《2025年高中总复习优化设计高中化学》

6. 全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统(工作原理如图，电解液含硫酸)。该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色。



A.该电池工作原理为${VO^{+}_{2} + V^{2+} + 2H^{+}\underset{\lower{7mu}{充电}}{\overset{放电}{⇌}}VO^{2+} + V^{3+} + H_{2}O}$
B.${a}$和${b}$接用电器时，左罐电动势小于右罐，电解液中的${H^{+}}$通过离子交换膜向左罐移动
C.电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D.电池无论是负载还是储能，每转移${1 mol}$电子，均消耗${1 mol}$氧化剂

答案： 6.B 解析 该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有$VO_2^+$，放电时，$VO_2^+$得电子生成$VO^{2+}$，正极上的反应为$VO_2^+ + 2H^+ + e^- \longrightarrow VO^{2+} + H_2O$，负极反应为$V^{2+} - e^- \longrightarrow V^{3+}$，所以电池总反应为$VO_2^+ + V^{2+} + 2H^+ \longrightarrow VO^{2+} + V^{3+} + H_2O$，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子透过阳离子交换膜移向正极；充电时电解池总反应、阴阳极反应分别与原电池的总反应、负正极反应恰好相反；据此解答。由以上分析可知，该电池的总反应是$VO_2^+$和$V^{2+}$在酸性环境下发生氧化还原反应，总反应为$VO_2^+ + V^{2+} + 2H^+ \frac{放电}{充电} VO^{2+} + V^{3+} + H_2O$，A正确；a和b接用电器时，为原电池，左罐为正极，右罐为负极，则左罐电动势大于右罐，电解液中的$H^+$通过离子交换膜向左罐移动，B错误；电池储能时，充电过程为电解池，负极作阴极发生还原反应，反应式为$V^{3+} + e^- \longrightarrow V^{2+}$，则电池负极溶液颜色变为紫色，C正确；该电池的总反应为$VO_2^+ + V^{2+} + 2H^+ \frac{放电}{充电} VO^{2+} + V^{3+} + H_2O$，电池是负载时为原电池，氧化剂是$VO_2^+$，电极反应为$VO_2^+ + 2H^+ + e^- \longrightarrow VO^{2+} + H_2O$，储能时是电解池，氧化剂是$V^{3+}$，电极反应为$V^{3+} + e^- \longrightarrow V^{2+}$，它们转移电子数都为1，所以电池无论是负载还是储能，每转移1mol电子，均消耗1mol氧化剂，D正确。

7. 锂-液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂${[Li_{2}S_{x}(2\leqslant x\leqslant8)]}$分别作两个电极的反应物，固体${Al_{2}O_{3}}$陶瓷(可传导${Li^{+}}$)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是(D)


A.该电池比钠-液态多硫电池的比能量高
B.放电时，内电路中${Li^{+}}$的移动方向为从电极${a}$到电极${b}$
C.${Al_{2}O_{3}}$的作用是导电、隔离电极反应物
D.充电时，外电路中通过${0.2 mol}$电子，阳极区单质硫的质量增加${3.2 g}$

答案： 7.D 解析 由图分析知电极a为负极，电极b为正极，放电时，内电路中$Li^+$从电极a移向电极b，B正确；$Al_2O_3$为固体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确；当外电路中通过0.2mol$e^-$时，阳极区生成0.1xmol硫，故阳极区生成硫的质量为3.2xg，D错误。

8. 随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。某品牌全电动汽车使用的是钴酸锂${(LiCoO_{2})}$电池，其工作原理如图，${A}$极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导${Li^{+}}$的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应为${Li_{x}C_{6} + Li_{1 - x}CoO_{2}\underset{\lower{7mu}{充电}}{\overset{放电}{\longrightleftharpoons}}C_{6} + LiCoO_{2}}$。下列说法不正确的是(D)


A.隔膜只允许${Li^{+}}$通过，放电时${Li^{+}}$从左边流向右边
B.放电时，正极锂的化合价未发生改变
C.充电时${B}$作阳极，电极反应式为${LiCoO_{2} - xe^{-}\xlongequal{}Li_{1 - x}CoO_{2} + xLi^{+}}$
D.废旧钴酸锂${(LiCoO_{2})}$电池进行“放电处理”让${Li^{+}}$进入石墨中而有利于回收

答案： 8.D 解析 据题意分析可知，A极为负极，B极为正极，该隔膜只允许$Li^+$通过，放电时$Li^+$向正极移动，即从左边流向右边，A正确；无论放电还是充电，Li元素化合价都是+1价，化合价不变，B正确；充电时，B电极是阳极，其电极反应与放电时正极反应相反，故电极反应式为$LiCoO_2 - xe^- \longrightarrow Li_{1-x}CoO_2 + xLi^+$，C正确；根据电池反应知，充电时锂离子进入石墨中，D错误。