03 考向3 二次电池及多池串联装置（附答案解析）-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用）

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二次电池及多池串联装置
【研析真题•明方向】
1．(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
2．(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na+＋2e－＝Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　)

A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
3．(2022·辽宁卷)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－＝NaTi2(PO4)3＋2Na+
B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
4．(2022·山东卷)(多选)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2 ，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2 (s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是(　　)

A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋2H2O＝Li+＋Co2+＋4H2O
D．若甲室Co2+减少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
5．(2021·湖南卷)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示，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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
6．(2021·浙江卷1月选考)镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是(　　)

A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
【重温知识•固基础】
1．充电(可逆)电池解题模型
关系图示

解题模型
例：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4

规律
①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应
②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式
③二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正
④放电总反应和充电总反应在形式上互逆 (但不是可逆反应)
2．常见充电(可逆)及电极反应书写
锂离子电池
总反应
Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x<1)
负极
LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极
Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
阴极
xLi＋＋xe－＋C6===LixC6
阳极
LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
全钒液流电池
总反应
VO＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
负极
V2＋－e－===V3＋
正极
VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
阴极
V3＋＋e－===V2＋
阳极
VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋
高铁电池
总反应
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
负极
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
正极
FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
阴极
Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－
阳极
Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O
镍镉电池
总反应
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
负极
Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
正极
NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
阴极
Cd(OH)2＋2e－===Cd＋2OH－
阳极
Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

【题型突破•查漏缺】
1．中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池，可充放电。其放电时工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．二硫化钼/碳纳米复合材料为该电池的负极材料
B．放电时正极的反应式为Cn(PF6)x＋xe－===xPF＋Cn
C．充电时阴极的电极反应式为MoS2­C＋xNa＋＋xe－===NaxMoS2­C
D．充电时石墨端铝箔连接外接电源的负极
2．我国科学家研发了一种K­CO2二次电池，电池总反应为：4KSn＋3CO22K2CO3＋C＋4Sn。下列说法错误的是(　　)

A．充电时，a电极为阴极 B．充电时，电路中每转移1 mol e－，b电极质量减少12 g
C．放电时，电子由a极经过外电路流向b极 D．放电时，a电极发生的电极反应为KSn－e－===K＋＋Sn
3．我国科学家在液流电池研究方面取得新进展。一种硫/碘体系(K2S2/KI)的液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．放电时电池右侧电极为负极，发生氧化反应 B．放电时，电池左侧的电极反应为S＋2e－===2S2－
C．充电时，电池的总反应为3I－＋S===I＋2S2－ D．充电时，电解质溶液中K＋经交换膜向右侧移动
4．我国成功研发一种新型铝－石墨双离子电池，这种新型电池采用石墨、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。电池总反应为Cx(PF6)＋LiAlxC＋PF＋Li＋＋Al。该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时，B极的电极反应为LiAl－e－===Li＋＋Al
B．Li2SO4溶液可作该电池的电解质溶液
C．充电时A极的电极反应式为xC＋PF－e－===Cx(PF6)
D．该电池放电时，若电路中通过0.01 mol电子，B电极减重0.07 g
5．我国科学家发明了一种“可固氮”的镁氮二次电池，其装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)


A．固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiClMgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
6．我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时B电极反应式为I2＋2e－===2I－ B．放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜 D．充电时，A极增重65 g时，C区增加离子数为4NA
7．2020年，中国科学院在钠离子电池的研究上取得新突破，其应用领域广、安全性能好，在未来有巨大市场前景。某水系钠离子二次电池总反应为2NaFePO4F＋Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F＋NaTi2(PO4)3，下列说法正确的是(　　)

A．放电时，溶液中的Na＋移向a极
B．放电时，Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋
C．充电时，Na2FePO4F发生还原反应
D．充电时，电路中通过1 mol e－时，b极增重46 g
8．已知某种二次锂离子电池工作时反应为LixCn＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋nC。电池如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．放电时，碳材料极失去电子，发生氧化反应，电子经外电路，Li＋经内电路同时移向正极
B．放电时正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2　
C．充电时， Li＋从负极脱出，又嵌入正极
D．锂离子二次电池正、负极之间充、放电时发生传输 Li＋的反应，少有副反应
9．包覆纳米硅复合材料(GSSi)的可充电石墨烯电池工作原理如图所示。放电时，GS－Si包覆石墨烯电极上的物质变化为C6LiC6Li1－x；多元含锂过渡金属氧化物电极上的物质变化为Li1－xMO2LiMO2，下列说法错误的是(　　)

A．放电时，胶状聚合物电解质和固体电解质的作用均为传导离子，构成闭合回路
B．若放电前两个电极质量相等，转移0.1 mol电子后两个电极质量相差0.7 g
C．充电时，与正极连接的电极反应为LiMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋
D．为保护电池，GSSi包覆石墨烯的电极反应不能进行至C6Li－e－===C6＋Li＋
10．我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池，其工作原理示意图如图。已知电池反应：Na1－xMnO2＋NaxCnNaMnO2＋nC。下列说法正确的是(　　)

A．电池放电过程中，NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势
B．电池放电时，正极可发生反应：Na1－xMnO2＋xNa＋＋xe－===NaMnO2
C．电池充电时，外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极
D．电池充电时，Na＋由石墨烯/Al电极移向NaMnO2/Al电极
11．H2S转化是环保和资源利用的研究课题。将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚(CH3OCH3)－空气燃料电池。下列推断正确的是(　　)

A．Y极充入二甲醚 B．电子移动方向：X→W→溶液→Z→Y
C．电解后，乙装置右池中c(NaOH)减小 D．Z极反应式为S2－－2e－===S
12．将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1 A，通电10 min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2 A，继续通电10 min，结束实验。下列有关说法正确的是(　　)

A．葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应
B．在该电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2 L
C．电池工作20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2∶1
D．电池工作15 min时，乙装置中铜棒的质量与起始通电前相等
【题型特训•练高分】
1．如图是新型镁锂双离子二次电池，下列关于该电池的说法不正确的是(　　)

A．放电时，Li＋由左向右移动
B．放电时，正极的电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
C．充电时，外加电源的正极与X相连
D．充电时，导线上每通过1 mol e－，左室溶液质量减轻5 g
2．石墨烯基材料被看作是前景深远的高性能电极材料，能大幅度提升锂离子电池的充放电速度。某公司研发的石墨烯基锂离子电池的结构示意图如图所示，已知电池总反应为Li1－xFePO4·C60＋LixC60===LiFePO4·C60＋C60(x<1)，下列关于该电池的说法错误的是(　　)

A．石墨烯基锂离子电池的防燃爆电解液可能是LiCl溶液
B．放电时，若转移1 mol电子，涂层金属锂带负极的质量减少7 g
C．充电时，阳极的电极反应式为LiFePO4·C60－xe－===Li1－xFePO4·C60＋xLi＋
D．石墨烯在该电池中有助于电子和离子的传导
3．我国科学家使用更为稳定且不生长枝晶的KSn合金作负极，结合羧酸根官能化的碳纳米管(MWCNTs－COOH)作正极，实现了高循环稳定性、低过电位的钾－二氧化碳二次电池，装置如图所示，电池的总反应为4KSn＋3CO22K2CO3＋C＋4Sn。下列说法错误的是(　　)

A．放电时吸收CO2，充电时释放CO2
B．充电时，K＋向负极移动
C．放电时，正极反应为4K＋＋3CO2＋4e－===2K2CO3＋C
D．充电时，阳极反应为K＋＋Sn＋e－===KSn
4．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LiCoO2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a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li1－xCoO2＋LixSiLiCoO2＋Si
5．我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如下图所示)。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。下列说法错误的是(　　)

A．制氢时，溶液中K＋向Pt电极移动
B．制氢时，X电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
C．供电时，Zn电极附近溶液的pH降低
D．供电时，装置中的总反应为Zn＋2H2O===Zn(OH)2＋H2↑
6．催化剂TAPP－Mn(Ⅱ)的应用，使Li－CO2电池的研究取得了新的进展。Li－CO2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．Li－CO2电池可使用有机电解液
B．充电时，Li+由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为:3CO2＋4e－＋4Li+===2Li2CO3
D．*LiCO2、*CO、*Li2CO3和C都是正极反应的中间产物
7．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。如图为镍氢电池构造示意图(氢化物电极为储氢金属，可看做H2直接参加反应)。下列说法正确的是(　　)

A．充电时阴极区电解质溶液pH降低 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应 D．在使用过程中此电池要不断补充水
8．某电池研究员使用锂磺酰氯(LiSO2Cl2)电池作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li＋SO2Cl2===2LiCl＋SO2↑。下列说法错误的是(　　)

A．电池中C电极的电极反应式为SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
B．电池的e极连接电解池的h极
C．膜a是阳离子交换膜，膜c是阴离子交换膜
D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
9．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
10．科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是(　　)

A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－溶度升高
11．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．充电时，a电极接外电源正极
B．放电时，b电极发生氧化反应
C．充电时，阳极反应为2I－＋Br－－2e－===I2Br－
D．放电时，每消耗0.65 g锌，溶液中离子总数增加0.02NA
12．锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)
A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
13．一种以二硒化钒(VSe2)、金属锌为电极材料的可充电电池(如图所示)具有超薄、高能、柔性、廉价等特点，放电时电池总反应为VSe2＋xZn===ZnxVSe2，下列说法错误的是(　　)

A．充电时，Zn极接外接电源的负极
B．放电时，VSe2极的电极反应为VSe2＋xZn2＋＋2xe－===ZnxVSe2
C．电池中的离子交换膜为阴离子交换膜
D．充电时，电路中转移0.2 mol 电子，Zn极质量增加6.5 g
14．有机物液流电池因其电化学性能可调控等优点而备受关注。南京大学研究团队设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电池(图1)。该电池在充电过程中，聚对苯二酚(图2)被氧化，下列说法错误的是(　　)

A．放电时，电子由b电极流向a电极
B．充电时，a电极附近的pH增大
C．电池中间的隔膜为特殊尺寸半透膜，目的是阻止正负极物质的交叉污染
D．放电时，b电极的电极反应方程式为　－4ne－===＋4nH＋
15．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图所示。电池总反应为：MnO2＋Zn＋(1＋)H2O＋ZnSO4MnOOH＋ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O。下列说法中，正确的是(　　)

A．放电时，Zn2＋移向Zn膜
B．充电时，含有Zn膜的碳纳米管纤维一端连接外电源正极
C．放电时，电池的正极反应式为：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
D．放电时，电子由锌膜表面经有机高聚物至MnO2膜表面
16．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为
Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)
A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6
C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
【二次电池及多池串联装置】答案
【研析真题•明方向】
1．C。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Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。【详解】A．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；B．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；C．放电时，金属Li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；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
2．C。解析：A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。
3．A。解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－＝NaTi2(PO4)3＋2Na+，正极反应：Cl2＋2e－＝2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，由此解析。A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－＝NaTi2(PO4)3＋2Na+，故A正确；B． 放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C． 放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－＝2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；D． 充电过程中，阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误；故选A。
4．BD。解析：由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；B．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8 e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室Co2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；故合理选项是BD。
5．B。解析：在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。
6．C。解析：断开K2、合上K1，发生的是原电池反应，所以能量转化形式为化学能→电能，A说法正确；断开K1、合上K2，发生的是电解池反应，电极A与电源负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，B说法正确；当发生电解反应时，电极B是阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiOOH＋2H2O，根据电极反应式可知溶液中KOH浓度降低，C说法错误；根据题给装置图中物质的变化过程可得总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，D说法正确。
【题型突破•查漏缺】
1．D。解析：原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，由图中信息可知，钠离子向铝箔石墨电极移动，故铝箔石墨电极为正极，二硫化钼/碳纳米复合材料为负极，故A正确；由装置图可知放电时正极产生PF，电极反应为Cn(PF6)x＋xe－===xPF＋Cn，故B正确；充电时原电池的负极接电源的负极，作阴极，发生的反应为MoS2­C＋xNa＋＋xe－===NaxMoS2­C，故C正确；充电时原电池的正极接电源的正极，作阳极，石墨端铝箔连接外接电源的正极，故D错误。
2．B。解析：放电时，K＋由a极向b极移动，说明a极为负极，b极为正极，则充电时，a极为阴极，b极为阳极，A项正确；充电时，发生反应：2K2CO3＋C＋4Sn===4KSn＋3CO2↑，b极为阳极，发生氧化反应：2CO＋C－4e－===3CO2↑，则电路中每转移1 mol e－，b极质量减少3 g，B项错误；放电时，电子从负极(a极)经过外电路流向正极(b极)，C项正确；放电时的总反应为4KSn＋3CO2===2K2CO3＋C＋4Sn，负极发生失电子的氧化反应：KSn－e－===K＋＋Sn，D项正确。
3．C。解析：A项，根据题图可知，放电时右侧电极上I得到电子，发生还原反应：I＋2e－===3I－，则右侧电极为正极，错误；B项，放电时左侧电极上S2－失去电子，发生氧化反应：2S2－－2e－===S，错误；C项，放电时电池总反应为I＋2S2－===3I－＋S，则充电时电池总反应为3I－＋S===I＋2S2－，正确；D项，充电时，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，电解质溶液中K＋经交换膜向阴极(左侧)移动，错误。
4．B。解析：选B　电池总反应为Cx(PF6)＋LiAlxC＋PF＋Li＋＋Al，放电时锂离子向A极移动， 则A极为正极，B极为负极。负极上LiAl失电子发生氧化反应，电极反应为LiAl－e－===Li＋＋Al，故A正确；锂铝合金会与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以该电池的电解质溶液不能使用任何水溶液，故B错误；充电时A极为阳极，电极反应式为xC＋PF－e－===Cx(PF6)，故C正确；该电池放电时，若电路中通过0.01 mol电子，则B极有0.01 mol Li失去电子变成Li＋，B电极减重0.07 g，故D正确。
5．C。解析：A项，固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2＋，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3－，与熔融电解质中镁离子反应生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，正确；B项，脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑，正确；C项，固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，错误；D项，无水LiClMgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，正确。
6．C。解析：放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应式为I2＋2e－===2I－，A正确；放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；离子交换膜是防止正负极I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2＋、正电荷增加，正极区生成I－、负电荷增加，所以Cl－通过M膜进入负极区，K＋通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，A极增重65 g转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4NA，D正确。
7．B。解析：由电池总反应知，放电时，NaFePO4F转化为Na2FePO4F，Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，发生还原反应，故b极为正极，Na3Ti2(PO4)3转化为NaTi2(PO4)3，Ti元素化合价由＋3价升高到＋4价，发生氧化反应，故a极为负极。由分析知，a极为负极，b极为正极，放电时，Na＋移向正极，即b极，A错误；由分析知，放电时，Na3Ti2(PO4)3转化为NaTi2(PO4)3，对应电极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，B正确；充电时，Na2FePO4F转化为NaFePO4F，Fe元素由＋2价升高到＋3价，发生氧化反应，C错误；充电时，b极Na2FePO4F转化为NaFePO4F，对应电极反应为Na2FePO4F－e－===NaFePO4F＋Na＋，1 mol 电子转移时，b电极失去1 mol Na＋，故电极质量减小23 g，D错误。
8．C。解析：放电时的反应为LixCn＋Li1－xCoO2 === LiCoO2＋nC，Co元素的化合价降低，Li元素的化合价升高，原电池中负极发生氧化反应，反应式为LixCn－xe－===xLi＋＋nC，正极发生还原反应，反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，再由放电时的反应分析充电时的反应。A项，放电时，碳材料极为负极，发生氧化反应，电子经外电路，Li＋经内电路同时移向正极，正确；B项，由分析可知，Co元素的化合价降低，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，正确；C项，充电时，Li＋应从正极脱出，嵌入阴极，错误；D项，由上述正负极反应可知，锂离子二次电池正、负极之间充放电时发生传输 Li＋的反应，少有副反应，正确。
9．B。解析：放电时，电池内电路由胶状聚合物电解质、隔膜、固体电解质构成，胶状聚合物电解质和固体电解质的作用均为传导Li＋，构成闭合回路，A正确；由电极反应可知，放电时，转移0.1 mol电子后，负极材料减少0.1 mol Li＋，正极材料增加0.1 mol Li＋，因此转移0.1 mol电子后两个电极质量相差0.1 mol×2×7 g·mol－1＝1.4 g，B错误；放电时，正极反应式为xLi＋＋xe－＋Li1－xMO2===LiMO2，则充电时，与正极连接的电极反应式为LiMO2－xe－===Lil－xMO2＋xLi＋，C正确；若GSSi包覆石墨烯的电极反应进行至C6Li－e－===C6＋Li＋，石墨烯电极会被氧化，损伤电极，因此为保护电池，GSSi包覆石墨烯的电极反应不能进行至C6Li－e－===C6＋Li＋，D正确。
10．B。解析：根据电池反应，放电时，NaMnO2/Al为正极，石墨烯/Al为负极，NaMnO2/Al上的电势高于石墨烯/Al的电势，A错误；放电时正极发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为Na1－xMnO2＋xe－＋xNa＋===NaMnO2，B正确；电池充电时，外接电源的负极连接装置的负极石墨烯/Al，C错误；充电时，阳离子移向阴极(石墨烯/Al)，D错误。
11．D。解析：据图分析甲为原电池，乙为电解池，电解池右侧有H2产生，则W极为阴极，Z极作阳极，连接的Y极为原电池的正极，发生还原反应，所以Y极应充入氧气，A项错误；电子不进入溶液，B项错误；乙装置右池中发生电极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，氢氧化钠溶液浓度增大，C项错误；Z极电极反应为S2－－2e－===S，D项正确。
12．D。解析：由题意可知，装置甲是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，A项错误；在该电池中，发生的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，则每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳22.4 L，B项错误；由题意知，0～10 min，铜棒与电源正极相连，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，碳棒与电源负极相连，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，通电10 min后将电池的正、负极互换接入，由于10～20 min时的电流强度是0～10 min时的2倍，则10～15 min碳棒上发生反应Cu－2e－===Cu2＋，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu,15 min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，15～20 min碳棒上发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，生成1 mol O2的同时析出2 mol Cu，则20 min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为4∶1，C项错误、D项正确。
【题型特训•练高分】
1．C。解析：放电时，化学能转化为电能，为原电池装置，Mg失电子作负极，电解液中阳离子向正极移动，即Li＋由左向右移动，A项正确；放电时，正极上Li1－xFePO4转化为LiFePO4，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，B项正确；充电时，外加电源的正极与原电池的正极相连，即与Y相连，C项错误；充电时，阴极发生反应：Mg2＋＋2e－===Mg，同时右室中的Li＋移向左室，则导线上每通过1 mol e－，左室溶液质量减少(12－7)g＝5 g，D项正确。
2．A。解析：Li与Na同主族，性质相似，能与水反应，故防燃爆电解液不能是水溶液，A项错误；放电时，涂层金属锂带作负极，失电子，电极反应式为LixC60－xe－===xLi＋＋C60，若转移1 mol电子，则减少1 mol Li，故负极的质量减少7 g，B项正确；充电时，阳极失去电子发生氧化反应，C项正确；石墨烯基材料能大幅度提升锂离子电池的充放电速度，故石墨烯在该电池中能促进离子和电子的传导，D项正确。
3．D。解析：由电池总反应知，电池放电时吸收二氧化碳，充电时释放二氧化碳，A正确。充电时，为电解池，钾离子(阳离子)向阴极(负极)移动，B正确。放电时，电池总反应中二氧化碳是氧化剂，正极反应为“氧化剂得到电子生成还原产物”：4K＋＋3CO2＋4e－===2K2CO3＋C，C正确。充电时，阳极反应是放电时正极反应的逆过程：2K2CO3＋C－4e－===4K＋＋3CO2↑，D错误。
4．B。解析：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a mol电子时，内电路中有a mol 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。
5．D。解析：闭合K2、断开K1时，该装置为电解池，Pt电极生成氢气，则Pt电极为阴极，X电极为阳极；断开K2、闭合K1时，该装置为原电池，Zn电极生成Zn2＋，为负极，X电极为正极。供电时，正极为NiOOH被还原，D错误。
6．D
7．B。解析：A.充电时阴极是水得到电子，生成OH－和氢气，所以溶液的pH增大，故A错误；B.阳极是失去电子的，所以充电时阳极反应为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，故B正确；C.放电时氢气在负极失去电子，发生氧化反应，NiOOH在正极得到电子，发生还原反应，故C错误；D.在反应中水是循环利用的，所以不需要补充水，故D错误；故选B。
8．C。解析：结合题图、已知反应和题目信息“制备Ni(H2PO2)2”可进行如下分析：

电极
电极反应
锂磺酰
氯电池(原电池)
负极(Li)
Li－e－===Li＋
正极(C)
SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑
电解池
阴极(不锈钢)
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极(镍)
Ni－2e－===Ni2＋

由已知电池反应可知C电极为正极，发生还原反应，电极反应式为SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑，A项正确；由题目信息可知镍应作电解池的阳极，与外接电源的正极相连，不锈钢作电解池的阴极，与外接电源的负极相连，故电池的e极连接电解池的h极，B项正确；Ⅱ室为产品室，故阳极上Ni失去电子生成的Ni2＋通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的H2PO通过膜b进入产品室，与Ni2＋形成Ni(H2PO2)2，故膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，膜c应为阳离子交换膜，以防Ⅳ室的OH－通过膜c进入Ⅲ室与NaH2PO2反应消耗原料，同时Na＋通过膜c进入Ⅳ室可制备浓氢氧化钠溶液，C项错误；由以上分析可知，D项正确。
9．D。解析：A对：原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。
10．D。解析：由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A项正确；放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH，转移电子2 mol，B项正确；由装置示意图可知充电时正极(阳极)产生O2，负极(阴极)产生Zn，C项正确；充电时正极(阳极)上发生反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，OH－浓度降低，D项错误。
11．D。解析：根据示意图可知，a为正极，b为负极，充电时a接电源的正极，b接负极。放电时b极发生氧化反应，其电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，a极作正极，其反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，每消耗0.65 g Zn，其物质的量n＝＝＝0.01 mol，电路中转移0.02 mol电子，负极产生0.01 mol离子，正极增加0.02 mol 离子，共增加0.03 mol离子，总数为0.03NA，故D错误。
12．C。解析：选C。A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)。D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。
13．C。解析：A.充电时，原电池的负极接外接电源的负极，则Zn极接外接电源的负极，选项A正确；B.由放电时电池总反应可知，放电时VSe2极的电极反应为VSe2＋xZn2＋＋2xe－===ZnxVSe2，选项B正确；C.由放电时电池总反应可知，Zn2＋需移向VSe2极，电池中的离子交换膜为阳离子交换膜，选项C错误；D.充电时，Zn极的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn，则电路中转移0.2 mol电子，Zn极质量增加6.5 g，选项D正确；答案选C。
14．B。解析：A.b电极为原电池的负极，a电极为原电池的正极，则放电时，电子由b电极流向a电极，A正确；B.充电时，聚对苯二酚在a电极被氧化，释放出氢离子，酸性增强，a电极附近的pH减小，B错误；C.结合图可知，a电极附近和b电极附近反应的物质不同，则电池中间的隔膜为特殊尺寸半透膜，目的是阻止正负极物质的交叉污染，C正确；D.放电时，b电极为电池的负极，失电子，发生的电极反应为－4ne－===＋4nH＋，D正确；答案选C。
15．C。解析：A.放电时Zn为负极，MnO2为正极，则Zn2＋移向MnO2膜，故A错误；B.放电时Zn为负极，则充电时Zn膜为阴极，与电源的负极连接，故B错误；C.放电过程正极上是二氧化锰得到电子生成MnOOH，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－，故C正确；D.放电时电子由锌膜经外电路流向MnO2膜表面，故D错误； 答案为C。
16．C。解析：该电池放电时是原电池，带正电荷的阳离子向正极移动，放电时负极失去电子，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，A、B项正确；充电时是电解池，阴极石墨(C6)发生还原反应：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，若转移1 mol电子，则石墨C6电极增重7 g，阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋， C项错误， D项正确。