2023版新教材高考化学微专题小练习专练25新型电池的开发和利用

这是一份2023版新教材高考化学微专题小练习专练25新型电池的开发和利用，共7页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
1.[2022·湖南卷]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂­海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂­海水电池属于一次电池
2.[2021·山东卷]以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH－O2、N2H4－O2、（CH3）2NNH2－O2清洁燃料电池。下列说法正确的是（ ）
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
3.[2021·广东卷]火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时（ ）
A．负极上发生还原反应
B. CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极
D. 将电能转化为化学能
4.[2021·河北卷]K－O2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1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
5.[2020·全国卷Ⅰ]科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极反应为
Zn－2e－＋4OH－===Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4))
B．放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C．充电时，电池总反应为
2Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
6.MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．该电池的正极反应式为
4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O
B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋
C．放电时OH－向负极移动
D．当生成1 ml H2O时，转移2 ml电子
7.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下。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I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 ml I－被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
8.[2022·江苏扬州中学月考]如图是一种电解质溶液可以循环流动的新型电池。下列说法正确的是（ ）
A．PbO2电极的电极反应式为
PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O
B．若将Cu换成Pb，则电路中电子转移方向不改变
C．Cu电极为负极，放电过程中失去电子而被还原
D．放电不会影响循环液中H2SO4与CuSO4物质的量之比
二、不定项选择题
9.一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如下图所示的转化。
下列说法正确的是（ ）
A．贮能时，光能转变为化学能
B．贮能和放电时，电子在导线中流向相同
C．贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区
D．放电时，b极发生：
VO eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(2)) ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
10.[2022·河北石家庄二中月考]科学家发明了一种Al－PbO2电池，电解质溶液中溶质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域（a＞b），结构示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．K＋通过x膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Al电极发生的反应为
Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－
D．消耗1.8 g Al时N区电解质溶液质量减少16.0 g
11.全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是（ ）
A．电池工作时，正极可发生反应：
2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 ml电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
专练30 新型电池的开发和利用
1．B 海水中含有大量的电解质，故A项正确；Li是活泼金属，作负极，则N极是正极，正极上海水中溶解的O2、CO2等均能放电，B项错误；由于Li易与水反应，故玻璃陶瓷应具有良好的防水功能，同时为形成闭合的回路，也应具有传导离子的功能，C项正确；该电池属于一次电池，D项正确。
2．C 碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4－O2清洁燃料电池总反应为：N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[（CH3）2NNH2]中C和N的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为（CH3）2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O，据此结合原电池的工作原理分析解答。A.放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，错误；B.根据上述分析可知，N2H4－O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，错误；C.理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和（CH3）2NNH2放电量（物质的量表达式）分别是： eq \f(m g,32 g·ml－1) ×6、 eq \f(m g,32 g·ml－1) ×4、 eq \f(m g,60 g·ml－1) ×16，通过比较可知（CH3）2NNH2理论放电量最大，正确；D.根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 ml O2生成的氮气的物质的量为1 ml，在标准状况下为22.4 L，D错误。
3．B 金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A错误；碳纳米管为正极，CO2在正极上得电子，发生还原反应，B正确；放电时，阳离子由负极移向正极，C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。
4．D 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1 Ah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3.9 g钾时，转移0.1 ml e－，铅酸蓄电池消耗0.1 ml H2O，其质量为1.8 g，D说法错误。
5．D A项，放电时Zn极为负极，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ，正确；B项，放电时，正极反应为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，每转化1 ml CO2，转移2 ml电子，正确；C项，充电时，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为2Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ＋4e－===2Zn＋8OH－，将两极电极反应式相加得总反应，正确；D项，充电时，正极溶液中OH－浓度降低，错误。
6．D 该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) －4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 ml H2O时转移2 ml电子，故D正确。
7．D 本题涉及原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识，通过工作原理示意图的分析，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力。新型高能电池的原理应用体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
由工作原理示意图中Zn2＋迁移的方向可判断放电时a为正极，b为负极。放电时，a极得到电子，发生还原反应，使溶液中离子数目增大，A、B项正确；充电时，a极接外接电源的正极，D项错误；充电时，b极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，每增重0.65 g，转移0.02 ml电子，a极为阳极，电极反应式为2I－＋Br－－2e－===I2Br－，转移0.02 ml电子，有0.02 ml I－被氧化，C项正确。
8．B PbO2得电子，发生还原反应，为正极，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ＋2e－===PbSO4＋2H2O，A项错误；若将Cu换成Pb，铅仍作负极，则电路中电子转移方向不变，B项正确；放电过程中铜失电子，被氧化，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C项错误；由总反应Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，放电时硫酸转化为硫酸铜和硫酸铅，则H2SO4与CuSO4物质的量之比变小，D项错误。
9．AD 光照时贮能，VO2＋失电子转化为VO eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(2)) ，b为阳极，a为阴极，放电时b为正极，a为负极。贮能时，光能转变为化学能，A正确；贮能时，电子由b极流出，放电时，电子由a极流出，在导线中流向不相同，B错误；贮能时，氢离子由阳极b区迁移至阴极A区，C错误；放电时，b极为正极，发生的电极反应为：VO eq \\al(\s\up11(＋),\s\d4(2)) ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，D正确。
10．CD 由图可知，原电池工作时，Al电极为负极，被氧化生成[Al（OH）4]－，PbO2电极为正极，发生还原反应，电解质溶液中溶质M为KOH，R为K2SO4，N为H2SO4。M区为负极区，阳离子流向正极区，故K＋通过x膜移向R区，A项错误；钾离子通过x膜向R区移动，SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 通过y膜向R区移动，R区域的电解质浓度逐渐增大，B项错误；原电池工作时，Al作负极，负极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－，C项正确；消耗1.8 g Al时电路中转移的电子物质的量为 eq \f(1.8 g,27 g·ml－1) ×3＝0.2 ml，则N区有0.1 ml SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 经过y进入R区，根据负极反应式PbO2＋SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，消耗0.1 ml SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ，同时流出0.1 ml SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ，故相当于N区消耗了0.2 ml H2SO4同时生成了0.2 ml H2O，N区电解质溶液质量减少了0.2 ml×98 g·ml－1－0.2 ml×18 g·ml－1＝16.0 g，D项正确。
11．D 原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随着放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，故A项正确；原电池工作时，每转移0.02 ml电子，被氧化的Li的物质的量为0.02 ml，质量为0.14 g，故B项正确；石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，可提高电极a的导电性，故C项正确；电池充电时间越长，转移的电子数越多，生成的Li和S8越多，则电池中Li2S2的量越少，故D项错误。