2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第5章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2節(jié)素養(yǎng)提升11新型化學(xué)電源試題的解答突破學(xué)案魯科版

PAGE6-素養(yǎng)提升11新型化學(xué)電源試題的解答突破新型燃料電池[學(xué)問對接]解答新型燃料電池題目的思維模型[應(yīng)用體驗(yàn)]1．一種微生物燃料電池如圖所示，下列關(guān)于該電池的說法正確的是()A．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應(yīng)B．H＋由右室通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入左室C．b電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OD．電池工作時(shí)，電流由a電極沿導(dǎo)線流向b電極C解析：b電極上N元素的化合價(jià)降低，所以b電極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；原電池中陽離子從負(fù)極移向正極，即H＋由左室通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右室，故B錯(cuò)誤；b電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，故C正確；原電池中電流從正極流向負(fù)極，即電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，故D錯(cuò)誤。2．(2024·全國卷Ⅲ)一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如下圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng)：VB2＋16OH－－11e－=VOeq\o\al(3－,4)＋2B(OH)eq\o\al(－,4)＋4H2O。該電池工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．負(fù)載通過0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參加反應(yīng)B．正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH上升C．電池總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=8B(OH)eq\o\al(－,4)＋4VOeq\o\al(3－,4)D．電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極B解析：依據(jù)總反應(yīng)式知VB2失電子的反應(yīng)生成VOeq\o\al(3－,4)和B(OH)eq\o\al(－,4)是負(fù)極，通空氣的一極是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，當(dāng)負(fù)極通過0.04mol電子時(shí)，正極也通過0.04mol電子，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗0.224LO2，A正確；反應(yīng)過程中正極生成大量的OH－使正極區(qū)pH上升，負(fù)極消耗OH－使負(fù)極區(qū)OH－濃度減小，pH降低，B錯(cuò)誤；依據(jù)分析，電池的總反應(yīng)為4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O=8B(OH)eq\o\al(－,4)＋4VOeq\o\al(3－,4)，C正確；電池中，電子由VB2電極經(jīng)負(fù)載流向復(fù)合碳電極，電流流向與電子流向相反，則電流流向?yàn)閺?fù)合碳電極→負(fù)載→VB2電極→KOH溶液→復(fù)合碳電極，D正確?？沙潆婋姵豙學(xué)問對接]四方面突破可充電電池[應(yīng)用體驗(yàn)]3．(2024·天津高考)熔融鈉－硫電池性能優(yōu)良，是具有應(yīng)用前景的儲能電池。下圖中的電池反應(yīng)為2Na＋xSNa2Sx(x＝5～3，難溶于熔融硫)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．Na2S4的電子式為B．放電時(shí)正極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2SxC．Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D．該電池是以Na－β-Al2O3為隔膜的二次電池C解析：依據(jù)電池反應(yīng)：2Na＋xSNa2Sx可知，放電時(shí)，鈉做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Na－e－=Na＋，硫做正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2Sx，據(jù)此分析。Na2S4屬于離子化合物，4個(gè)硫原子間形成三對共用電子對，電子式為，故A正確；放電時(shí)發(fā)生的是原電池反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2Sx，故B正確；放電時(shí)，Na為電池的負(fù)極，正極為硫單質(zhì)，故C錯(cuò)誤；放電時(shí)，該電池是以鈉做負(fù)極，硫做正極的原電池，充電時(shí)，是電解池，Na－β-Al2O3為隔膜，起到電解質(zhì)溶液的作用，該電池為二次電池，故D正確。4．(2024·煙臺模擬)以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，Na＋由右室移向左室B．放電時(shí)，Mg箔為負(fù)極，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)C．充電時(shí)，陽極反應(yīng)式為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－=Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋D．用鉛蓄電池為該電池充電時(shí)，當(dāng)有0.2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，Pb電極質(zhì)量削減20.7gD解析：由圖可知，右室鎂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Mg箔為負(fù)極，則Mo箔為正極，所以放電時(shí)，Na＋由右室移向左室，A、B正確；充電時(shí)，Mo(鉬)箔接電源的正極，是電解池的陽極，陽極反應(yīng)式為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－=Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋，C正確；外電路中通過0.2mol電子的電量時(shí)，Pb電極發(fā)生的反應(yīng)為SOeq\o\al(2－,4)＋Pb－2e－=PbSO4，質(zhì)量增加了96g，D錯(cuò)誤。其他高效、環(huán)保型電池[學(xué)問對接]此類題目主要考查考生閱讀相關(guān)材料、結(jié)合圖示等綜合分析的實(shí)力、學(xué)問的遷移應(yīng)用實(shí)力，做題時(shí)留意提煉化合價(jià)改變、電極材料、電解質(zhì)等關(guān)鍵信息。[應(yīng)用體驗(yàn)]5．(雙選)Li－SOCl2電池是迄今具有最高能量比的電池。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液(熔點(diǎn)－110℃、沸點(diǎn)78.8℃)是LiAlCl4－SOCl2，電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2。下列說法正確的是()A．該電池不能在寒冷地區(qū)正常工作B．SOCl2分子的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形C．該電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2D．該電池組裝時(shí)，必需在無水無氧條件下進(jìn)行CD解析：該電池可以在－110℃～78.8℃環(huán)境下正常工作，所以在寒冷地區(qū)可正常工作，故A錯(cuò)誤；SOCl2分子的中心原子為S，其價(jià)層電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)(6－1×2－2×1)＝4，VSEPR模型為四面體形，中心原子上的孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)(6－1×2－2×1)＝1，則SOCl2分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故B錯(cuò)誤；依據(jù)電池的總反應(yīng)4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2可知，Li在負(fù)極失去電子，SOCl2在正極得到電子，則正極反應(yīng)為2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2，故C正確；Li是活潑金屬，易與O2反應(yīng)，也能與水反應(yīng)，SOCl2遇水會發(fā)生反應(yīng)：SOCl2＋H2O=SO2＋2HCl，因此該電池組裝時(shí)，必需在無水無氧條件下進(jìn)行，故D正確。6．(2024·山東高考)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采納惰性電極，用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO－的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－=2CO2↑＋7H＋B．隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5gD．電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1B解析：a極為負(fù)極，CH3COO－失電子被氧化成CO2和H＋，結(jié)合電荷守恒可得電極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8eˉ=2CO2↑＋7H＋，故A正確；為了實(shí)現(xiàn)海水的淡化，模擬海水中的氯離子須要移向負(fù)極，即a極，則隔膜1為陰離子交換膜，鈉離子須要移向正極，即b極，則隔膜2為陽離子交換膜，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，依據(jù)電荷守恒可知，海水中會有1molCl－移向負(fù)極，同時(shí)有1molNa＋移向正極，即除去1molNaCl，質(zhì)量為58.5g，故C正確；b極為正極，水溶液為酸性，所以氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋＋2eˉ=H2↑，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移8mol電子時(shí)，正極產(chǎn)生4mol氣體，依據(jù)負(fù)極反應(yīng)式可知負(fù)極產(chǎn)生2mol氣體，物質(zhì)的量之比為4mol∶2mol＝2∶1，故D正確。1．(2024·北京模擬)鋅錳堿性干電池是依據(jù)原電池原理制成的化學(xué)電源。電池中負(fù)極與電解質(zhì)溶液接觸干脆反應(yīng)會降低電池的能量轉(zhuǎn)化效率，稱為自放電現(xiàn)象。下列關(guān)于原電池和干電池的說法不正確的是()A．兩者正極材料不同B．MnO2的放電產(chǎn)物可能是KMnO4C．兩者負(fù)極反應(yīng)式均為Zn失電子D．原電池中Zn與稀硫酸存在自放電現(xiàn)象B解析：題中左圖為干電池，干電池的正極材料是碳棒，題中右圖為原電池，正極材料是銅單質(zhì)，兩者正極材料不同，A正確；干電池中MnO2應(yīng)為氧化劑，Mn的化合價(jià)降低，B錯(cuò)誤；所給裝置中Zn為負(fù)極，Zn失去電子，C正確；依據(jù)自放電現(xiàn)象的定義，Zn與稀硫酸能夠發(fā)生反應(yīng)，即原電池中Zn與稀硫酸存在自放電現(xiàn)象，D正確。2．(2024·保定模擬)(雙選)新華網(wǎng)報(bào)道，我國固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破?？茖W(xué)家利用該科技實(shí)現(xiàn)了H2S廢氣資源回收能量，并得到單質(zhì)硫的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電極a為電池負(fù)極B．電路中每流過4mol電子，正極消耗1molO2C．電極b上的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．電極a上的電極反應(yīng)：2H2S＋2O2－－2e－=S2＋2H2OAB解析：電極a是硫元素化合價(jià)上升，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電池負(fù)極，故A正確；電路中每流過4mol電子，正極消耗1molO2，故B正確；電極b上的電極反應(yīng)：O2＋4e－=2O2－，故C錯(cuò)誤；電極a上的電極反應(yīng)：2H2S＋2O2－－4e－=S2＋2H2O，故D錯(cuò)誤。3．(2024·全國卷Ⅰ)科學(xué)家近年獨(dú)創(chuàng)了一種新型Zn－CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，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)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題供應(yīng)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＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,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(2－,4)=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度上升D解析：由題可知，放電時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，即CO2發(fā)生還原反應(yīng)，故放電時(shí)右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)eq\o\al(2－,4)；充電時(shí)，右側(cè)為陽極，H2O發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，左側(cè)為陰極，Zn(OH)eq\o\al(2－,4)發(fā)生還原反應(yīng)生成Zn。放電時(shí)，負(fù)極上Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，故A正確；放電時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，C元素化合價(jià)由＋4價(jià)降低到＋2價(jià)，