2020届高考化学复习跟踪检测(三十五)化学能与电能(2)——新型化学电源(过题型)

1、第1页共 10 页跟踪检测（三十五）化学能与电能（2）新型化学电源（过题型）1 .有一种水”电池，在海水中电池总反应可表示为 5MnO2+ 2Ag + 2NaCI=Na2Mn5010+2AgCI，下列水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（）A .正极反应式： Ag + CI e =AgCIB. Na*不断向水”电池的负极移动C .每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子D. AgCI 是还原产物解析：选 C 根据电池总反应，可判断出Ag 应为原电池的负极，负极电极反应式为Ag + CI e- =AgCI ,故 A 错误；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故B

2、 错误；根据总反应式可知， 5 moI MnO2生成 1 moI Na2Mn5O10，转移 2 moI 电子，故 C 正确；反应中 Ag 的化合价升高，被氧化， Ag 应为原电池的负极， AgCI 是氧化产物，故 D 错误。2.已知：H2O2是一种强氧化剂。 Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法不正确的是（）A.Mg 电极是该电池的负极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C .该装置能将化学能转化为电能D .溶液中 CI向 Mg 电极移动解析：选 B 组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，故A 正确；双氧水作为氧化剂,在石

3、墨电极上被还原成水，发生还原反应，故B 错误；该装置是原电池，将化学能转化为电能，故 C 正确；原电池中，阴离子移向负极，Mg 电极为该原电池的负极， 则CI向 Mg电极移动，故 D 正确。3.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca（OH）2，溶液呈碱性。根据这一特点科学家发明了电动势（E）法测水泥初凝时间，此法的原理1g第2页共 10 页如图所示，反应的总方程式为2Cu + Ag2O=Cu2O + 2Ag。下列有关说法正确的是（）A .装置中电流方向由 Cu 经导线到 Ag2OB.测量原理示意图中，Ag2O 为负极C .负极的电极反应式为 2Cu + 2OH 2e =Cu2O + H2

4、OD .电池工作时，OH向正极移动解析：选 C 由电池总反应可知， Cu 发生氧化反应，则 Cu 极是负极，Ag2O/Ag 极是 正极，原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由Ag2O/ Ag 极流向 Cu 极，A、B错误；负极上 Cu 失电子被氧化生成 CU2O，电极反应式为 2Cu + 2OH 2e=Cu2O + H2O, C正确；电池工作时，阴离子向负极移动，故 OH-向 Cu 电极移动，D 错误。4. （2019 泉州质检）锂一空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所 示。下列说法正确的是（）A .电解质溶液中，Li +由多孔电极迁移向锂电极B. 该电池放电时，负极发

5、生了还原反应C.充电时，电池正极的反应式为Li2O2 2e =2Li 十+。2匸D .电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等解析：选 C 由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li+由锂电极迁移向多孔电极，A 错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B 错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为口2。22e- =2Li+ O2T, C 正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl 和 H?,故电解质溶液不能用稀盐酸，D 错误。5.氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600700C），具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、

6、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。F列有关该电池的说法正确的是第3页共 10 页A .电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用第4页共 10 页B. 负极反应式为 H2 2e + CO3=CO2+ H2OC.该电池可利用工厂中排出的CO2,减少温室气体的排放D .电池工作时，外电路中流过0.2 mol 电子，消耗 3.2 g O2解析：选 B 根据题图可知，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极作负极，负极发生氧化反应，电极反应式为 H2 2e- + CO3-=CO2+ H2O，通入氧气的电极作正极，高温正极发生还原反应，电极反应式为O2+ 2CO2+ 4e=2

7、Co3-，总反应为 2H2+ 02=2H2O。A 项，根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，错误；B 项，负极发生氧化反应，电极反应式为 H2 2e-+CO3=CO2+ H2O ,正确；C 项，根据总反应， 该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，错误；D 项，电池工作时，外电路中流过 0.2 mol 电子，消耗 0.05 mol 氧气，质量为 1.6 g,错误。6.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料a有机物硫舗为dHJT化菌还亚闔計质+-1_ nH+-*成了交换膜A.电子从 b 流出，经外电路流向 aB.HS在硫氧化菌作用下转

8、化为 SO2的反应是 2+HS + 4H2O 8e =SO4+ 9HC .如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D .若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.5 mol H 通过质子交换膜解析：选 B b 电极通入氧气，是正极，a 电极是负极，电子从 a 流出，经外电路流向 b,A 错误；a 电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即 HS-在硫氧化菌作用下转化为 SO4,电极反应是 HS+ 4H2O 8e=SO4+ 9H+, B 正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C 错误；若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，根据电荷守

9、恒可知有 0.4 mol H+通过质子交换膜与 0.1 mol 氧气结合转化为水， D 错误。7.种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中 YSZ 为 610%Y2O3掺杂的 ZrO2固体电解质，下列有关叙述正确的电池的工作原理如图所示,F 列说法正确的是（a概YSZ h战第5页共 10 页疋()A .电子通过外电路从 b 极流向 a 极B. b 极上的电极反应式为 02+ 2H20 + 4e =40HC .电路中每转移 0.1 mol 电子，消耗 0.28 L 的 CH4D. 02由正极通过固体电解质 YSZ 迁移到负极解析：选 D 该燃料电池中，通入甲烷的电极是负极、通入氧

10、气的电极是正极，电子流出的电极为负极、电子流入的电极为正极，电子从 a 极沿导线流向 b 极，故 A 错误；b 电 极上氧气得电子生成 02-,电极反应式为 O2+ 4e-=202-，故 B 错误；温度和压强未知导 致气体摩尔体积未知，所以无法计算甲烷体积，故C 错误；电解质中阴离子向负极移动，则 02由正极通过固体电解质 YSZ 迁移到负极，故 D 正确。8.(2018 海南高考改编) )一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性A .电池总反应式为 2Mg + O2+ 2H2O=2Mg(OH)2C .活性炭可以加快 02在负极上的反应速率D.电子的移动方向由b 经外电路到 a解

11、析：选 A 负极电极反应式为 Mg 2e+ 2OH=Mg(OH)2J、正极电极反应式为02+ 4e+ 2H2O=4OH-,得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反炭可以加快 02在正极上的反应速率，故 C 错误；Mg 作负极、活 性炭作正极，电子从负极 a 经外电路到正极 b，故 D 错误。9.如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )A.a 为电池的正极炭，电解液为 KOH 浓溶液。下列说法正确的是B.正极反应式为Mg 2e =Mg应式为 2Mg + 02+ 2H2O=2Mg(OH)2,故 A 正确,B错误；通入 02活件疑Mg 电吒7- z z -r-Kr- z

12、z -LKr- z - ZM【旳 st”木辭淮第6页共 10 页B.电池充电反应为LiMn24=LiixMn204+ xLiC .放电时，a 极锂的化合价发生变化第7页共 10 页D.放电时，溶液中 Li*从 b 向 a 迁移解析：选 C 图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b 为负极，a 为正极，正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C 项，放电时，a 极为原电池的正极，发生还原反应的是 Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D 项，放电时为原电池，Li+为阳离子，应向正极（a 极）

13、迁移，正确。10.为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2来提供。2，我国科学家设计了如图装置，反应后，电解质溶液的pH 保持不变。下列说法正确的是（）A.图中 N 型半导体为正极，P 型半导体为负极B. Y 电极的反应：4OH 4e=2H2O +。2匸C .图中离子交换膜为阳离子交换膜D 该装置实现了“太阳能T化学能T电能”的转化解析：选 B A 项，根据题图，电荷移动的方向，可判断 N 型半导体为负极，P 型半导11.（20 佃宿州质检）太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安 装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓（GaN）光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是（）B. Cu

14、电极上的电极反应式为CO2+ 8H* 8e =CH4+ 2H2OC工作时，产生的 O2、CH4体积比为 1 : 1 （同温同压）D .离子交换膜为质子交换膜，H+从左池移向右池系太阳光子体为正极，错误；B 项，Y 电极连接电源的正极，4e=2H2O + O2T，正确；C 项，反应后，应为阴离子交换膜，错误；D 项，该装置实现了作阳极，根据电解原理，电极反应为4OH电解质溶液的pH 保持不变，离子交换膜“太阳能T电能T化学能”的转化，错误。A 该装置系统中只存在光能与电能之间的转化K型半导休用电rrzo离了童换第8页共 10 页解析：选 D 由题图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电

15、能及化学能 与热能等的转化，A 错误；CO2在 Cu 电极上发生还原反应生成 CH4,则电极反应式为 CO2+ 8H+ 8e=CH4+ 2H2O, B 错误；H2O 在 GaN 电极上发生氧化反应生成 O2，电极反第9页共 10 页应式为 2出0-4e-=4H+ O2T，根据得失电子守恒可知，产生。2和 CH4的物质的量之比为 2 : 1,在同温同压下的体积比为 2 : 1，C 错误；由上述分析知左池产生H+,右池消耗 H+,则离子交换膜为质子交换膜，H+向正极移动，即 H+从左池移向右池，D 正确。A 盐桥中 CI-向丫极移动B.化学能转化为电能C 电子由 X 极沿导线流向 Y 极D Y 极

16、发生的反应为 2NO3+ 10e-+ 12H+=N2 + 6H2O，周围 pH 增大解析：选 A A 项，NH3生成 N2,氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X 极作负极；NO-生成 N2,氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应,CI-向负极 X 极移动，错误；B 项，垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原电池，化学能转化为电能，正确；C 项，根据 A 项分析可知 X 极作负极，Y 极作正极，电子由负极 X 极沿导线流向正极 Y 极，正确；D 项，Y 极为正极，发生的电极反应为 2NO-+ 10e-+ 12H+=N2f+6H2O，反应消耗 H+, pH 增大，正确。13.(1)

17、近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入 K2CO3溶液中,再把 CO2从溶液中提取出来，并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用如图所示装置 可以将CO2转化为气体燃料 CO。该装置工作时，N 电极的电极反应式为_(2)氢气是一种理想的清洁能源， 其制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。有一种制氢方法为光电化学分解。其原理如图所示，钛酸锶光电 极的电极反应为4OH-4e-=O2t+2H2O，则铂电极的电极反应为解析：根据装置图，N 极 CO2得电子生成 CO ,电极反应式为 CO2+ 2H+ 2e-=CO12 某种利用垃圾渗透液发电的装

18、置示意图如下。工作时，下列说法中不正确的是( (Y 极作正极，盐桥中丸阳比县氧 L质T空换膜第10页共 10 页+ H2Oo(2)依据装置图中的电子流向分析，铂电极作原电池正极，电极反应为2H2O + 2e-第11页共 10 页=H2f +2OH-。答案：( (1)CO2+ 2H+ 2e=CO + H2O(2)2H2O+2e=H2f +2OH一14.(1)为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池， 电池工作原理如图所示。 一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了 Y2O3的 ZrO2晶体，它在高温下能传导 O2。以辛烷(C8H18) )代表汽油，写出

19、该电池工作时的负极反应式： _ 。(2)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3( (其中不含 O2和 HCO3)为电解质，以丁烷为燃料，以空气中的氧气为氧化剂，以具 有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为2C4H10+26CO3一 52e=34CO2+ 10 出 O。试回答下列问题：1该燃料电池的总反应式为 _ ;2正极电极反应式为_;3为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是 _ ，它来自 _。解析：(1)电解质能在高温下能传导O2-,负极发生氧化反应，即

20、 1 mol C8H18失去 50 mol电子生成 8 mol CO2, 18 mol H 原子转化为 9 mol H2O，根据质量守恒和电荷守恒写出负极 反应式为C8H18 50e+ 25O=8CO2+ 9 出 0。(2)该电池中，丁烷和氧气反应生成二 氧化碳和水，该燃料电池的总反应式为2C4H10+ 13O2=8CO2+ 10H2O;正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳生成CO2-,电极反应式为 O2+ 2CO2+ 4e=2CO2;由该电极的正极反应式O2+ 2CO2+ 4e=2CO2-可知加入的物质是CO2,由负极反应式2C4H10+ 26CO2 52e=34CO2+ 10H2O 可知

21、，CO2来源于负极上生成的 CO2。答案：( (1)C8H18+ 25O2 50e =8CO2+ 9H2O2C4H10+ 13O2=8CO2+ 10H2O2O2+ 2CO2+ 4e =2CO23CO2负极反应产物15.全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图:1、固休电蝉质迁第12页共 10 页请回答下列问题:(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。2+3+2+钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子( (V 、V 、VO

22、、VO2) )为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为 VO2+ V3+ H2O 放电 V2+ VO2+2H+。放电时的正极反应式为 _ ,充电时的阴极反应式为 _ 。放电过程中，电解液的 pH_(填“升高” “降低”或“不变”) )。钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是 _。a. VO2、VO2+混合液b. V3+、V2+混合液c. VO2溶液d . VO2+溶液e. V3+溶液f. V2+溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是 _。解析：( (1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可

23、以抑制其水解变质。( (2)放电时正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO+ 2H+ =VO2+ H20 ;充电时，阴极反应为还原反应，其反应式为V3+ e-=V2+。( (3)充电时阳极反应式为 VO2+ H2O e- =VO+ 2H+,故充电完毕的正极电解液为VO扌溶液，而放电完毕的正极电解液为 VO2+溶液，故正极电解液可能是a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H+可以通过隔膜。答案：( (1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解(2) VO2+ 2H+ e=VO2+H2OV3+ e=V2+升高(3) acd+(4) H16.燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B 口分别通入 CH3CH2OH 和 02构成乙醇燃料第13页共 10 页电池，则 b 电极是_(填“正极”或“负极”) )，该电池的负极电极反应式为 _第14页共 10 页(2)科学家研究了转化温室气体的方