高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)【新型電源工作原理】

新型電源工作原理1.微生物燃料電池能將污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，示意圖如圖所示，a、b均為石墨電極。下列說法錯(cuò)誤的是A.a電極的電極反應(yīng)為H2NCH2CH2NH2－

16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)

向正極區(qū)移動(dòng)C.a電極上的電勢比b電極上的電勢高D.電池工作時(shí)b電極附近溶液的pH保持不變√123456789101112√解析H2N(CH2)2NH2在負(fù)極a上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮?dú)?、二氧化碳和H＋，電極反應(yīng)式為H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A選項(xiàng)正確；原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，因此，電池工作時(shí)質(zhì)子(H＋)通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)，B選項(xiàng)正確；a電極為負(fù)極，b電極為正極，故a電極上的電勢比b電極上的電勢低，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，氧氣在正極b上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，H＋濃度減小，故b電極附近溶液的pH增大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。1234567891011122.全釩液流儲(chǔ)能電池一次性充電后，續(xù)航能力可達(dá)1000km，而充電時(shí)間只需3～5min，被譽(yù)為“完美電池”，其原理如圖所示(已知V2＋呈紫色，V3＋呈綠色)。電池放電時(shí)，左槽溶液質(zhì)量增加。下列說法正確的是A.充電時(shí)的陰極反應(yīng)為

＋2H＋＋e－

===VO2＋＋H2OB.放電時(shí)的正極反應(yīng)為V3＋＋e－===V2＋C.放電過程中，右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色D.若負(fù)載為用石墨電極電解食鹽水的裝置，

生成4gNaOH時(shí)該電池中消耗0.1molH＋√123456789101112解析A項(xiàng)，充電時(shí)陰極反應(yīng)式為V3＋＋e－===V2＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電過程中右槽V2＋轉(zhuǎn)變?yōu)閂3＋，故溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色，正確；1234567891011123.某柔性屏手機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物作固態(tài)電解質(zhì)，其電池總反應(yīng)為其電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。123456789101112下列說法中，不正確的是A.碳納米管具有導(dǎo)電性，可用作電極材料B.放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋===MnOOHC.充電時(shí)，Zn2＋移向鋅膜D.合成有機(jī)高聚物的單體是√123456789101112解析A項(xiàng)，該電池以碳納米管作電極材料，可知碳納米管具有導(dǎo)電性，正確；B項(xiàng)，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)放電時(shí)的總反應(yīng)式，放電時(shí)MnO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)該裝置為電解池，陽離子移向陰極，充電時(shí)鋅膜充當(dāng)陰極，所以Zn2＋移向鋅膜，正確；D項(xiàng)，根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)單元，該高聚物為加聚產(chǎn)物，合成有機(jī)高聚物的單體是

，正確。1234567891011124.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯(cuò)誤的是A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6

＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B.電池工作時(shí)，外電路中流過0.02mol電

子，負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D.電池充電時(shí)間越長，電池中Li2S2的量越多√123456789101112解析A項(xiàng)，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動(dòng)方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，電池工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Li－e－===Li＋，當(dāng)外電路中流過0.02mol電子時(shí)，負(fù)極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol，其質(zhì)量為0.14g，正確；C項(xiàng)，石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，故可以提高電極a的導(dǎo)電能力，正確；D項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，此時(shí)電解總反應(yīng)為8Li2Sx

16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會(huì)越來越少直至充滿電，錯(cuò)誤。1234567891011125.我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅－碘溴液流電池，其工作原理示意圖如圖。圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是A.放電時(shí)，a電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===

2I－＋Br－B.放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目增大C.充電時(shí)，b電極每增重0.65g，溶液中

有0.02molI－被氧化D.充電時(shí)，a電極接外電源負(fù)極√123456789101112解析根據(jù)電池的工作原理示意圖可知，放電時(shí)a電極上I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，電極反應(yīng)為I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A項(xiàng)正確；放電時(shí)正極區(qū)I2Br－轉(zhuǎn)化為Br－和I－，負(fù)極區(qū)Zn轉(zhuǎn)化為Zn2＋，溶液中離子的數(shù)目增大，B項(xiàng)正確；充電時(shí)b電極發(fā)生反應(yīng)Zn2＋＋2e－===Zn，b電極增重0.65g時(shí)，轉(zhuǎn)移0.02mole－，a電極發(fā)生反應(yīng)2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則有0.02molI－被氧化，C項(xiàng)正確；放電時(shí)a電極為正極，充電時(shí)，a電極為陽極，接外電源正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。1234567891011126.科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2S燃料電池，實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.電極a為電池的正極B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)：O2＋4H＋＋

4e－===2H2OC.電路中每通過4mol電子，在正極消耗

44.8LH2SD.每17gH2S參與反應(yīng)，有1molH＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)√123456789101112√解析根據(jù)題目可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電極b為正極，氧氣得電子生成水，B項(xiàng)正確；從裝置圖可以看出，電池總反應(yīng)為2H2S＋O2===S2＋2H2O，電路中每通過4mol電子，正極應(yīng)該消耗1molO2，負(fù)極應(yīng)該有2molH2S反應(yīng)，但是題目中沒有給出氣體所處的狀況，所以不一定是44.8L，故C錯(cuò)誤；17gH2S即0.5molH2S，每0.5molH2S參與反應(yīng)會(huì)消耗0.25molO2，根據(jù)正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1molH＋經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。123456789101112√123456789101112C項(xiàng)，由a極反應(yīng)式知生成H＋，故c(H＋)增大，pH減小，錯(cuò)誤；1234567891011128.中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池，如圖所示，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是A.a極為正極B.隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大C.b極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2H2O＋2e－===

Mn2＋＋4OH－D.若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子√123456789101112解析由圖示知，a極上C6H12O6轉(zhuǎn)化成C6H10O6，碳元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，b極上二氧化錳發(fā)生還原反應(yīng)生成＋2價(jià)錳，a極為負(fù)極，b極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依題意知，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，負(fù)極區(qū)的pH不斷減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于該電池為酸性環(huán)境，b極的電極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由負(fù)極反應(yīng)式知，每消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子，D項(xiàng)正確。1234567891011129.ZulemaBorjas等設(shè)計(jì)的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示，下列說法正確的是A.該裝置可以在高溫下工作B.X、Y依次為陰離子、陽離子交換膜C.負(fù)極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－

===2CO2↑＋7H＋D.該裝置工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能√123456789101112√解析高溫能使微生物蛋白質(zhì)凝固變性，導(dǎo)致電池工作失效，所以該裝置不能在高溫下工作，A錯(cuò)誤；原電池內(nèi)電路中：陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，從而達(dá)到脫鹽的目的，所以Y為陽離子交換膜、X為陰離子交換膜，B正確；由圖可知，負(fù)極上有機(jī)廢水CH3COO－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，C正確；該裝置工作時(shí)為原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D錯(cuò)誤。12345678910111210.由相同金屬電極及其不同濃度的鹽溶液組成的電池，稱濃差電池，電子由溶液濃度較小的一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極。如圖所示裝置中，X電極與Y電極初始質(zhì)量相等。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，先閉合K2，斷開K1，一段時(shí)間后，再斷開K2，閉合K1，即可形成濃差電池，電流表指針偏轉(zhuǎn)。下列不正確的是A.充電前，該電池兩電極存在電勢差B.放電時(shí)，右池中的

通過離子交換膜移向左池C.充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1mol電子時(shí)，兩電極

的質(zhì)量差為21.6gD.放電時(shí)，電極Y為電池的正極√123456789101112解析充電前，左右兩池濃度相同，該電池兩電極不存在電勢差，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，電子由溶液濃度較小的一極流向濃度較大的一極，則X是負(fù)極、Y是正極，右池中的

通過離子交換膜移向左池，故B正確；充電時(shí)，當(dāng)外電路通過0.1mol電子時(shí)，X電極生成0.1molAg，Y電極消耗0.1molAg，所以兩電極的質(zhì)量差為21.6g，故C正確；電子由溶液濃度較小的一極經(jīng)外電路流向濃度較大的一極，充電后左池濃度小于右池，所以放電時(shí)，電極Y為電池的正極，故D正確。12345678910111211.(1)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。右圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極b作____極，表面發(fā)生的電極反應(yīng)為_____________________________。解析從圖示可以看出，左側(cè)H2O轉(zhuǎn)變成O2，O元素被氧化，電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)發(fā)生反應(yīng)，右側(cè)通入的CO2轉(zhuǎn)變成HCOOH，C元素被還原，電極b為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。正CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH123456789101112(2)濃差電池中的電動(dòng)勢是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。①X為____極，Y極反應(yīng)式為___________________。②Y極生成1molCl2時(shí)，___molLi＋移向___(填“X”或“Y”)極。解析根據(jù)裝置可知生成H2的電極為正極，生成Cl2的電極為負(fù)極。正2Cl－－2e－===Cl2↑2X123456789101112(3)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如下：①該電池中外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)開________(填“從A到B”或“從B到A”)。解析甲醇失去電子，作為電池的負(fù)極，所以該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B。從A到B123456789101112②工作結(jié)束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將______(填“增大”“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計(jì))。解析有水生成，pH增大。增大123456789101112③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________。解析CH3OH失電子，生成CO2和H＋，根據(jù)化合價(jià)變化和元素守恒配平方程式即可得電極反應(yīng)式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑12345678910111212.(1)直接硼氫燃料電池(DBFC)是以NaBH4溶液為負(fù)極燃料的一種高比能電池，其工作原理如圖所示，則通入空氣的一極是______(填“正極”或“負(fù)極”)，此電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______________________________。正極123456789101112(2)科學(xué)家研發(fā)的“全氫電池”的工作原理如圖所示，該電池工作一段時(shí)間后，右池溶液的導(dǎo)電能力幾乎不變。下列有關(guān)該電池的說法正確的是____(填字母)。a.電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2Ob.左邊電極上的電勢高于右邊電極上的電勢c.負(fù)極的電極反應(yīng)式是H2－2e－＋2OH－===

2H2Od.裝置中所用的是陰離子交換膜e.產(chǎn)生能源的源泉是酸和堿的中和能ce123456789101112解析