【暑假衔接】高中化学新高三（高二升高三）暑假自学 第16讲 原电池 新型电池（教师版+学生版）讲义

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[特别提醒] 电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。
2．原电池正、负极的判断
(1)根据电极材料判断
一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向来判断
在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。
(3)根据反应类型判断
原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
(4)根据现象判断
一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气泡放出的一极为正极。
(5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。
3.电极反应式的书写思路
(1)普通电池的电极反应式的书写
列物质
标得失
看环境
配守恒
两式加
验总式是、
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量
电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应结合OH-生成水。电极反应式要根据电荷守恒、物料守恒等加以配平
两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证
(2)复杂电池的电极反应式书写
复杂的电极反应式＝总反应式－较简单电极的电极反应式
如CH3OH碱性燃料电池负极反应式的书写：
2CH3OH＋3O2＋4OH－===2COeq \\al(2－,3)＋6H2O ……总反应式
3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ ……正极反应式
用总反应式－正极反应式得负极反应式：
2CH3OH＋16OH－－12e－===12H2O＋2COeq \\al(2－,3)
3.四个角度突破二次电池
电极名称判断
放电时的正极为充电时的阳极
放电时的负极为充电时的阴极
电极反应书写
放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应
放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应
离子移动方向
由生成的一极移向消耗的一极。区域 pH 变化:
生成OH或消耗H的区域，pH 增大;消耗OH- 或生成 H 的区域，pH 减小
装置类型判断
放电一一原电池
充电一一电解池
1．（2023·北京昌平·统考二模）钠离子电池理论成本低于锂离子电池。如图所示是一种正极为，固体电解质为，负极为的钠离子电池。下列说法不正确的是
A．电池右侧电极为
B．中Fe的化合价为+2、+3
C．正极可能发生
D．从正极向负极移动
【答案】D
【详解】A．放电时，电子从右侧流出，所以右侧为负极，负极为，A正确；
B．中，K为+1价，为-1价，根据正负化合价代数和为0，Fe的化合价为+2、+3，B正确；
C．放电时，正极发生还原反应，可能为，C正确；
D．原电池中，阳离子向正极移动，从负极向正极移动，D错误；
故选D。
2．（2023·安徽马鞍山·统考三模）某新型电池，可将CO2气体转化为CO和H2，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．电极A为原电池的正极，发生氧化反应
B．放电过程中，H+由A极区向B极区迁移
C．若电路中转移0.6ml电子，生成的CO和H2共0.3ml
D．B极区液体为纯甘油
【答案】C
【分析】原电池中A电极是CO2气体转化为CO和H2，发生的反应为CO2+4H++4e-=CO+ H2+ H2O，因此A电极是作为原电池的正极，那么B电极观察反应物与生成物结构可知，去氢加氧属于是氧化反应，据此作答。
【详解】A．根据图可知，A电极中有CO2气体转化为CO和H2，因此发生的是还原反应，作为原电池的正极，故A错误；
B．在电极A发生的反应为CO2+4H++4e-=CO+ H2+ H2O，H+由B区向A区迁移，故B错误；
C．根据电极A的反应可知，转移4mle-时生成CO和H2共2ml，则转移0.6ml电子时生成CO和H2共0.3ml，故C正确；
D．B极区不仅含有甘油，还有其产物，是混合物，故D错误；
故答案选C。
3．（2023·安徽淮南·统考二模）一种水系Li－I2太阳能液流电池，通过I-/I正极电解液的连接，将Li－I2液流电池和太阳能电池集成为一个可充放电电池。充电时，光敏化剂Dye在光电极吸收光能发生反应：Dye=e-+Dye+从而驱动电极反应。下列说法正确的是

A．图中显示为电池充电的过程，充电效率与光照产生的e-和Dye+有关
B．放电时，左侧将含有I的电解液贮存起来
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极移动
D．充电时锂金属电极质量理论上增加14g，阳极区增加2mlDye+
【答案】A
【分析】金属Li作负极（阴极），发生反应，以此分析；
【详解】A．根据总反应Dye=e-+Dye+可知，充电效率与光照产生的e-和Dye+有关，A正确；
B．放电时候，阴离子移动到负极（右侧），B错误；
C．放电时候，阳离子移动到正极，C错误；
D．，阳极区反应消耗Dye+，D错误；
故答案为：A。
4．（2023·全国·模拟预测）天津大学在光催化应用研究取得重大进展，以下是光催化微生物燃料电池的工作原理：
已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)－空穴(h+)。下列说法错误的是
A．电极电势：电极a＞电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b电极反应式：(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
【答案】D
【详解】A．根据题图信息判断，在电极b上失电子，转化为，则电极b为负极，电极a为正极，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，故A正确；
B．根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子()、空穴()，光生电子会与结合生成水，光生空穴会与电极b产生的电子结合，故B正确；
C．在电极b上失电子生成和氢离子，根据得失电子守恒、电荷守恒，电极b发生的电极反应式为，故C正确；
D．根据电极反应，右侧溶液中每生成l个，为保持溶液电中性，同时会有l个通过阳膜移向左侧溶液，的数量不变，但右侧电解消耗水，体积减小，c(H+)增大，pH减小，故D错误；
选D。
5．（2023·河北沧州·统考二模）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
A．a极为负极，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨
B．微生物的存在有利于电子的转移
C．在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原
D．该电池在任何温度下均可发电
【答案】D
【分析】由图可知，微生物所在的a极失去电子，作负极，得到电子的b极为正极。
【详解】A．由分析可知，a极为负极，不参与反应，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨，A正确；
B．微生物的作用促进了有机物转变为CO2，即促进了电子的转移，B正确；
C．催化剂可以加快氧气的还原，C正确；
D．该电池利用微生物促进电子转移从而发电，温度过高可能导致微生物失活，D错误；
故选D。
6．（2023·河北秦皇岛·统考三模）一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(已知在溶液中，以存在)。关于电池放电时，下列叙述错误的是

A．MnO2为电池的正极
B．Ⅱ、Ⅲ区间的隔膜为阳离子交换膜
C．Zn电极反应：
D．当Ⅱ区质量增加17.4g时，电路中转移0.1ml电子
【答案】D
【详解】A．此装置为原电池，电极做正极，发生得到电子的还原反应，电极反应为，A正确；
B．负极区(III区)剩余，通过隔膜迁移到II区，因此它们之间的隔膜为阳离子交换膜，B正确；
C．为负极，发生氧化反应，电极反应为，C正确；
D．正极区过量，通过隔膜迁移到II区，故II区中溶液的浓度增大，当II区增加时，电路中转移电子，现增加，则转移电子，D错误。
答案选D。
7．（2023·天津河北·统考二模）镍—镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如下图所示，下列说法不正确的是

A．放电时a极为负极
B．放电时a极的反应
C．充电时b极接外接电源正极
D．用该电池电解足量的饱和食盐水，电路中通过，阴极生成
【答案】B
【分析】根据化合价升降，左室元素化合价升高，失去电子，作负极，右室元素化合价降低，得到电子，作正极。
【详解】A．根据图中信息电子从左转移到右边，因此放电时a极为负极，b极为正极，故A正确；
B．根据图中负极Cd变为Cd(OH)2，则放电时a极的反应，故B错误；
C．放电时b极为正极，充电时b极接外接电源正极，故C正确；
D．用该电池提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，电路中通过0.2mle-，则阴极生成氢气物质的量为0.1ml，质量为0.2g，故D正确；
综上所述，答案为B。
8．（2023·全国·模拟预测）铝空气电池因成本低廉、安全性高，有广阔的开发应用前景。一种铝空气电池放电过程示意如图，下列说法正确的是
A．b极为负极，放电时发生氧化反应
B．电路中每转移4ml电子，消耗22.4L氧气
C．放电时OH-往b极迁移
D．该电池负极电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO+2H2O
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，该铝-空气电池工作时，Al发生失电子的氧化反应生成NaAlO2，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应为4OH-+Al-3e-=+2H2O，正极反应为O2+H2O+4e-=4OH-，放电时阴离子移向负极，阳离子移向正极，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，b极为正极，放电时发生还原反应，A错误；
B．由分析可知，电路中每转移4ml电子，消耗1ml氧气，由于不一定是标准状况下，无法计算所需氧气的体积，B错误；
C．由分析可知，放电时阴离子移向负极，即OH-往负极a极迁移，C错误；
D．由分析可知，该电池负极电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO+2H2O，D正确；
故答案为：D。
9．（2023·江苏南京·统考二模）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为，下列说法正确的是
A．放电时，电能转化为化学能
B．放电时，Y极发生还原反应
C．充电时，X极电极反应式为
D．充电时，每转移1ml ，Y极质量减少23g
【答案】C
【分析】由图可知，放电时，X电极为原电池的正极，钠离子作用下Na1−xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成NaFePO4，电极反应式为Na1−xFePO4+xe—+xNa+=NaFePO4，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，电极反应式为NaxC—xe—=xNa++C，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，Y电极做阴极。
【详解】A．由分析可知，放电时，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；
B．由分析可知，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，故B错误；
C．由分析可知，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，电极反应式为NaFePO4—xe—=Na1−xFePO4+xNa+，故C正确；
D．由分析可知，充电时，Y电极做阴极，电极反应式为xNa++C+xe—=NaxC，则每转移1ml电子，Y极质量增加23g，故D错误；
故选C。
10．（2023·陕西汉中·统考二模）LiFePO4电池是一种新型锂离子电池，其工作原理为LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6充放电时，Li+在正极材料上嵌入或脱嵌，随之在石墨中发生了LixC6的生成与解离。利用LiFePO4电池可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，其回收利用装置如图所示，下列说法不正确的是
A．放电时电池内部Li+向正极移动
B．电池工作时，正极反应式为： Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4
C．转化为硫酸铵时，M与b相接，N与a相接
D．该装置实际工作过程中需要在C处补充适量H2SO4
【答案】D
【分析】由图可知，左侧装置为LiFePO4电池，M电极为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6— xe—= xLi++6C，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4；右侧装置为电解池，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，酸性条件下一氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO+ 5e—+6H+=NH+H2O，与正极N电极相接的a电极为阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2—2e—+H2O =SO+4H+，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，所以实际工作过程中需要在C处补充适量氨水。
【详解】A．LiFePO4电池放电时，电池内部阳离子锂离子向正极移动，故A正确；
B．由分析可知，电池工作时，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4，故B正确；
C．由分析可知，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，与正极N电极相接的a电极为阳极，故C正确；
D．由分析可知，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，实际工作过程中需要在C处补充适量氨水将生成的硫酸转化为硫酸铵，故D错误；
故选D。
11．（2023·安徽宣城·统考二模）甲酸燃料电池工作原理如下图所示，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极电极半反应为：HCOO-+2e-+2OH-=+H2O
D．Fe3+可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用
【答案】C
【分析】由图可知电池左边a为燃料HCOOH是负极，发生氧化反应；右边b为O2是正极，发生还原反应。
【详解】A．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，不符合题意；
B．阳离子K+由负极流向正极，B正确，不符合题意；
C．a极电极发生氧化反应，半反应为：HCOO-+2OH-=+H2O+2e-，C错误，符合题意；
D．Fe3+与Fe2+可以进行循环，可看作是该反应的催化剂，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
12．（2023·广西·统考三模）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区域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
【答案】D
【分析】由图可知，铝极上铝失去电子发生氧化反应为负极、则PbO2极为正极；铝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为硫酸；放电时铝极反应为，PbO2电极反应为；
【详解】A．正极反应为PbO2发生还原反应生成硫酸铅，，反应消耗硫酸，硫酸浓度减小，故a>b，A正确；
B．放电时，M区钠离子、N区硫酸根离子均向R区域迁移，电解质硫酸钠溶液浓度逐渐增大，B正确；
C．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；
D．放电时，PbO2电极反应为，D错误；
故选D。
13．（2023·天津河西·统考一模）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下图所示，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
B．放电时H+由B极经离子交换膜向A极移动
C．充电时电池被氧化为
D．充电时A极反应为
【答案】B
【分析】放电时电子由B极沿导线移向A极，则放电时B极为原电池的负极，该极发生氧化反应为V2+-e-=V3+；放电时，A为正极，该极发生还原反应为。
【详解】A．V为23号元素，其电子排布为[Ar]3d34s2，其价电子排布式为3d34s2，A项错误；
B．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+移向A极，B正确；
C．放电时为V2+-e-=V3+，充电为其逆过程为V3+被还原为V2+，C项错误；
D．放电时A极反应为，充电时为其逆过程为，D项错误；
故选B。
14．（2023·山西·校联考一模）高电压水系锌-有机混合液流电池的装置及充、放电原理如图所示。下列说法正确的是
A．锌元素位于元素周期表的d区
B．充电时，每转移，阴极增重
C．放电时，负极的电极反应式为
D．放电时，化学能全部转化为电能
【答案】B
【分析】高电压水系锌-有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2+，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH2，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反应式相反，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，据此分析解答。
【详解】A．锌的价层电子排布式为3d104s2，该元素位于元素周期表的ds区，A错误；
B．因为放电时负极反应式为Zn-2e-+4OH-=，每转移2ml电子，理论上负极减小1mlZn，质量为m=n∙M=1ml×65g/ml=65g，所以充电时，每转移，阴极增重，B正确；
C．放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为，C错误；
D．放电过程，化学能转化为电能，但同时会有热量散失，一部分能量以热能的形式转化，D错误；
故选B。
15．（2023·新疆阿勒泰·统考一模）我国科学家近期开发了一种高性能的水系锰基锌电池。 其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。下列说法正确的是
A．电子流向:Zn电极→b膜→a膜→MnO2电极→负载→Zn电极
B．负极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低
【答案】C
【分析】根据工作原理图可知，Zn反应生成Zn(OH)，Zn失电子发生氧化反应，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)；MnO2生成Mn2+，化合价降低，得到电子，MnO2为正极，电极反应式为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O；正极区溶液为H2SO4溶液，SO通过a膜进入中间，负极区溶液为KOH溶液，K+透过b膜进入中间，中间制得K2SO4，以此分析解答。
【详解】A．原电池中电子通过导线从负极流向正极，电子不能通过溶液，因此电子流向为Zn电极→负载→MnO2电极，故A错误；
B．MnO2为正极，正极区电极反应为：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，Zn电极为负极，电极反应式为：Zn+4OH――2e－=Zn(OH)，故B错误；
C．电池工作时，SO通过a膜进入中间，K+透过b膜进入中间，故a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C正确；
D．电池放电时，正极区发生电极反应：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O，H+浓度减小，溶液pH增大，故D错误；
故选C。
16．（2023·全国·统考高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是

A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
【答案】C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。
17．（2022·湖南·高考真题）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
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
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
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， 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2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【详解】A．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；
B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；
C．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；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；
答案选B。
18．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，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： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【详解】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1mlCl2，电极a质量理论上增加23g/ml2ml=46g，故D错误；
答案选C。
19．（2022·全国乙卷·统考高考真题）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电池(如图所示)。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(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
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
【答案】C
【分析】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。
20．（2022·全国甲卷·高考真题）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)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
【答案】A
【分析】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，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到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。
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；
B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；
C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；
D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；
故答案选A。
21．（2022·辽宁·统考高考真题）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：
B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C．放电时每转移电子，理论上吸收
D．充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【分析】放电时负极反应：，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。
【详解】A． 放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；
B． 放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；
C． 放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；
D． 充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；
故选A。
22．（2021·浙江·高考真题）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
【分析】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。
【详解】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 ml电子时，内电路中有a ml 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。
23．（2021·重庆·统考高考真题）CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错说的是
A．CO迁移方向为界面X →电极b
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：1
C．电极b为负极，发生的电极反应为2CO-4e-=O2↑+2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3=Li2O+CO2↑
【答案】B
【分析】根据图示可知在电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为负极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为正极，然后根据同种电荷相互排斥，一致电荷相互吸引的原则分析判断。
【详解】A．根据图示可知：电极a上O2得到电子变为O2-，所以a电极为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，所以金属电极b为负极。CO会向负极区移动，故CO迁移方向为界面X →电极b，A正确；
B．在电极a上发生反应：O2+4e-=2O2-，在电极b上发生反应：2CO-4e-= O2↑+2CO2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1：2，B错误；
C．电极b为负极，失去电子发生氧化反应 ，则负极的电极反应为2CO-4e-=O2↑+ 2CO2↑，C正确；
D．负极上熔融的Li2CO3失去电子被氧化产生O2、CO2气体，反应式为Li2CO3(熔融)=2Li++；2CO-4e-=O2↑+2CO2↑，正极上发生反应：O2+4e-=2O2-，根据在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电极式叠加，可得总反应方程式为：Li2CO3=Li2O+CO2↑，D正确；
故合理选项是B。
24．（2021·福建·统考高考真题）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
【详解】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（电池中标注“＋”，实际阳极）向负极（电池中标注“－”，实际阴极）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。
25．（2021·河北·统考高考真题）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2.22
D．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
【分析】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。
【详解】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1ml超氧化钾时，消耗1ml氧气，两者的质量比值为1ml×71g/ml：1ml×32g/ml≈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2ml水，转移2ml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/ml=1.8g，故D错误；
故选D。