2020年高考化学《新型电池基础练习》专项复习及答案解析

2020年高考化学新型电池基础练习专项复习一、单选题（本大题共20小题，共40分）1. 发展混合动力车是实施节能减排的重要措施之一汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态以节省能耗混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)电解液镍氢电池充放电原理总反应式为：H2+2NiOOH=2Ni(OH)2.下列有关混合动力车的判断正确的是()A. 在上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将减小B. 在上坡或加速时，溶液中的K+向甲电极迁移C. 在刹车和下坡时，甲电极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-D. 在刹车和下坡时，乙电极增重2. 某锂电池的电池总反应为4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2，下列有关说法正确的是()A. 锂电极作电池负极，放电过程中发生还原反应B. 1molSOCl2发生电极反应转移的电子数为4molC. 电池的正极反应为2SOCl2+2e-=4Cl-+S+SO2D. 组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行3. 2010年4月中旬全球核安全峰会在华盛顿举行，发展核电、制裁核武器发展是会议主题各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献下列有关电池的叙述正确的是()A. 手机上用的锂离子电池属于一次电池B. 锌锰干电池中，锌电极是负极C. 氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原D. 太阳能电池的主要材料为二氧化硅4. 2019年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是()A. 放电时B电极反应式为：I2+2e-=2I-B. 放电时电解质储罐中离子总浓度增大C. M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D. 充电时，A极增重65g时，C区增加离子数为4NA5. 下列说法正确的是()A. 光伏发电是将化学能转化为电能B. 钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-C. 通过电解NaCl水溶液的方法生产金属钠D. 铅蓄电池的负极材料是Pb，正极材料是PbSO46. 新型锂一空气电池具有能量密度高的优点，有望成为新能源汽车的电源，其结构如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过下列说法正确的是()A. 放电时，负极反应式：Li-e-+OH-=LiOHB. 放电时，当外电路中有1mole-转移时，水性电解液离子总数增加NAC. 应用该电池电镀铜，阴极质量增加64g，理沦上将消耗11.2LO2D. 若把水性电解液换成固体氧化物电解质，则易引起正极材料碳孔堵塞7. 图为氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是()A. OH-移向b极B. 该装置将化学能最终转化为电能C. a处为电池负极，发生氧化反应D. 通入H2的电极发生反应：2H2-4e-=4H+8. 科技工作者制造出厚度只有l微米的超薄太阳能电池硅太阳能电池工作原理如图所示： 9. 10. 下列有关判断错误的是()A. 硅原子最外层有4个电子B. 太阳能电池是一种化学电源C. 太阳能电池实现了光能向电能的转化D. B电极为电源正极11. 一种微生物燃料电池如下图所示，下列关于该电池的说法正确的是()12.A. a电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2+28H+B. 电子流向为a负载b质子交换膜aC. H+由右室通过质子交换膜进入左室D. 当有1mol电子转移时，正极产生2.24L气体13. 环保、安全的铝-空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是()14.A. NaCl的作用是增强溶液的导电性B. 正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-C. 电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大D. 用该电池作电源电解KI溶液制取1molKIO3，消耗铝电极的质量为54g15. 锂碘电池可用于心脏起搏器的电源该电池反应为：2Li(s)+I2(s)=2LiI(s)H0，下列说法正确的是_(填字母序号)43. A.当反应容器中压强不变时，反应达到平衡状态44. B.升产温度，加快反应速率，CO2的转化率增大45. C.增大CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大46. D.平衡时CO、H2的体积分数一定相等47. (3)在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定条件下发生反应，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，CO2的转化率与温度、投料比X=n(H2)n(CO2)的关系如图2所示。48. 该反应的平衡常数衣达式为_，若X1=3，则B点的K_(计算结果精确至0.1)；49. 若在500K时，按X1投料，在恒压下进行，达到平衡状态，此时CO2的转化率_75%(填“”“ CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O【解析】解：(1)二氧化碳催化剂作用生成氧气和碳，反应的化学方程式为：CO2-FeOC+O2；已知：2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g)H1=akJ/mol，C(s)+O2(g)=CO2(g)H2=bkJ/mol，所求反应为：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)，反应可由-(+)得到，根据盖斯定律，反应的焓变H=-(H1+H2)=-(a+b)kJ/mol，故答案为：CO2-FeOC+O2；6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)H=-(a+b)kJ/mol；(2)A.恒容条件，混合气体的总物质的量，随反应进行不确定，即容器内压强不断变化，当压强不随时间变化而变化时，反应达到平衡状态，故A正确；B.反应吸热，升高温度有利于反应正向进行，加快反应速率，CO2的转化率提高，故B错误；C.增大CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，但不改变化学平衡常数，化学平衡常数只随温度改变而改变，反应是在定温下进行的，故C错误；D.当反应正向进行时，CO和H2的变化量始终相等，反应过程中两者的体积分数始终相等，此时不一定是平衡状态，故D错误；故答案为：A、B；(3)可逆反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=c(CH3COOH)c(H2O)c3(H2)c(CO2)；投料比X1=3时，即n(H2)=3n(CO2)=6mol，在B点CO2的平衡转化率为75%，所以各组分的平衡浓度为c(CO2)=2mol-2mol75%2L=0.25mol/L，c(H2)=6mol-3275%mol2L=0.75mol/L，c(CH3COOH)=2mol75%2L=0.75mol/L，c(H2O)=2mol75%2L=0.75mol/L，所以化学平衡常数为K=c(CH3COOH)c(H2O)c3(H2)c(CO2)=0.75mol/L0.75mol/L(0.75mol/L)30.25mol/L=5.3L2/mol2，故答案为：c(CH3COOH)c(H2O)c3(H2)c(CO2)；5.3L2/mol2；反应为气体分子数减少的反应，随着反应进行，体系压强降低，在500K时，按X1投料，在恒压下进行，达到平衡状态，起始状态压力较大，因此在恒压装置中进行反应相当于对原平衡加压，则有利于反应正向进行，CO2的转化率增大，所以此时CO2的转化率75%，故答案为：；(4)根据原理图分析，电极b为电子流入的电极，为阴极，发生还原反应，应为CO2转化为CH3OH的反应，则电极b上发生的电极反应为：CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O，故答案为：CO2+6H+6e-=CH3OH+H2O。(1)由图示可知CO2在FeO催化剂作用下生成氧气和碳；根据盖斯定律计算所求反应的焓变；(2)温度升高，反应速率加快，反应吸热，随着反应进行，气体分子数增多，体系压强增大，达到化学平衡时，正逆速率相等，各组分的量不再改变，据此逐项分析；(3)投料比X1=3时，在B点CO2的平衡转化率为75%，根据反应方程式计算各组分的平衡浓度，再代入平衡常数表达式计算化学平衡常数的值；反应为气体分子数减少的反应，随着反应进行，体系压强降低，据此分析；(4)根据原理图分析，电极b为电子流入的电极，为阴极，发生还原反应，应为CO2转化为CH3OH的反应，据此写出电极反应式。本题考查化学原理部分知识，包含盖斯定律的应用，能量的转化，催化剂的性质，化学平衡的判断与化学平衡的移动，化学反应速率的计算，化学平衡常数的计算，等效平衡原理，电解原理，电极反应式的书写，涉及的知识点较多，均为高频考点，整体难度中等。22.【答案】410-3；2Cl-2e-=Cl2；CaCO3和Mg(OH)2；b；Li+；LiFePO4-e-=FePO4+Li+；1：5【解析】解：(1)海水中存在的离子性质判断，碳酸氢根离子是弱酸阴离子水解显碱性，离子方程式为：HCO3-+H2OH2CO3+OH-，结合海水中钙离子含量为160mg/L，物质的量浓度=160103g40g/mol1L=410-3mol/L； 故答案为：HCO3-+H2OH2CO3+OH-，410-3mol/L； (2)阴极上是阳离子得到电子发生还原反应，氢离子放电能力大于钠离子，所以电极反应为：2H2O+2e-=H2+2OH-或2H+2e-=H2，开始时阳极的电极反应式为2Cl-2e-=Cl2； 故答案为：2Cl-2e-=Cl2； 阴极是氢离子得到电子发生还原反应，阴极附近氢氧根离子浓度增大，海水中含有碳酸氢根离子、钙离子，氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙，生成碳酸钙沉淀的离子方程式为：Ca2+OH-+HCO3-=CaCO3+H2O，电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2， 故答案为：阴，CaCO3和Mg(OH)2； 在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，通过用一段时间海水中的阴阳离子在两个电极放电，所以水在b处流出， 故答案为：b； (3)该电池电解质为能传导Li+的固体材料上面图1中的小黑点表示锂离子，放电时，该装置是原电池，Fe元素化合价由+3价变为+2价，得电子发生还原反应，所以该电极是正极，电极反应式为FePO4+e-+Li+=LiFePO4，充电过程该极电极反应发生的是失电子发生氧化反应，电极反应为：LiFePO4-e-=FePO4+Li+； 故答案为：Li+；LiFePO4-e-=FePO4+Li+； (4)2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O，Cl2+2K2MnO4=2KMnO4+2KCl，得到电离关系Cl2O2反应过程中消耗相同条件下氧气和氯气的体积比=1：1， 空气中氧气的体积分数按20%计，消耗相同条件下氯气和空气的体积比=1：5， 故答案为：1：5(1)分析海水中存在的离子性质判断，碳酸氢根离子是弱酸阴离子水解显碱性，结合海水中钙离子含量为160mg/L，利用物质的量浓度概念计算得到； (2)依据电渗析法淡化海水示意图分析，阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过所以阴极上是阳离子得到电子发生还原反应，阳极是氯离子失电子发生氧化反应生成氯气； 阴极是氢离子得到电子发生还原反应，阴极附近氢氧根离子浓度增大，海水中含有碳酸氢根离子、钙离子、Mg2+氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙，电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2； 在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以水在b处流出； (3)该电池电解质为能传导Li+的固体材料上面图1中的小黑点是传导离子；在原电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，根据得失电子确定正负极，原电池正极是电解池的阳极发生氧化反应，据此书写电极反应； (4)依据化学方程式定量关系计算需要氧气和氯气物质的量，空气中氧气的体积分数按20%计算空气物质的量，气体体积之比等于体积之比 本题考查了化学电源新型电池，电解池原理分析判断，海水淡化的电渗析原理的分析判断，题目难度中等，掌握原理即可解答23.【答案】H2O2+2H+2Fe2+=2Fe3+2H2O；BaO2；Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O；使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度；防止H2O2分解和甲醛挥发；增大；Na2CO31.5H2O2【解析】解：(1)酸性条件下H2O2氧化氯化亚铁生成氯化铁和水，反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O； 故答案为：H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O； (2)实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液，说明生成了硫酸钡沉淀，所以选用BaO2； 故答案为：BaO2； (3)实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2，化学反应中一种反应物过量目的是促进其他反应物充分反应，提高转化率，则加过量的过氧化氢能使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度；温度较高时，双氧水易分解，甲醛易挥发，则反应温度最好控制在30-70之间，温度不易过高，能防止H2O2分解和甲醛挥发； 故答案为：Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2，使甲醛充分氧化，提高甲醛的利用率和产品纯度；防止H2O2分解和甲醛挥发； (4)如图1正极是阳离子流向的一极，即过氧化钠所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成氧负离子，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大，负极发生还原反应，注意是碱性介质，电极反应式为：BH4-8e-+8OH-=BO2-+6H2O，故答案为：增大； (5)2Na2CO3xH2O22Na2CO3+xO2+2xH2O，根据温度和残留固体的相对质量分数示意图，当温度为148时，所的固体只有碳酸钠，质量分数为67.6%，所以固体质量减少的百分数为68x212+68x100%=1-67.6%，解得x=1.5，化学式为：Na2CO31.5H2O2 故答案为：Na2CO31.5H2O2； (1)酸性溶液中过氧化氢具有氧化性能氧化氯化亚铁为氯化铁，过氧化氢被还原为水； (2)根据题目信息，实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液，说明生成了沉淀； (3)实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2，化学反应中一种反应物过量目的是促进其他反应物充分反应，提高转化率；温度较高时，双氧水易分解，甲醛易挥发； (4)如图1正极是阳离子流向的一极，即过氧化钠所在的一极，发生还原反应，负一价的氧得电子生成氧负离子，跟水结合成氢氧根离子，溶液的pH增大，负极发生还原反应，注意是碱性介质； (5)根据化学方程式中固体质量差量法来计算x的值，确定化学式； 本题考查了氧化还原反应的产物判断，原电池反应的电极反应书写，物质性质的理解应用，物质测定的实验探究过程和计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等24.【答案】碳酸氢钾 CO2(g)+3H2(g)-2105kPa,300催化剂CH3OH(g)+H2O(g)H=-53.7KJ/mol K2CO3 4.710-4 CO2+2e-+2H+=CO+H2O 72【解析】解：(1)吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳，转化为KHCO3；故答案为：碳酸氢钾；(2)1mol二氧化碳反应放出热量为5370kJ1mol44g/mol4400g=53.7kJ，该反应的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)-2105kPa,300催化剂CH3OH(g)+H2O(g)H=-53.7KJ/mol；故答案为：CO2(g)+3H2(g)-2105kPa,300催化剂CH3OH(g)+H2O(g)H=-53.7KJ/mol；(3)CO2与K2CO3溶液生成KHCO3，碳酸氢钾不稳定，在分解池中加热分解生成碳酸钾，过程中K2CO3可以循环使用，故答案为：K2CO3；(4)升温平衡逆向移动，加入催化剂平衡不移动，转化率不能增大，故错误；降温可降低反应速率，并再加入1molH2，可使氢气的转化率降低，故错误；恒容将生成的甲醇和水液化，应降低温度，平衡正向移动，可增大氢气的转化率，但反应速率减小，故错误；加压并将生成的水液化，可增大反应速率，且平衡正向移动，转化率增大，故正确；恒容再充入 1molCO2和3molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，转化率增大，且反应速率增大，故正确。故答案为：；(5)室温下，在吸收液碳酸钾溶液中加入适量醋酸调节溶液中c(H+)=c(OH-)，则c(OH-)=10-7mol/L，H2CO3：Ka2=4.710-11，可知CO32-+H2OHCO3-+OH-，Kh=c(HCO3-)c(OH-)c(CO32-)=KwKa2=10-144.710-11，则溶液中的c(CO32-)c(HCO3-)=c