2023新教材高考化學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)專練5新型化學(xué)電源

專練5新型化學(xué)電源一、單項(xiàng)選擇題1．[2022·江蘇省南京市、鹽城市二模]熱電廠尾氣經(jīng)處理得到較純的SO2，可用于原電池法生產(chǎn)硫酸，其工作原理如圖所示。電池工作時(shí)，下列說法不正確的是()A.電極b為正極B.溶液中H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移C.電極a的電極反應(yīng)式：SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))D.a極消耗的SO2與b極消耗的O2兩者物質(zhì)的量相等2．[2022·江南十校聯(lián)考]如圖是一種新型燃料電池，O2－可在高溫條件下在固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，電極上產(chǎn)生的均為無毒無害的物質(zhì)。下列說法正確的是()A.電極甲為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池內(nèi)的O2－由電極甲移向電極乙C.電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2OD.當(dāng)甲電極上有32gN2H4消耗時(shí)，乙電極上有22.4LO2參與反應(yīng)3．[2021·浙江1月]鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是()A.斷開K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B.斷開K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C.電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D.鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)24．[2021·河北卷]K－O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是()A.隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B.放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽極C.產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水5．[2022·福建省廈門市二檢]我國科學(xué)家設(shè)計(jì)的Mg-Li雙鹽電池工作原理如圖所示，下列說法不正確的是()A.放電時(shí)，正極電極反應(yīng)式為FeS＋2e－＋2Li＋=Fe＋Li2SB.充電時(shí)，Mg電極連外接電源負(fù)極C.充電時(shí)，每生成1molMg，電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少24gD.電解液含離子遷移速率更快的Li＋提高了電流效率6．[2020·全國卷Ⅰ]科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B.放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD.充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度升高7．國際氫能燃料電池汽車技術(shù)大會(huì)(FCVE)將于2021年7月14日至16日在中國上海隆重舉行，燃料電池備受關(guān)注，中科院海西研究院開發(fā)出一種Zn-H2O燃料電池，容量大，壽命長，有望成為目前廣泛使用的鋰電池的理想替代品。其電池的工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A.石墨1是電池的正極B.電池工作時(shí)，電流方向?yàn)椋弘姌O石墨2→NaOH溶液→H2SO4溶液→電極石墨1C.電極石墨2的電極反應(yīng)為：Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OD.電極石墨2增重3.2g時(shí)，電極石墨1上生成2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)8．[2022·重慶市一模]苯酚()是生產(chǎn)某些樹脂、殺菌劑、防腐劑以及藥物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有較強(qiáng)的毒性。如圖是處理廢水中苯酚的裝置。下列有關(guān)說法正確的是()A.a電極電勢低，電極附近pH增大B.H＋由B區(qū)移向A區(qū)，B區(qū)溶液的pH增大C.b電極反應(yīng)式為WO3＋xH＋＋xe－=HxWO3D.若有2mol電子通過導(dǎo)線，A、B兩區(qū)域中溶液質(zhì)量改變量的和為2g二、不定項(xiàng)選擇題9．[2022·吉林省白山市一模]我國科學(xué)家研制了Cu2P2O7催化劑建構(gòu)Zn-CO2二次電池，實(shí)現(xiàn)了電還原CO2合成多碳產(chǎn)品(如乙酸，乙醇等)，裝置如圖所示。雙極膜中水電離出的H＋和OH－在電場作用下可以向兩極遷移。下列說法正確的是()A.放電時(shí)，雙極膜中H＋向負(fù)極區(qū)遷移B.放電時(shí)，電勢：Zn極高于Cu2P2O7極C.當(dāng)外電路通過2mol電子時(shí)，理論上雙極膜中水減少18gD.充電時(shí)，陽極上的電極反應(yīng)式為C2H5OH－12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋10．[2022·廣東省佛山市二模]有機(jī)物電極材料具有來源豐富、可降解等優(yōu)點(diǎn)，一種負(fù)極材料為固態(tài)聚酰亞胺—水系二次電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.充電時(shí)有機(jī)電極發(fā)生了氧化反應(yīng)B.充電時(shí)每轉(zhuǎn)移2mole－，右室離子數(shù)目減少2molC.放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)為：－2e－=D.將M＋由Li＋換成Na＋，電池的比能量會(huì)下降11．[2022·湖南省邵陽市一模]2019年6月6日，工信部正式向四大運(yùn)營商頒發(fā)了5G商用牌照，揭示了我國5G元年的起點(diǎn)。通信用磷酸鐵鋰電池其有體積小、重量輕、高溫性能突出、可高倍率充放電、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)。磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極材料的一種鋰離子二次電池，放電時(shí)，正極反應(yīng)式為M1－xFexPO4＋e－＋Li＋=LiM1－xFexPO4，其原理如圖所示，下列說法正確的是()A.充電時(shí)，電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，陰極質(zhì)量減少7gB.充電時(shí)，Li＋移向石墨電極C.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為LiC6－e－=Li＋＋6CD.電池總反應(yīng)為M1－xFexPO4＋LiC6eq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))LiM1－xFexPO4＋6C12．[2022·山東省泰安市一模]我國科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種表面鋰摻雜的錫納米粒子催化劑s-SnLi，可提高電催化制甲酸鹽的產(chǎn)率，同時(shí)釋放電能，實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。下列說法正確的是()A.充電時(shí)，Zn電極周圍pH降低B.放電時(shí)，每生成1molHCOO－，轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子C.使用催化劑Sn或者s-SnLi均能有效減少副產(chǎn)物CO的生成D.使用s-SnLi催化劑，中間產(chǎn)物更不穩(wěn)定專練5新型化學(xué)電源1．解析：該裝置沒有外加電源，該裝置為電池裝置，根據(jù)裝置圖，SO2轉(zhuǎn)化成較濃硫酸，S元素的化合價(jià)升高，根據(jù)原電池工作原理，電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，電極b為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A、C正確；根據(jù)原電池工作原理，H＋從a極區(qū)移向b極區(qū)，B正確；根據(jù)電子守恒，a極消耗的SO2與b極消耗的O2兩者物質(zhì)的量之比為2∶1，D錯(cuò)誤。答案：D2．解析：反應(yīng)生成物均為無毒無害的物質(zhì)，負(fù)極上反應(yīng)生成N2，則電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O，電極甲發(fā)生氧化反應(yīng)，是負(fù)極，A錯(cuò)誤、C正確；放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即O2－由電極乙移向電極甲，B錯(cuò)誤；由電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O可知，當(dāng)甲電極上有1molN2H4消耗時(shí)，乙電極上有1molO2被還原，狀況不知，所以體積不一定是22.4L，故D錯(cuò)誤。答案：C3．解析：斷開K2、合上K1，發(fā)生的是原電池反應(yīng)，所以能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能→電能，A說法正確；斷開K1、合上K2，發(fā)生的是電解池反應(yīng)，電極A與電源負(fù)極相連，為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，B說法正確；當(dāng)發(fā)生電解反應(yīng)時(shí)，電極B是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Ni（OH）2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式可知溶液中KOH濃度降低，C說法錯(cuò)誤；根據(jù)題給裝置圖中物質(zhì)的變化過程可得總反應(yīng)式為Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，D說法正確。答案：C4．解析：由題圖可知，b極上O2轉(zhuǎn)化為KO2，則b極為電池正極，a極為電池負(fù)極，K＋通過隔膜由a極向b極遷移，為避免O2氧化K電極，O2不能通過隔膜，A說法正確；放電時(shí)，電流由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，即由b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極，充電時(shí)，b極接外接電源的正極，b電極為陽極，B說法正確；產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2與消耗O2的質(zhì)量比為71∶32≈2.22，C說法正確；消耗3.9g鉀時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1mole－，鉛酸蓄電池消耗0.1molH2O，其質(zhì)量為1.8g，D說法錯(cuò)誤。答案：D5．解析：放電時(shí)Mg轉(zhuǎn)化為Mg2＋，所以右側(cè)電極為負(fù)極，左側(cè)電極為正極，F(xiàn)eS得電子生成Fe和Li2S，電極反應(yīng)為FeS＋2e－＋2Li＋=Fe＋Li2S，A正確；充電時(shí)Mg2＋轉(zhuǎn)化Mg，被還原，為陰極，連接外接電源的負(fù)極，B正確；充電時(shí)陽極反應(yīng)為Fe＋Li2S－2e－=FeS＋2Li＋，每生成1molMg，消耗1molMg2＋，轉(zhuǎn)移2mol電子，同時(shí)生成2molLi＋，所以電解質(zhì)質(zhì)量減少24g－2×7g＝10g，C錯(cuò)誤；電解液中含離子遷移速率更快的Li＋，增強(qiáng)了導(dǎo)電性，提高了電流效率，D正確。答案：C6．解析：A項(xiàng)，放電時(shí)Zn極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－=Zn（OH）eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，正確；B項(xiàng)，放電時(shí)，正極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH，每轉(zhuǎn)化1molCO2，轉(zhuǎn)移2mol電子，正確；C項(xiàng)，充電時(shí)，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極反應(yīng)式為2Zn（OH）eq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4e－=2Zn＋8OH－，將兩極電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度降低，錯(cuò)誤。答案：D7．解析：石墨1的電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，發(fā)生了還原反應(yīng)，鈉離子移向石墨1，則石墨1是電池的正極，A正確；電池工作時(shí)，電流由正極經(jīng)過外電路、石墨2電極、電解質(zhì)溶液、回到正極形成閉合回路，故電流方向?yàn)椋弘姌O石墨2→NaOH溶液→H2SO4溶液→電極石墨1，B正確；電極石墨2為負(fù)極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，C正確；電極石墨2增重為氧元素質(zhì)量，3.2g氧元素物質(zhì)的量為0.2mol，電子轉(zhuǎn)移0.4mol，石墨1為原電池的正極，2H＋＋2e－=H2↑，電極石墨1上生成氫氣0.2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L，D不正確，答案選D。答案：D8．解析：a電極為原電池的正極，酸性條件下，苯酚在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成苯，電極反應(yīng)式為C6H5OH＋2e－＋2H＋=C6H6＋H2O，則a電極電勢高，電極附近溶液pH增大，故A錯(cuò)誤；b電極為負(fù)極，HxWO3在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成WO3和氫離子，電極反應(yīng)式為HxWO3－xe－=WO3＋xH＋，電池工作時(shí)，氫離子由B區(qū)移向A區(qū)，則b電極附近溶液pH減小，B區(qū)溶液pH不變，故B、C錯(cuò)誤；原電池工作過程中，氫離子由B區(qū)移向A區(qū)，若有2mol電子通過導(dǎo)線，就有2molH＋從B遷移到A，A區(qū)溶液質(zhì)量增加2g，B區(qū)溶液的質(zhì)量不變，則溶液改變量的和為2g，故D正確。答案：D9．解析：放電時(shí)相當(dāng)于是原電池，雙極膜產(chǎn)生的H＋移向正極，故A錯(cuò)誤；正極電勢高于負(fù)極電勢，故Zn極低于Cu2P2O7極，故B錯(cuò)誤；當(dāng)外電路通過2mol電子時(shí)，理論上雙極膜中水減少2mol，即36g，故C錯(cuò)誤；放電時(shí)二氧化碳被還原生成乙醇，充電時(shí)乙醇被氧化為二氧化碳，故電極反應(yīng)式為C2H5OH－12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋，故D正確。答案：D10．解析：由題干可知，該結(jié)構(gòu)為一種負(fù)極材料固態(tài)聚酰亞胺—水系二次電池，則有機(jī)電極為負(fù)極，充電時(shí)負(fù)極為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；充電時(shí)，右側(cè)電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，3I－－2e－=Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，則充電時(shí)每轉(zhuǎn)移2mole－，右側(cè)減少2mol陰離子，同時(shí)有2molM＋離子進(jìn)入左室，右室離子數(shù)目減少4mol，B錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)為－2e－=，C錯(cuò)誤；比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，鈉的相對原子質(zhì)量大于鋰，故將M＋由Li＋換成Na＋，電池的比能量會(huì)下降，D正確。答案：D11．解析：充電時(shí)，石墨電極為陰極，Li＋轉(zhuǎn)化為LiC6，所以每轉(zhuǎn)移1mol電子，陰極質(zhì)量增加7g，A錯(cuò)誤；充電時(shí)為電解池，陽離子移向陰極，所以Li＋移向石墨電極，B正確；放電時(shí)，石墨電極為負(fù)極，LiC6被氧化生成Li＋，負(fù)極反應(yīng)式為LiC6－e－=Li＋＋6C，C正確；根據(jù)電池結(jié)構(gòu)可知，該電池的總反應(yīng)方程式為：M1－xFexPO4＋LiC6eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiM1－xFexPO4＋6C，D錯(cuò)誤。答案：BC12．解析：根據(jù)裝置圖，充電時(shí)，外電路電子流向Zn電極，即Zn電極為陰極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式