量为0.002 ml，水的质量为0.002 ml×18 g·ml－1＝0.036 g，故D正确。
5．随着中国双碳决策部署的有序推进，绿电发电规模逐年提升，为适应未来绿电长时储能需求，我国企业开始于2022年利用“全钒液流电池”布局大型储能基地。电池的充、放电总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq \(,\s\up16(充电),\s\d6(放电))VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，下图为全钒液流电池工作原理示意图。下列说法错误的是( C )
A．放电时，电极A的电势比B的高
B．放电时，正极的电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O
C．在220 V电压下，用恒定的1 A电流充电1小时，电池中增加的化学能为7.92 ×105 J
D．充电时，H＋由A极室通过质子交换膜向B极室迁移
解析 电池的充、放电总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2Oeq \(,\s\up16(充电),\s\d6(放电))VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋，由题图可知，放电时A极室VOeq \\al(＋,2)转化为VO2＋，得到电子，则A电极为正极，B极室V2＋转化为V3＋，失去电子，则B电极为负极，故充电时A电极为阳极，B电极为阴极。由以上分析可知，放电时电极A为正极，电极B为负极，则电极A的电势比B的高，A正确；根据总反应式可知，放电时正极的电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，B正确；充电过程中，电能不会完全转化为化学能，则无法计算，C错误；充电时电极A为阳极，电极B为阴极，则H＋由A极室通过质子交换膜向B极室迁移，D正确。
6．(2023·湖南长沙联考二模)某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确的是( B )
A．③区电极电势Cu高于Fe
B．①区Fe电极和③区Fe电极的电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋
C．②区Zn电极和④区Cu电极的电极反应均为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．②区Fe电极和④区Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，均会出现蓝色沉淀
解析 由题图可知，①区和③区为原电池，②区和④区构成电解池，①区中锌为负极、铁为正极，③区中铁为负极、铜为正极，②区中与直流电源正极相连的铁为电解池的阳极、锌为阴极，④区中与直流电源正极相连的铁为电解池的阳极、铜为阴极。由分析可知，③区中铁为负极、铜为正极，则③区电极电势正极铜高于负极铁，故A正确；①区中铁为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B错误；②区锌电极和④区铜电极均为电解池的阴极，电极反应式均为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C正确；②区铁电极和④区铁电极均为电解池的阳极，电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，放电生成的亚铁离子均能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故D正确。
7．某液流电池工作原理如图。充电过程中，阳极会发生如下副反应：2Mn3＋＋2H2O===Mn2＋＋MnO2↓＋4H＋，加入少量Br－可将MnO2还原为Mn2＋，提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是( C )
A．放电时，Cd电极为负极，发生还原反应
B．放电时，Cd2＋通过质子交换膜，向石墨电极移动
C．加入少量Br－后，经多次充放电，正极可能会发生3个以上不同的还原反应
D．加入少量Br－后，充电时，阳极生成Mn3＋和阴极生成Cd的物质的量之比为2∶1
解析 放电时，Cd失电子作负极，化合价升高，发生氧化反应，A错误；质子交换膜只允许氢离子通过，Cd2＋不能通过质子交换膜，B错误；加入溴离子后经多次充放电，正极可能发生Mn3＋在正极放电、自身歧化的还原反应，可能发生溴离子还原二氧化锰的反应，生成的溴单质也可能发生还原反应，C正确；由得失电子守恒可知，若无其他反应的干扰，充电时二者物质的量之比为2∶1，但是由于溴离子等的干扰，则二者物质的量之比不一定为2∶1，D错误。
8．(2023·天津河西一模)目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如图所示，放电时电子由B极沿导线向A极移动，电解质溶液含硫酸。下列说法正确的是( B )
A．基态原子钒的价层电子排布式为4s2
B．放电时H＋由B极经离子交换膜向A极移动
C．充电时电池V2＋被氧化为V3＋
D．充电时A极反应为VOeq \\al(＋,2)＋e－===VO2＋
解析 由题干信息可知，放电时电子由B极沿导线向A极移动，故B极为负极，A极为正极，电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，B极为阴极，发生还原反应，V3＋转化为V2＋，A极为阳极，电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VOeq \\al(＋,2)＋2H＋，据此作答。V为23号元素，其电子排布式为[Ar]3d34s2，其价电子排布式为3d34s2，A项错误；原电池(放电时)中，离子的移动方向：带正电的离子移向正极，带负电的离子移向负极，所以H＋由B极经离子交换膜移向A极，B项正确；由上述分析可知，C、D项错误。
9．(2022·湖南卷)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下，下列说法错误的是( B )
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 电池分析：
海水中含有大量的电解质，A项正确；Li是活泼金属，作负极，则N极是正极，正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电，B项错误；由于Li易与水反应，故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能，同时为形成闭合回路，也应具有传导离子的功能，C项正确；该电池属于一次电池，D项正确。
10．(2023·江苏南京统考一模)如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是( C )
A．N极为负极，发生氧化反应
B．电池工作时，N极附近溶液pH减小
C．M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋
D．处理0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)时，有1.4 ml H＋从交换膜左侧向右侧迁移
解析 由题图可知，有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则M为负极；重铬酸根离子得到电子发生还原反应，则N为正极。由分析可知，M极为负极，发生氧化反应，N为正极，A错误；电池工作时，重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成Cr3＋，电极反应为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，N极附近消耗氢离子，溶液pH变大，B错误；有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极发生的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋，C正确；根据得失电子守恒可知，4nCr2Oeq \\al(2－,7)～24ne－～(C6H10O5)n～24nH＋，则处理0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)时，有0.6 ml H＋从交换膜左侧向右侧迁移，D错误。
11．一种稳定且具有低成本、高效益的碱性混合多硫化物空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是( B )
A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜
B．充电时的总反应为4OH－＋2Seq \\al(2－,4)===4Seq \\al(2－,2)＋O2↑＋2H2O
C．放电时，左侧贮液室中含Seq \\al(2－,4)的多硫电解质减少
D．放电时，外电路通过2 ml电子，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 ml
解析 放电过程中Ⅰ室发生氧化反应，钠离子通过膜a交换到Ⅱ室，膜a为阳离子膜，膜b为阴离子膜，故A错误。充电时，氢氧根离子被氧化得到氧气，Seq \\al(2－,4)被还原为Seq \\al(2－,2)，总反应为4OH－＋2Seq \\al(2－,4)===4Seq \\al(2－,2)＋O2↑＋2H2O，故B正确。放电时，Seq \\al(2－,2)转化为Seq \\al(2－,4)，所以含Seq \\al(2－,4)的多硫电解质增加，故C错误。放电时，氧气和水反应产生氢氧根离子，所以NaOH增加，故D错误。
12．一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以处理含CH3COO－的废水，装置如图(模拟海水由NaCl溶液替代)。下列说法正确的是( D )
A．b极为负极，发生氧化反应
B．隔膜Ⅰ为阳离子交换膜
C．a极电极反应为CH3COO－＋8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．理论上除去模拟海水中的NaCl 351 g，可得1.5 ml CO2
解析 由题图可知，CH3COO－在a极附近转化成CO2，其中碳元素化合价升高，发生氧化反应，所以a极为负极，则b极为正极。b极为正极，发生还原反应，A项错误；原电池中，阴离子移向负极，所以Cl－通过隔膜Ⅰ进入左室，隔膜Ⅰ为阴离子交换膜，B项错误；负极附近CH3COO－失电子被氧化生成CO2和H＋，正确的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，C项错误；当电路中转移1 ml电子时，根据电荷守恒可知，海水中有1 ml Cl－移向负极，同时有1 ml Na＋移向正极，即除去1 ml NaCl，根据负极反应式可知，每消耗1 ml CH3COO－时转移8 ml电子，生成2 ml二氧化碳，理论上除去模拟海水中的NaCl 351 g，即n(NaCl)＝eq \f(mNaCl,MNaCl)＝eq \f(351 g,58.5 g/ml)＝6 ml，转移6 ml电子，可得eq \f(6 ml,8 ml)×2 ml＝1.5 ml CO2，D项正确。
13．(2023·四川巴中一模)锂离子电池应用广泛，某课题组使用纳米Si­C复合颗粒直接与锂接触，形成LixSi，将锂盐溶于三乙二醇二甲醚作为电解液，与O2/C电极匹配组成如图所示原电池。该电池的总反应为xO2＋2LixSieq \(,\s\up16(放电),\s\d6(充电))xLi2O2＋2Si，下列说法错误的是( B )
A．该电池放电时，a为负极
B．放电时，当负极质量减少14 g时，电解液中转移1 ml Li＋
C．充电和放电过程，电解液中Li＋浓度都不会改变
D．电池充电时，阳极的电极反应为Li2O2－2e－===O2↑＋2Li＋
解析 该电池放电时LixSi在负极失电子，电极反应为LixSi－xe－===xLi＋＋Si，正极反应为O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2，充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，阴极反应为Si＋xe－＋xLi＋===LixSi。该电池放电时，阳离子向正极移动，Li＋向b电极移动，则b为正极，a为负极，A正确；放电时LixSi在负极失电子，电极反应为LixSi－xe－===xLi＋＋Si，负极质量减少14 g时，电解液中转移2 ml Li＋，B错误；充电和放电过程中，Li＋从一个电极转移到另一个电极，电解液中Li＋的浓度不变，C正确；电池充电时Li2O2在阳极失电子，电极反应为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，D正确。
14．(2023·广东深圳一模)一种可充电锌－空气电池放电时的工作原理如图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，并存在[Zn(H2O)6]2＋[Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋。下列说法正确的是( B )
A．放电时，Ⅰ室溶液pH增大
B．放电时，该装置Ⅱ室可实现海水淡化
C．充电时，Zn电极反应为Zn＋6H2O－2e－===[Zn(H2O)6]2＋
D．充电时，每生成1 ml O2，Ⅲ室溶液质量理论上减少32 g
解析 原电池中通入O2的一极是正极，则Pt/C电极是正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，Zn电极为负极，已知Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，电极反应式为Zn＋6H2O－2e－===[Zn(H2O)6]2＋，以此解答。由分析可知，Zn电极为负极，电极反应式为Zn＋6H2O－2e－===[Zn(H2O)6]2＋，[Zn(H2O)6]2＋浓度增大，平衡[Zn(H2O)6]2＋[Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋正向移动，H＋浓度增大，Ⅰ室溶液pH减小，故A错误；放电时，该装置Ⅱ室中Na＋通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅰ室，可实现海水淡化，故B正确；放电时，Zn电极反应为Zn＋6H2O－2e－===[Zn(H2O)6]2＋，则充电时，Zn电极反应为[Zn(H2O)6]2＋＋2e－===Zn＋6H2O，故C错误；充电时，Ⅲ室为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，每生成1 ml O2转移4 ml电子，同时有4 ml Na＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室溶液质量理论上减少32 g＋4 ml×23 g/ml＝124 g，故D错误。
15．浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是( D )
A．电极a应与Ag(Ⅱ)相连
B．电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C．电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4 g NaH2PO4
解析 浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，则Ag(Ⅰ)为负极，Ag(Ⅱ)为正极。电渗析法制备磷酸二氢钠，左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，则电极a为阳极，电极b为阴极，电极a应与Ag(Ⅱ)相连，故A正确。左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，膜b为阳离子交换膜，故B正确。阳极中的水失电子生成氧气和氢离子，氢离子通过膜a进入中间室，消耗水，硫酸的浓度增大；阴极水得电子生成氢气和氢氧根离子，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，NaOH的浓度增大，故C正确。电池从开始到停止放电时，浓差电池两边AgNO3浓度相等，所以正极析出0.02 ml银，电路中转移0.02 ml电子，电渗析装置生成0.01 ml NaH2PO4，质量为1.2 g，故D错误。