化学二轮题型必练——钠、镁、铝电池

2020届高考化学二轮题型对题必练钠、镁、铝电池1. 最近我国科学家发明“可充电钠 -二氧化碳电池”（如下图）,放电时电池总反应为：4Na+3CO2 = 2Na2CO3+C。下列说法错误的是（） A. 充电时,钠箔与外接电源的负极相连B. 电池工作温度可能在200以上C. 放电时,Na+向正极移动D. 放电时,正极的电极反应为：4Na+3CO2+4e=2Na2CO3+C2. 我国科研人员研制出的“可呼吸CO2”二次电池，以多层钠箔和多壁碳纳米（MWCNT）电极材料，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）A. 应选择阴离子交换膜B. 电极M为多壁碳纳米管C. 放电时,N极反应式为3CO2+4e+4Na+=2Na2CO3+CD. 充电时,电路中转移0.2mol电子,M极增重2.3g3. 我国对“可呼吸”的钠-二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式为4Na3CO22Na2CO3C，其工作原理如图所示(放电时产生的Na2CO3固体储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是( )A. 放电时,钠金属片作负极,碳纳米管作正极B. 充电时,阳极反应为2Na2CO3+C4e=3CO2+4Na+C. 放电时,Na+从负极区向正极区移动D. 该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液4. 钠-CO2电池的工作原理如图所示，吸收的CO2转化为Na2CO3固体和碳，沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面，下列说法不正确的是( ) A. 负极反应式为Nae=Na+B. 多壁碳纳米管(MWCNT)作电池的正极C. 可以用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂D. 电池总反应式为4Na+3CO2=2Na2CO3+C5. 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是 A. 放电时,ClO4向负极移动B. 充电时释放CO2,放电时吸收CO2C. 放电时,正极反应为D. 充电时,正极反应为Na+e=Na6. 铝电池是重要的海洋电池之一，以高纯铝为负极，铂铁合金为正极，海水为电解质溶液，工作原理如图所示。下列说法正确的是A. 正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积B. 该电池工作时,铂铁合金比高纯铝更容易被腐蚀C. 负极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHD. 电池工作时,电流由铝电极沿导线流向铂电极7. 碳呼吸电池被科学美国人评为近几年十大创新技术之首，电池的电极材料采用的是铝和多孔碳，铝、二氧化碳在电池内部发生反应，产生电能并生成Al2（C2O4）3。下列有关说法中错误的是（ ）A. 负极反应式：Al3e=Al3+B. 正极反应式：2CO2+2e=C2O42C. 每得到1mol草酸铝,电路中转移3mol电子D. 电池放电时C2O42由正极向负极迁移8. 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电极总反应为 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，下列说法中不正确的是A. 正极反应为O2+2H2O+4e=4OHB. 电池工作时,电流从铝电极沿导线流向铂电极C. 以网状的铂为正极,可增大与氧气的接触面积D. 该电池通常只要更换铝板就可继续使用9. 处理锂离子二次电池正极废料铝钴膜(含有LiCoO2、Al等)的一种工艺如下，下列有关说法不正确的是 A. 碱浸的目的是溶解铝B. 酸溶时H2O2被还原C. H2SO4/H2O2可改用浓盐酸D. 铝、钴产物可再利用10. 铝空气电池是由铝合金电极、空气电极、中性或碱性水溶液构成的。下列说法正确的是A. 空气电极是负极B. 电子由铝合金电极经电解质溶液流向空气电极C. 正极的反应式为：O2+2H2O4e=4OHD. 电池工作时铝合金电极不断被消耗11. 可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 ( )A. 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为：O2+2H2O+4e4OHB. 以NaOH溶液为电解液时,负极反应为：Al+3OHAl(OH)3+3eC. 以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变D. 电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极12. 铝电池性能优越，Al-Ag2O2电池用于电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气（隔膜仅阻止气体通过，a、b均为惰性电极）下列说法正确的是（ ） A. 每消耗2.7g铝,理论上a、b两极共产生气体4.48L(标准状况)B. Ag电极是正极,反应后该电极区溶液pH减小C. 原电池的总反应为：2Al+3Ag2O2+2NaOH=2NaAlO2+3Ag2O+H2OD. a电极上的电极反应为：CO(NH2)2+8OH+6e=CO32+N2+6H2O13. 可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极下列说法正确的是A. 以NaOH溶液为电解液时,负极反应为：Al+3OH3e=Al(OH)3B. 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为：O2+2H2O+4e=4OHC. 以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变D. 电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极14. 如下图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是 ( ) A. 镁比铝活泼,镁失去电子被氧化成Mg2+。B. 铝是电池的负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C. 该装置工作时,内电路中OH移向镁D. 该装置开始工作时,铝片表面的氧化膜可不必处理15. 镁次氯酸盐燃料电池的工作原理如图所示,该电池反应为Mg + ClO- + H2O =Mg(OH)2+ Cl- 下列有关说法正确的是( )A. 电池工作时,c溶液中的溶质是MgCl2B. 电池工作时,正极a附近的pH将不断增大C. 负极反应式：ClO2e+H2O=Cl+2OHD. b电极发生还原反应,每转移0.1mol电子,理论上生成0.1molCl16. 镁电池放电时电压高而平稳，镁电池成为人们研制的绿色电池，一种镁电池的反应式为xMg+Mo3S4放电充电MgxMo3S4，下列说法中正确的是A. 充电时MgxMo3S4只发生还原反应B. 放电时Mo3S4只发生氧化反应C. 充电时阳极反应式为Mo3S42x2xe=Mo3S4D. 放电时负极反应式为xMg=xMg2+2xe17. TiS2是镁电池的重要组成材料,其制备原理为Ti(SO4)2+8H2=TiS2+8H2O。下列说法正确的是 ()A. Ti(SO4)2得电子B. H2被还原C. H2是氧化剂D. Ti(SO4)2被氧化18. 美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功的用于潜航器的镁过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是()A. 电池的负极反应为：Mg2e=Mg2+B. 电池工作时,H+向负极移动C. 电池工作一段时间后,溶液的pH增大D. 电池总反应式是：Mg+H2O2+2H+=Mg2+2H2O19. 已知固态硫镁电池反应为：8Mg+xS8放电充电8MgSxx=2,4,6,8。以该电池为电源，利用固态氧化物电解池SOEC通过电解方式处理氮氧化物的装置如图所示。下列说法错误的是（ ）A. a极为正极,发生还原反应B. 固态氧化物电解质中O2向Pt1极迁移C. Pt2极反应式为2NOn+4neN2+2nO2D. 硫镁电池充电时,每转移1mol电子消耗12gMg20. 镁与锂相比有多种优点，比如锂的熔点约为180摄氏度，而镁的熔点高达约650摄氏度，因而更为安全，镁的蕴藏量也比锂丰富得多。下图是镁燃料电池的一种原理图，该装置为圆筒状，其中心为镁柱，圆筒为可透气的导电材料。下列有关该镁燃料电池的叙述正确的是（）A. 圆筒为正极,电极反应式为O2+4e=2O2B. 该电池的总反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2C. Cl在阳极失去电子生成Cl2D. 在反应过程中消耗24g的镁,同时消耗空气的体积大约为11.2L(标准状况)21. MgAgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电源。电池的总反应可表示为：Mg+2AgCl = MgCl2+2Ag。下列关于该电池说法错误的是（ ）A. 该电池工作时,正极反应为： 2AgCl+2e=2Cl+2AgB. 镁电极作该电池负极,负极反应为： Mg2e=Mg2+C. 当有24g Mg被氧化时,有108g Ag被还原。D. 装备该电池的鱼雷在水中行进时,海水作为电解质溶液22. 镁-过氧化氢燃料电池具有比能量高。安全方便等优点。其结构示意图如图所示、关于该电池的叙述正确的是（） A. 该电池能在高温下正常工作B. 电流工作时, H+向 Mg电极移动C. 电池工作时,正极周围溶液的pH将不断变小D. 该电池的总反应式为：该电池的总反应式为Mg+H2O2+H2SO4=MgSO4+2H2O23. 采用双极膜电渗析技术,以NaBr为原料,用镁二次电池(有机卤代铝酸镁的THF溶液为电解液)电解制备NaOH和HBr的实验装置如下图所示。下列说法正确的是（） A. 镁二次电池工作时,正极上有MgOH2沉淀生成B. 当外电路中通过n mol电子时,有 mmolH+通过离子交换膜bC. 若阴、阳极室中均为Na2SO4溶液,则电解的总反应式为D. 通电10 min后,盐室中溶液的pH降低,低于酸室中溶液的pH24. 如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是A. 镁比铝活泼,镁失去电子被氧化成Mg2+。B. 铝是电池的负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C. 该装置的内、外电路中,均是电子的定向移动形成D. 该装置开始工作时,铝片表面的氧化膜可不必处理答案和解析1.【答案】B【解析】【分析】 主要考查原电池原理及电解池原理的工作原理，掌握电解质溶液中的离子的移动方向及电极反应式的书写，题目难度不大。【解答】A.充电时，将钠离子转化为单质钠，发生还原反应是电解池的阴极，所以与外接电源的负极相连，故 A 正确；B.二甲醚易挥发，所以温度不能过高，故 B 错误；C.原电池中阳离子向正极移动，所以阳离子钠离子向正极移动，故 C 正确；D.放电时正极发生还原反应 ， 二氧化碳中碳得电子生成单质碳 ， 电极反应式为：4Na+3CO2+4e=2Na2CO3+C ，故 D 正确。故选B。2.【答案】C【解析】【分析】本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“可呼吸CO2”二次电池为载体，考查原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，难度一般。【解答】A.经分析可知，N极生成Na2CO3和C，故应选择阳离子交换膜，故A错误；B.经分析可知，电池反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C，M极为电极的负极，电极M为多层钠箔，故B错误；C.放电时，N极为正极，电极反应式为3CO24e4Na2Na2CO3C ，故C正确；D.充电时，电路中转移0.2mol电子，M极增重4.6g，故D错误。故选C。3.【答案】D【解析】【分析】本题考查原电池及电解池，为高频考点，把握电极判断、电极反应、工作原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意电化学知识的应用及钠的性质，题目难度不大。【解答】A.放电时为原电池反应，钠金属片失去电子作负极，碳纳米管上得电子作正极，故A正确；B.充电时，阳极失去电子发生氧化反应，反应为C+2Na2CO3-4e-=3CO2+4Na+，故B正确；C.放电时，阳离子向正极移动，则Na+从负极区向正极区移动，故C正确；D.钠与水反应，不能用水代替TEGDME作溶剂，故D错误。故选D。4.【答案】C【解析】【分析】本题主要考查原电池的工作原理，难度不大，涉及电极反应式的判断、电极的判断、电解总反应式等，侧重分析能力的考查。【解答】A.钠做电池的负极，负极反应为：Nae-=Na+，故A正确；B.多壁碳纳米管（MWCNT）做电池的正极，故B正确；C.改成用乙醇代替四甘醇二甲醚做有机溶剂，使得二氧化碳中的碳得不到电子，故C错误；D.放电时电池总反应即钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和碳，总反应是4Na+3CO2=2Na2CO3+C，故D正确。故选C。5.【答案】D【解析】【分析】【分析】本题考查原电池及电解池原理及其应用，涉及二次电池电极反应的书写及离子移动方向等知识，注意基础知识的积累与运用，题目难度中等。【解答】A项，高氯酸根离子是阴离子，电池放电时为原电池装置，阴离子向负极移动，故A正确；B项，由题图结合电池总反应知，充电时释放二氧化碳，放电时吸收二氧化碳，故B正确；C项，放电时，正极反应可以理解为“CO2得到4e-还原为C，余下的两个O2-进一步结合CO2生成CO32”：，故C正确；D项，充电时电池的正极与外接电源的正极相连，作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成CO2，故D错误。故选D。6.【答案】A【解析】【分析】 本题考查原电池知识，涉及金属腐蚀、新型电池和电池运用中的注意事项等知识，难度不大。【解答】A.正极由氧气参加反应，海水中溶解氧与正极的接触面积越大，放电效率越高，故A正确；B.高纯铝作负极，发生氧化反应被消耗，故B错误；C.正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D.电池工作时，电流由铂电极沿导线流向铝电极，故D错误。故选A。7.【答案】C【解析】【分析】本题旨在考查学生对原电池的工作原理、电化学的综合计算的应用。【解答】A.负极反应式：Al3eAl3，故A正确；B.正极反应式：2CO22eC2O42，故B正确；C.1mol草酸铝含2mol铝离子和3mol草酸根离子，故每得到1mol草酸铝，电路中转移6mol电子，故 C错误；D.原电池中，阴离子向负极移动，故电池放电时C2O42由正极向负极迁移，故 D正确。故选C。8.【答案】B【解析】【分析】本题考查原电池原理和电极反应式的书写，题目难度一般。由电极总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3可知，铝做负极，失去电子，电子流向正极。【解答】A.正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；B.电池工作时，电子从铝电极沿导线流向铂电极，故B错误；C.以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积，故C正确；D.该电池通常只要更换铝板就可继续使用，故D正确。故选B。9.【答案】B【解析】【分析】本题以工艺流程为载体考查物质的制备和回收，解答这类问题应明确流程以及相关的化学知识，试题难度一般。【解答】A.由于铝钴膜中含有铝，因此碱浸的主要目的是溶解其中的铝单质，故A正确；B.LiCoO2Co2+，钴元素被还原，说明酸溶时过氧化氢做还原剂，被氧化，故B错误；C.硫酸和过氧化氢的作用分别为提供酸性环境和还原剂，而盐酸既可提供酸性环境，同时氯离子又具有还原性，故C正确；D.根据流程分析，铝和钴元素可以回收再利用，故D正确。故选B。10.【答案】D【解析】【分析】本题考查了原电池的基本原理，涉及正负极的判断、电极反应式的书写以及电子的移动方向，为高频考点，题目难度不大。【解答】A.空气电极是正极，故A错误；B.电子由铝合金电极经外电路流向空气电极，不经过电解质溶液，故 B错误；C.正极得电子，发生还原反应，电极反应式为：O2 2 H2O+4 e 4 OH，故C错误；D.电池工作时铝合金是负极，失电子发生氧化反应，电极不断被消耗，故D正确。故选D。11.【答案】A【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，本题难度不大，注意电极反应式的书写。【解答】A.电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；B.铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O，故B错误；C.该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-=4AlO2-+2H2O，溶液pH降低，故C错误；D.电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，故D错误。故选A。12.【答案】A【解析】【分析】本题考查原电池以及电解原理、电极反应式的书写，侧重于学生的分析能力的考查，明确元素化合价变化是解本题关键，根据元素化合价变化与阴阳极的关系来分析解答，难度中等。电解时，电池反应时中，氮元素化合价由3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极是阳极，生成氢气的电极是阴极，则a是阳极、b为阴极，Al-Ag2O电池工作时，Al为负极被氧化，Ag2O2/Ag为正极被还原，以此解答该题。【解答】A.每消耗2.7g铝，转移0.3mol电子，依据电子守恒，理论上a、b两极共产生气体4.48L（标准状况），故A正确；B.Ag电极是正极，该电极上是H+得电子生成氢气，反应后该电极区溶液pH增大，故B错误；C.原电池的总反应为：2Al3Ag2O22NaOH2NaAlO26AgH2O，故C错误；D.a是阳极，阳极发生失电子的y氧化反应，a电极上的电极反应为：CO(NH2)28OH6e=CO32N26H2O，故D错误。故选A。13.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，为易错点。【解答】A.铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O，故A错误；B.电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；C.该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-=4AlO2-+2H2O，溶液pH降低，故C错误；D.电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，故D错误。故选B。14.【答案】D【解析】【分析】 本题是一道有关原电池工作原理的综合题目，要求学生熟悉教材基本知识，知道原电池正负极的判断方法和工作原理，具备分析和解决问题的能力。【解答】A.在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，而属镁和氢氧化钠溶液不能发生氧化还原反应，故A错误； B.在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al（OH）3白色沉淀生成，故B错误； C.该装置工作时，内电路中OH-移向负极铝，故C错误； D.由于铝片表面的氧化膜也能与NaOH溶液反应，故其不必处理，故D正确。 故选D。 15.【答案】B【解析】【分析】本题考查了原电池原理，明确正负极上发生的反应是解本题关键，再结合离子移动方向来分析解答，题目难度不大。【解答】该燃料电池中，镁易失电子作负极、次氯酸根离子得电子发生还原反应，负极电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）2，正极电极反应式为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，据此分析。A.根据电池反应式为：Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2+Cl-，所以C溶液中的溶质不含镁离子，故A错误；B.放电时正极电极反应式为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，所以a附近的pH将不断增大，故B正确；C.根据电池反应式为：Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2+Cl-，负极电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）2，故C错误；D.b是电源负极，发生氧化反应，故D错误。故选B。16.【答案】C【解析】【分析】本题考查原电池与电解池知识，侧重于学生的分析能力的考查，题目难度中等，注意根据电池总反应书写电极反应式，此为解答该题的关键，学习中注意体会书写方法。【解答】A充电时，MgxMo3S4分别生成Mg和Mo3S4，发生氧化还原反应，故A错误； B放电时，负极上镁失电子发生氧化反应，Mo3S4发生还原反应，故B错误； C充电时，阳极反应和原电池正极相反，则阳极反应式：Mo3S42x-2xe-=Mo3S4，故C正确； D负极电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，故D错误。 故选C。17.【答案】A【解析】【分析】本题是对氧化还原反应的知识的考查，是中学化学的重要知识，难度一般。关键是掌握依据化合价的变化判断物质得失电子的原理，侧重知识的能力考查。【解答】A.依据方程式可知，Ti(SO4)2中S的化合价从+6-1，所以Ti(SO4)2得电子，故A正确；B.依据方程式，H的化合价从0+1，所以H2被氧化，故B错误；C.依据方程式，H的化合价从0+1，H2是还原剂，故C错误；D.依据方程式可知，Ti(SO4)2中S的化合价从+6-1，所以Ti(SO4)2得电子，Ti(SO4)2被还原，故D错误。故选A。18.【答案】B【解析】【分析】本题考查原电池原理，为高频考点，把握正负极的判断及发生的电极反应为解答本题关键，注意原电池的工作原理，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大。【解答】A.Mg为负极，则电池的负极反应为Mg-2e-=Mg2+，故A正确；B.电池工作时，H+向正极移动，故B错误；C.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+=Mg2+2H2O，消耗氢离子，则电池工作一段时间后，溶液的pH增大，故C正确；D.负极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极反应为H2O2+2H+2e-=2H2O，则电池总反应式是Mg+H2O2+2H+=Mg2+2H2O，故D正确。故选B。19.【答案】D【解析】【分析】本题主要考查原电池和电解池原理的应用，掌握电极反应式的书写及电化学计算是解题关键。【解答】A.由图知，O2-失电子变为氧气，Pt(1)为阳极，则a为正极，发生还原反应，故A正确；B.在电解池中阴离子向阳极迁移，故B正确；C.Pt(2)为阴极，氮的氧化物发生还原反应产生氮气和O2-，故C正确；D.充电时，生成镁，故D错误。故选D。20.【答案】B【解析】【分析】本题考查了原电池原理，明确正负极上发生的反应是解本题关键，结合放电顺序来分析解答，题目难度不大。【解答】A.圆筒为正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A错误；B.该电池的总反应式为镁、氧气和水反应生成氢氧化镁，电极反应式为：2Mg+O2+2H2O=2Mg（OH）2，故B正确；C.装置是原电池，氯离子未参与电极反应，故C错误；D.该电池的总反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg（OH）2，每消耗2mol的镁反应的氧气在标况下的体积为22.4L，所以消耗24g的镁，同时消耗氧气的体积大约为11.2L，而不是空气，故D错误；故选B。21.【答案】C【解析】【分析】本题考查了原电池反应原理，解答本题时应注意由原电池总反应确定正负极反应时，分析反应中元素化合价的变化，所含元素化合价升高的物质在负极反应，所含元素化合价降低的物质在正极反应；氧化还原反应中得失电子相等。【解答】A.由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl