2022届高三化学考前复习新型电源工作原理

1、2022届高三化学考前复习新型电源工作原理1.锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是()A充电时n接电源的负极，Zn2通过阳离子交换膜由左侧流向右侧B放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量减少65 gC充电时阴极的电极反应式为Br22e=2BrD若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变答案A2.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H22MV2=2H2MVC正极区，固

2、氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B3我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2SO2=H2O2S，已知甲池中发生的反应为下列说法不正确的是()A甲池中碳棒上发生的电极反应式为AQ2H2e=H2AQB乙池溶液中发生的反应为H2SI=3IS2HC该装置将电能转化为光能DH从乙池移向甲池答案C4锂液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂Li2Sx(2x8)分别作两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Li)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是()A该电池比钠液态多

3、硫电池的比能量高B放电时，内电路中Li的移动方向为从a到bCAl2O3的作用是导电、隔离电极反应物D充电时，外电路中通过0.2 mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2 g答案D5一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是()ACl由中间室移向左室BX气体为CO2C处理后的含NO废水的pH降低D电路中每通过4 mol电子，产生X气体的体积在标准状况下为22.4 L答案C解析该原电池中，NO得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO10e12H=N26H2O，装置左边电极是负极，负极上

4、有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时，电解质溶液中Cl移向负极室(左室)，A、B项正确；根据正极的电极反应式可知H参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的pH增大，C项错误；根据负极上电极反应为C6H10O524e7H2O=6CO224H，可知电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为(×6×22.4) L22.4 L，D项正确。6(2019·天津，6)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的

5、数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极答案D解析根据电池的工作原理示意图可知，放电时a电极上I2Br转化为Br和I，电极反应为I2Br2e=2IBr，A项正确；放电时正极区I2Br转化为Br和I，负极区Zn转化为Zn2，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn22e=Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e，a电极发生反应2IBr2e=I2Br，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。7(2020&#

6、183;苏州联考)科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是()A电极a为电池的负极B电极b上发生的电极反应：O24H4e=2H2OC电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区答案C解析根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2SO2=S22H2O，电路中每通过4 mol电

7、子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给出气体所处的状况，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O24H4e=2H2O，可知有1 mol H经质子膜进入正极区，故D正确。8某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O催化还原，其工作原理如下图所示。下列说法不正确的是()A电池工作过程中电子由a极流向b极Bb极反应式：Cr2O6e14H=2Cr37H2OC电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大D每处理1 mol Cr2O，可生成33.

8、6 L(标况下)CO2答案C解析由图分析知a极CH3COOH转化为CO2和H，发生氧化反应，为负极，b极Cr2O和H转化为Cr3，发生还原反应，为正极。A项，电子由负极流向正极，正确；B项，b极反应式为Cr2O6e14H=2Cr37H2O，正确；C项，由a极反应式知生成H，故c(H)增大，pH减小，错误；D项，1 mol Cr2O转化为Cr3得6 mol e，CH3COOH转化为CO2每生成1 mol CO2失4 mol e，故每处理1 mol Cr2O生成CO2的物质的量为 mol(标况下33.6 L)，正确。9.(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所

9、示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是()A充电时，集流体A与外接电源的负极相连B放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol LiC放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D电池总反应可表示为LixSiLi1xCoO2SiLiCoO2答案B解析由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol Li通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极

10、，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li，正极上Li1xCoO2得到电子和Li转化为LiCoO2，故电池总反应可表示为LixSiLi1xCoO2SiLiCoO2，D说法正确。10(2020·成都质检)中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池，如图所示，该电池可将可乐(pH2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是()Aa极为正极B随着反应不断进行，负极区的pH不断增大Cb极的

11、电极反应式为MnO22H2O2e=Mn24OHD若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子答案D解析由图示知，a极上C6H12O6转化成C6H10O6，碳元素化合价升高，发生氧化反应，b极上二氧化锰发生还原反应生成2价锰，a极为负极，b极为正极，A项错误；依题意知，负极的电极反应式为C6H12O62e=C6H10O62H，负极区的pH不断减小，B项错误；由于该电池为酸性环境，b极的电极反应式为MnO24H2e=Mn22H2O，C项错误；由负极反应式知，每消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，D项正确。11(2020·山东，10)微生物脱盐电池是

12、一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为21答案B解析隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol电子通过，则电解质溶液中有1 mol钠离子

13、移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO2H2O8e=2CO27H，正极产生H2：2H2e=H2，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为21，D项正确。12(2020·湖北省宜昌模拟)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时，先闭合K2，断开K1，一段时间后，再断开K2，闭合K1，即可形成浓差电池，电流表指针偏转。下列不正确的是()A充电前，该电池两电极存在电势差B放电时，右池中的NO通过离子交换膜移向左池C充电时，当外

14、电路通过0.1 mol电子时，两电极的质量差为21.6 gD放电时，电极Y为电池的正极答案A解析充电前，左右两池浓度相同，该电池两电极不存在电势差，故A错误；放电时，电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极，则X是负极、Y是正极，右池中的NO通过离子交换膜移向左池，故B正确；充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，X电极生成0.1 mol Ag，Y电极消耗0.1 mol Ag，所以两电极的质量差为21.6 g，故C正确；电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大的一极，充电后左池浓度小于右池，所以放电时，电极Y为电池的正极，故D正确。13.锂铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前

15、景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，下列说法错误的是() A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时，正极的电极反应式为O22H2O4e=4OHC通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD整个反应过程中，氧化剂为O2答案B解析因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2OH2O2e=2Cu2OH，B错误；Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确

16、。14(2021·湖南，10)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是()A放电时，N极为正极B放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C充电时，M极的电极反应式为Zn22e=ZnD隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过答案B解析由题意分析可知，放电时，N极为正极，故A正确；放电或充电时，左侧贮液器和右侧贮液器中溴化锌的浓度维持不变，故B错误；充电时，M极与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn22e=Zn，故C正确；放

17、电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确。15磷酸铁锂电池放电时正极的反应式为FePO4Lie=LiFePO4。该电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是()A放电时，Li通过隔膜移向正极B放电时，电子由铜箔经溶液流向铝箔C放电时，负极发生的电极反应：Cu2e=Cu2D该电池放电过程中C、Fe、P元素化合价均发生变化答案A解析电子不能在溶液中迁移，故B错误；根据锂离子流向可知左侧为负极，根据图示可知放电时左侧电极有锂离子生成，所以负极反应为LixC6xe=xLi6C，故C错误；放电过程中C和P的化合价均没有发生变化，故D错误。16.直接煤空气燃

18、料电池原理如图所示，下列说法错误的是()A随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少B负极的电极反应式为C2CO4e=3CO2C电极X为负极，O2向X极迁移D直接煤空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高答案A解析A项，由题图可知，电极X反应消耗O2，电极Y上O2得电子生成O2不断补充，氧化物电解质的量不会减少，错误；D项，该燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，正确。17.(2020·全国卷，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O。该电池工作时，

19、下列说法错误的是()A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极答案B解析根据VB2电极发生的反应：VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O，判断得出VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，所以电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VO，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参与反应，即标准状况下有0.224

20、L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH，溶液的pH降低，正极区生成OH，溶液的pH升高，B错误。18(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b为_极。电极b上的电极反应为_。(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。X为_极，Y极的电极反应式为_。Y极生成1 mol Cl2时，_ mol Li移向_(填“X”或“Y”)极。(3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物

21、燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：该电池中外电路电子的流动方向为_(填“从A到B”或“从B到A”)。A电极附近甲醇发生的电极反应为_。答案(1)正CO22e2H=HCOOH(2)正2Cl2e=Cl22X(3)从A到BCH3OHH2O6e=6HCO2解析(1)从图示可以看出，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO22e2H=HCOOH。(2)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。CH3OH失电子生成CO2和H，根据化合价变化和元素守恒可得电极反应式：C

22、H3OHH2O6e=6HCO2。19.我国科学家最近发明了一种ZnPbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下：回答下列问题：(1)电池中，Zn为_极，B区域的电解质为_(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。(2)电池反应的离子方程式为_。(3)阳离子交换膜为图中的_膜(填“a”或“b”)。(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为_毫安(mAh)(1 mol电子的电量为1F，F96 500 C·mol1，结果保留整数)。(5)已知E为电池电动势(电池电动势即电池的

23、理论电压，是两个电极电位之差，EE()E()，G为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，_；_(填“>”或“<”)。答案(1)负K2SO4(2)PbO2SOZn2H2O=PbSO4Zn(OH)(3)a(4)5 361(5)解析(1)锌是活泼金属，Zn电极为负极；由图示可知A区域电解质为KOH，C区域电解质为H2SO4，则在B区域电解质为K2SO4。(2)负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)，正极反应为PbO22e4HSO=PbSO42H2O，总反应离子方程式为PbO2SOZn2H2O=PbSO4Zn(OH)。(3)A区域是KOH溶液，OH发生反应变为Zn(OH)，为

24、了维持溶液呈电中性， K应通过交换膜进入B区域，因此a膜为阳离子交换膜。(4) n(Zn)0.1 mol，则转移的电子为0.2 mol，1 mol电子的电量为96 500 C，转移0.2 mol电子的电量Q0.2 mol×96 500 C·mol119 300 C，则理论上可产生的电量为 mAh5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以ZnPbO2的电势差比PbPbO2的电势差大，则；不同电池的电势差越大，电池反应的自由能变就越小，所以。20(1)直接硼氢燃料电池(DBFC)是以NaBH4溶液为负极燃料的一种高比能电池，其工作原理如图所示，则通入空气的一极是_(填“正极”或“负极”)，此电池负极的电极反应式为