新教材2024高考化学二轮专题复习考前抢分专练5新型化学电源

专练5新型化学电源1．[2023·辽宁卷]某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是()A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋2．热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是()A．电极b为正极B．溶液中H＋由a极区向b极区迁移C．电极a的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))D．a极消耗的SO2与b极消耗的O2两者物质的量相等3．如图是一种新型燃料电池，O2－可在高温条件下在固体氧化物电解质中自由移动，电极上产生的均为无毒无害的物质。下列说法正确的是()A．电极甲为正极，发生氧化反应B．电池内的O2－由电极甲移向电极乙C．电池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2OD．当甲电极上有32gN2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应4．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是()A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D．镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)25.K­O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是()A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水6．我国科学家设计的Mg­Li双盐电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是()A．放电时，正极电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋=Fe＋Li2SB．充电时，Mg电极连外接电源负极C．充电时，每生成1molMg，电解质溶液质量减少24gD．电解液含离子迁移速率更快的Li＋提高了电流效率7．国际氢能燃料电池汽车技术大会(FCVE)将于2021年7月14日至16日在中国上海隆重举行，燃料电池备受关注，中科院海西研究院开发出一种Zn­H2O燃料电池，容量大，寿命长，有望成为目前广泛使用的锂电池的理想替代品。其电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是()A．石墨1是电池的正极B．电池工作时，电流方向为：电极石墨2→NaOH溶液→H2SO4溶液→电极石墨1C．电极石墨2的电极反应为Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OD．电极石墨2增重3.2g时，电极石墨1上生成2.24L气体(标准状况)8．苯酚()是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料，但苯酚也有较强的毒性。如图是处理废水中苯酚的装置。下列有关说法正确的是()A．a电极电势低，电极附近pH增大B．H＋由B区移向A区，B区溶液的pH增大C．b电极反应式为WO3＋xH＋＋xe－=HxWO3D．若有2mol电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2g9．我国科学家研制了Cu2P2O7催化剂建构Zn­CO2二次电池，实现了电还原CO2合成多碳产品(如乙酸，乙醇等)，装置如图所示。双极膜中水电离出的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法正确的是()A．放电时，双极膜中H＋向负极区迁移B．放电时，电势：Zn极高于Cu2P2O7极C．当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少18gD．充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋10．有机物电极材料具有来源丰富、可降解等优点，一种负极材料为固态聚酰亚胺—水系二次电池的结构如图所示。下列说法正确的是()A．充电时有机电极发生了氧化反应B．充电时每转移2mole－，右室离子数目减少2molC．放电时负极电极反应为：－2e－=D．将M＋由Li＋换成Na＋，电池的比能量会下降11．微生物脱盐电池既可以处理废水中CH3COOH和NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，又可以实现海水淡化，原理如下图所示。下列说法正确的是()A．生物电极b为电池的负极B．电极a的电极反应式为CH3COOH－8e－＋8OH－=2CO2↑＋6H2OC．每生成标准状况下2.24LN2，电路中转移0.6mol电子D．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜12．我国科学家研究出一种新型水系Zn­C2H2电池(结构如图)，既能实现乙炔加氢又能发电，其开路电位、峰值功率密度和能量密度均远高于Zn­CO2电池，同时这种电池设计可广泛适用于其他炔烃。已知放电时Zn转化为ZnO，电池工作时下列说法正确的是()A．电流由b极经外电路流向a电极B．右侧极室中c(KOH)增多C．a极的电极反应式为C2H2＋2e－＋2H2O=C2H4＋2OH－D．每有0.2molOH－通过阴离子交换膜，a极消耗2.24LC2H2专练5新型化学电源1．解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2Fe3＋，D错误；故答案选B。答案：B2．解析：该装置没有外加电源，该装置为原电池装置，根据装置图，SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，根据原电池工作原理，电极a为负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A、C正确；根据原电池工作原理，H＋从a极区移向b极区，B正确；根据电子守恒，a极消耗的SO2与b极消耗的O2两者物质的量之比为2∶1，D错误。答案：D3．解析：反应生成物均为无毒无害的物质，负极上反应生成N2，则电池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2O，电极甲发生氧化反应，是负极，A错误、C正确；放电时，阴离子向负极移动，即O2－由电极乙移向电极甲，B错误；由电池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2O可知，当甲电极上有1molN2H4消耗时，乙电极上有1molO2被还原，状况不知，所以体积不一定是22.4L，故D错误。答案：C4．解析：断开K2、合上K1，发生的是原电池反应，所以能量转化形式为化学能→电能，A说法正确；断开K1、合上K2，发生的是电解池反应，电极A与电源负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，B说法正确；当发生电解反应时，电极B是阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Ni（OH）2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O，根据电极反应式可知溶液中KOH浓度降低，C说法错误；根据题给装置图中物质的变化过程可得总反应式为Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，D说法正确。答案：C5．解析：由题图可知，b极上O2转化为KO2，则b极为电池正极，a极为电池负极，K＋通过隔膜由a极向b极迁移，为避免O2氧化K电极，O2不能通过隔膜，A说法正确；放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b极经导线流向a极，充电时，b极接外接电源的正极，b电极为阳极，B说法正确；产生1Ah电量时，生成KO2与消耗O2的质量比为71∶32≈2.22，C说法正确；消耗3.9g钾时，转移0.1mole－，铅酸蓄电池消耗0.1molH2O，其质量为1.8g，D说法错误。答案：D6．解析：放电时Mg转化为Mg2＋，所以右侧电极为负极，左侧电极为正极，FeS得电子生成Fe和Li2S，电极反应为FeS＋2e－＋2Li＋=Fe＋Li2S，A正确；充电时Mg2＋转化Mg，被还原，为阴极，连接外接电源的负极，B正确；充电时阳极反应为Fe＋Li2S－2e－=FeS＋2Li＋，每生成1molMg，消耗1molMg2＋，转移2mol电子，同时生成2molLi＋，所以电解质质量减少24g－2×7g＝10g，C错误；电解液中含离子迁移速率更快的Li＋，增强了导电性，提高了电流效率，D正确。答案：C7．解析：石墨1的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，发生了还原反应，钠离子移向石墨1，则石墨1是电池的正极，A正确；电池工作时，电流由正极经过外电路、石墨2电极、电解质溶液、回到正极形成闭合回路，故电流方向为：电极石墨2→NaOH溶液→H2SO4溶液→电极石墨1，B正确；电极石墨2为负极，锌失去电子发生氧化反应，电极反应为：Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，C正确；电极石墨2增重为氧元素质量，3.2g氧元素物质的量为0.2mol，电子转移0.4mol，石墨1为原电池的正极，2H＋＋2e－=H2↑，电极石墨1上生成氢气0.2mol，标准状况下体积＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L，D不正确，答案选D。答案：D8．解析：a电极为原电池的正极，酸性条件下，苯酚在正极得到电子发生还原反应生成苯，电极反应式为C6H5OH＋2e－＋2H＋=C6H6＋H2O，则a电极电势高，电极附近溶液pH增大，故A错误；b电极为负极，HxWO3在负极失去电子发生氧化反应生成WO3和氢离子，电极反应式为HxWO3－xe－=WO3＋xH＋，电池工作时，氢离子由B区移向A区，则b电极附近溶液pH减小，B区溶液pH不变，故B、C错误；原电池工作过程中，氢离子由B区移向A区，若有2mol电子通过导线，就有2molH＋从B迁移到A，A区溶液质量增加2g，B区溶液的质量不变，则溶液改变量的和为2g，故D正确。答案：D9．解析：放电时相当于是原电池，双极膜产生的H＋移向正极，故A错误；正极电势高于负极电势，故Zn极低于Cu2P2O7极，故B错误；当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少2mol，即36g，故C错误；放电时二氧化碳被还原生成乙醇，充电时乙醇被氧化为二氧化碳，故电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O=2CO2↑＋12H＋，故D正确。答案：D10．解析：由题干可知，该结构为一种负极材料固态聚酰亚胺—水系二次电池，则有机电极为负极，充电时负极为电解池阴极，发生还原反应，A错误；充电时，右侧电极为阳极，发生氧化反应，3I－－2e－=Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，则充电时每转移2mole－，右侧减少2mol阴离子，同时有2molM＋离子进入左室，右室离子数目减少4mol，B错误；放电时负极电极反应为－2ne－=，C错误；比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，钠的相对原子质量大于锂，故将M＋由Li＋换成Na＋，电池的比能量会下降，D正确。答案：D11．解析：该装置为原电池，a极为负极，CH3COOH失电子，b极为正极，亚硝酸根得电子，A错误；负极反应式为CH3COOH＋2H2O－8e－=2CO2↑＋8H＋，B错误；1molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))得3mol电子生成0.5molN2，每生成标准状况下2.24LN2，电路中转移0.6mol电子，C正确；原电池工作时，阴离子移向