五新型电池专练 高考化学一轮复习专项练含解析

新型电池专练  

 (建议用时50分钟)

类型一　 一次电池

1．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。该装置工作时，下列叙述正确的

是(　　)

A．Al电极区的电极反应式：Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH

B．石墨电极上的电势比Al电极上的低

C．每消耗27g Al，有3 mol电子通过溶液转移到石墨电极上

D．若采用食盐水和NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同

【解析】选A。Al电极为负极，失电子，发生氧化反应，在氨水溶液中发生Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH，A正确；石墨电极为正极，Al电极为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，B错误；电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上，C错误；若采用食盐水和NaOH溶液作电解质溶液，由于Al(OH)3是两性物质，可以被NaOH溶液溶解，所以电极反应式不相同，D错误。

2．雌黄(As2S3)在我国古代常用作书写涂改修正胶。浓硝酸氧化雌黄可制得硫黄，并生成砷酸和一种红棕色气体，利用此反应原理设计原电池。下列有关叙述正确的是(　　)

A．砷酸的分子式为H2AsO4

B．红棕色气体在该原电池的负极区生成并逸出

C．该反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为12∶1

D．该反应中每析出4.8 g硫黄，则转移0.5 mol电子

【解析】选D。砷最高价为＋5，砷酸的分子式为H3AsO4，A错误；红棕色气体是硝酸发生还原反应生成的NO2，NO2在正极生成并逸出，B错误；As2S3被氧化为砷酸和硫单质，As2S3化合价共升高10，硝酸被还原为NO2，氮元素化合价降低1，氧化剂和还原剂物质的量之比为10∶1，C错误；As2S3被氧化为砷酸和硫单质，1 mol As2S3失10 mol电子，生成2 mol砷酸和3 mol硫单质，所以生成0.15 mol硫黄，转移0.5 mol电子，D正确。

3．(2021年湖南适应性测试改编)某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2AgCl(s)2Ag(s)＋2HCl。

下列说法错误的是(　　)

A．放电时，左边电极为负极

B．放电时，溶液中H＋向右边电极移动

C．充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag－e－===Ag＋

D．充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液减轻73 g

【解析】选C。放电时为原电池原理，由方程式结合图示分析可知：左边为负极，负极方程式为H2－2e－===2H＋，右边为正极：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，生成的H＋由负极(生成阳离子的一极)向正极(消耗阳离子的一极)移动，故A、B正确；充电时为电解池原理，左边电极为阴极，发生还原反应，即2H＋＋2e－===H2↑；右边电极为阳极，发生氧化反应，即Ag－e－＋Cl－===AgCl，故C错误；由总反应方程式2HCl＋2Ag2AgCl＋H2↑分析：Ag单质和AgCl都是固体，溶液中损失的质量为HCl的质量，由电子守恒：2HCl～2e－～H2可知：n(HCl)＝2n(H2)＝2×1 mol＝2 mol，m(HCl)＝2 mol×36.5 g·mol－1＝73 g，所以电解质溶液损失的质量为73 g，故D正确。

4.已知Cd(Hg)能与Hg2SO4发生：

Cd(Hg)＋Hg2SO4===3Hg＋CdSO4，利用此反应设计如图所示电池装置。下列有关该电池的叙述错误的是(　　)

A．电池工作时Cd2＋向电极A移动，电极反应式为Cd－2e－===Cd2＋

B．电极A上发生反应Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SO

C．电极B上发生反应Cd(Hg)－4e－===Hg2＋＋Cd2＋

D．反应中每生成a mol Hg转移a  mol电子

【解析】选C。根据电池总反应式可知，放电时Cd在负极失电子，B为负极，电极反应式为Cd－2e－===Cd2＋，生成的Cd2＋移向A极，A正确、C错误；正极上Hg2SO4得电子生成Hg，电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SO，当生成a  mol Hg时，转移a  mol电子，B正确、D正确。

类型二　 充电电池

5．我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li＋S88Li2S，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．充电时，电能转化为化学能

B．放电时，锂离子向正极移动

C．放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4得到2 mol e－

D．充电时，阳极总电极反应式是8S2－－16e－===S8

【解析】选C。充电时，是电解池，是电能转化为化学能，A正确；放电时，是原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，因此锂离子向正极移动，B正确；根据图示，放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4的反应为2Li2S6＋2Li===3Li2S4，反应中2 mol Li2S6得到2 mol e－，即1 mol Li2S6得到1 mol e－，C错误；根据16Li＋S88Li2S，充电时，阳极总电极反应式是8S2－－16e－===S8，D正确。

6．(2021·长沙模拟)科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王”石墨烯将“彻底改变21世纪”。中国研发人员利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，已在世界上率先开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是(　　)

A．有设计师建议该电池采用隔膜效果更好，可选用质子交换膜

B．放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋

C．石墨烯电池通过提高储锂容量进而提高能量密度，废旧的该电池进行“放电处理”让Li＋嵌入LiCoO2中而有利于回收

D．石墨烯电池充电时LiCoO2极与电源负极相连

【解析】选C。隔膜只允许Li＋通过，所以不能选用质子交换膜，A错误；根据电池反应，放电时，LiCoO2上得到电子，LiCoO2发生电极反应式：Li1－xCoO2＋

xLi＋＋xe－===LiCoO2，B错误；石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度，根据工作原理，Li＋嵌入LiCoO2中，C正确；LiCoO2极是电池正极，充电时与电源正极相连，D错误。

7．某课题组以纳米Fe2O3、金属钾和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)作为两极的电极材料制备锂离子电池(电解质为一种能传导Li＋的高分子材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控。如图，下列说法不正确的是(　　)

A．该电池可以用NaOH溶液作为电解质溶液

B．放电时电池正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===3Li2O＋2Fe

C．放电时电池的总反应为Fe2O3＋6Li===3Li2O＋2Fe

D．在放电过程中，通过电极材料Fe2O3转化为Fe，实现对磁铁的吸引

【解析】选A。锂和水发生反应，所以不可以用NaOH溶液为电解质溶液，A错误；正极发生还原反应，Fe2O3得电子被还原，所以放电时电池正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===3Li2O＋2Fe，B正确；放电时电池的总反应为Fe2O3＋6Li===3Li2O＋2Fe，C正确；磁铁的主要成分是Fe3O4，可吸引铁，不可吸引Fe2O3，D正确。

8．铝离子电池是以铝和Cn[AlCl4](Cn为石墨)为电极，有机物阳离子和[AlCl4]－组成离子液体的电池，电池放电时，在负极附近形成[Al2Cl7]－。充电和放电过程中离子液体中的阳离子浓度不变。下列说法错误的是(　　)

A．放电时，铝为电池负极，电极反应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－

B．放电时，负极材料和正极材料质量均减少

C．充电和放电过程中，有机物阳离子移动方向相反

D．充电时，阴极的电极反应式为[AlCl4]－＋Cn－e－===Cn[AlCl4]

【解析】选D。因负极形成[Al2Cl7]－，故电极反应式为Al＋7[AlCl4]－－3e－===4[Al2Cl7]－，A正确；放电时Al溶解负极质量减少，正极反应式为Cn[AlCl4]＋e－===[AlCl4]－＋Cn，质量也减少，B正确；放电时，阳离子从负极移向正极，充电时，阳离子从阳极移向阴极，C正确；充电时，电池的阳极发生氧化反应，失电子，阴极发生还原反应，得电子，D错误。

9．高铁电池是一种可充电电池，负极材料是Zn，氧化产物是Zn(OH)2，正极材料是K2FeO4(易溶盐)，还原产物是Fe(OH)3，电解质溶液是KOH水溶液。下列有关说法正确的是(　　)

A．高铁电池放电时，正极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

B．高铁电池充电时，阴极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O

C．高铁电池放电时的总反应为2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－

D．高能碱性电池的工作电压比高铁电池更稳定

【解析】选C。放电时，正极发生还原反应，应是FeO得电子，A错误；充电时，阴极发生还原反应，应是Zn(OH)2得电子，B错误；高铁电池放电时的总反应为2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－，C正确；根据题图可知，高铁电池的工作电压比高能碱性电池更稳定，D错误。

10．镁电池作为一种低成本、高安全的储能装置，正受到国内外广大科研人员的关注。一种以固态含Mg2＋的化合物为电解质的镁电池的总反应为xMg＋V2O5MgxV2O5。下列说法错误的是(　　)

A．充电时，阳极质量减小

B．充电时，阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg

C．放电时，正极反应式为V2O5＋xMg2＋＋2xe－===MgxV2O5

D．放电时，电路中每流过2 mol电子，固体电解质中有2 mol Mg2＋迁移至正极

【解析】选D。放电时，镁是负极，V2O5是正极，充电时，阳极反应式为MgxV2O5－2xe－===V2O5＋xMg2＋，阳极质量减小，A、B、C正确；根据电荷守恒，电路中每流过2  mol e－，放电时固体电解质中应只有1  mol Mg2＋迁移至正极，D错误。

类型三　 燃料电池

11．科学工作者研发了一种SUNCAT的系统，借助锂循环可持续合成氨，其原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．过程Ⅰ得到的Li3N中N元素为－3价

B．过程Ⅱ生成W的反应：Li3N＋3H2O===3LiOH＋NH3↑

C．过程Ⅲ中能量转化的形式：化学能转变为电能

D．过程Ⅲ涉及反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

【解析】选C。根据图示可知，过程Ⅰ是N2和Li反应生成Li3N，化学方程式为N2＋6Li2Li3N；过程Ⅱ是Li3N和H2O反应生成LiOH和NH3，化学方程式为Li3N＋3H2O===3LiOH＋NH3↑，即W为LiOH；过程Ⅲ是由LiOH获得了金属Li和氧气和水，故过程Ⅲ是对LiOH固体进行了电解，阳极上的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极上Li＋放电：Li＋＋e－===Li。金属无负价，故Li3N中Li为＋1价，则N为－3价，A正确；过程Ⅱ的化学方程式为Li3N＋3H2O===3LiOH＋NH3↑，B正确；过程Ⅲ为电解LiOH固体，故是将电能转化为化学能，C错误；由于过程Ⅲ为电解LiOH固体，故其阳极上的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，D正确。

12．一种太阳能电池光照时的工作原理如图所示。

下列说法不正确的是(　　)

A．硅太阳能电池供电原理与该电池不同

B．光照时，b极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋

C．光照时，毎转移1 mol电子，有2 mol H＋由a极区经质子膜向b极区迁移

D．夜间时，该电池相当于蓄电池放电，a极发生氧化反应

【解析】选C。硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是化学能转化为电能，两者原理不同，A正确；光照时，b极是负极发生氧化反应，电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，B正确；每转移1 mol电子，有1 mol氢离子由b极区经质子膜向a极区迁移，C错误；夜间无光照时，相当于蓄电池放电，a极的电极反应式为V2＋－e－===V3＋，发生氧化反应，D正确。

13．(2021·广州模拟)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的工作原理示意图如下，电池工作时发生的反应为

RuⅡRuⅡ*(激发态)、RuⅡ*―→RuⅢ＋e－

I＋2e－―→3I－、2RuⅢ＋3I－―→2RuⅡ＋I

下列关于该电池的叙述错误的是(　　)

A．电池中镀Pt导电玻璃为正极

B．电池工作时，I－在镀Pt导电玻璃上放电

C．电池工作时，电解质中I－和I浓度不会减少

D．电池工作时，是将太阳能转化为电能

【解析】选B。根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀Pt导电玻璃，则透明导电玻璃为负极，镀Pt导电玻璃为正极，A正确；电池工作时，镀Pt导电玻璃为正极，电极反应为I＋2e－===3I－，正极上为I放电，B错误；根据电池工作时发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后I－又被RuⅢ氧化为I，I和I－相互转化，电解质中I－和I浓度不会减少，C正确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D正确。

14．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．右边吸附层中发生了还原反应

B．负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－ ===2H2O

C．电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O

D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动

【解析】选C。右边吸附层中H＋生成H2是正极，发生了还原反应，A正确；左边吸附层是负极发生H2－2e－＋2OH－===2H2O，B正确；电池放电的过程中，没有氧气参与反应，C错误；电解质溶液中Na＋向右(正极)移动，ClO向左(负极)移动，D正确。

15．(2021·岳阳模拟)一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是(　　)

A．K＋移向催化剂b

B．催化剂a电极表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－

C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化

D．该太阳能电池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变

【解析】选C。根据电子的流向，a电极为负极，b电极为正极，K＋移向正极，A正确；负极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，正极反应式为[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，B、D正确；[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被还原，C错误。

16．一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)，接着Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)，若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是(　　)

A．光照时，电流由Y流向X

B．光照时，当转移0.1 mol e－时在Pt电极上有0.05 mol Cl2生成

C．光照时，Cl－向Ag电极移动

D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－

【解析】选D。该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极。A.光照时，电流从正极X极流向负极Y，错误；B.光照时，Pt电极作负极，负极上Cu＋失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu＋(aq)－e－===Cu2＋(aq)，错误；C.光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，错误；D.光照时，正极上氯原子得电子发生还原反应，负极上亚铜离子失电子发生氧化反应，所以电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－，正确。

17.一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl4Al2Cl＋3Cn(Cn表示石墨)。下列说法正确的是(　　)

A．放电时负极电极反应为2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl

B．放电时AlCl移向正极

C．充电时阳极反应为AlCl－e－＋Cn===Cn(AlCl4)

D．电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被还原

【解析】选C。A项，放电时铝作负极，失去电子被氧化为Al2Cl，电极反应为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，错误；B项，放电时，AlCl移向负极，错误；C项，充电时阳极反应为Cn＋AlCl－e－===Cn(AlCl4)，正确；D项，由总反应可知每1 mol Cn(AlCl4)被还原仅转移1 mol电子，错误。

18．某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如下。工作时，下列说法中不正确的是(　　)

A.盐桥中Cl－向Y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极发生的反应为2NO＋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，Y极作正极，盐桥中 Cl－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＋===N2↑＋6H2O，反应消耗H＋，pH增大，正确。