2023新教材高考化学二轮专题复习专练5新型化学电源

这是一份2023新教材高考化学二轮专题复习专练5新型化学电源，共9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。
1．[2022·江苏省南京市、盐城市二模]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＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
D.a极消耗的SO2与b极消耗的O2两者物质的量相等
2．[2022·江南十校联考]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＋2H2O
D.当甲电极上有32 g N2H4消耗时，乙电极上有22.4 L O2参与反应
3．[2021·浙江1月]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＋2H2O eq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电)) Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
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．[2022·福建省厦门市二检]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＋Li2S
B.充电时，Mg电极连外接电源负极
C.充电时，每生成1 ml Mg，电解质溶液质量减少24 g
D.电解液含离子迁移速率更快的Li＋提高了电流效率
6．[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\up1(2－),\s\d1(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\up1(2－),\s\d1(4)) ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
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1
C.电极石墨2的电极反应为：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O
D.电极石墨2增重3.2 g时，电极石墨1上生成2.24 L气体(标准状况)
8．[2022·重庆市一模]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－===HxWO3
D.若有2 ml电子通过导线，A、B两区域中溶液质量改变量的和为2 g
二、不定项选择题
9．[2022·吉林省白山市一模]我国科学家研制了Cu2P2O7催化剂建构Zn ­ CO2二次电池，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2 ml电子时，理论上双极膜中水减少18 g
D.充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
10．[2022·广东省佛山市二模]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2 ml e－，右室离子数目减少2 ml
C.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．[2022·湖南省邵阳市一模]2019年6月6日，工信部正式向四大运营商颁发了5G商用牌照，揭示了我国5G元年的起点。通信用磷酸铁锂电池其有体积小、重量轻、高温性能突出、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，放电时，正极反应式为M1－xFexPO4＋e－＋Li＋===LiM1－xFexPO4，其原理如图所示，下列说法正确的是( )
A.充电时，电路中每转移1 ml电子，阴极质量减少7 g
B.充电时，Li＋移向石墨电极
C.放电时，负极反应式为LiC6－e－===Li＋＋6C
D.电池总反应为M1－xFexPO4＋LiC6 eq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电)) LiM1－xFexPO4＋6C
12．[2022·山东省泰安市一模]我国科研团队设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂s ­ SnLi，可提高电催化制甲酸盐的产率，同时释放电能，实验原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.充电时，Zn电极周围pH降低
B.放电时，每生成1 ml HCOO－，转移NA个电子
C.使用催化剂Sn或者s ­ SnLi均能有效减少副产物CO的生成
D.使用s ­ SnLi催化剂，中间产物更不稳定
专练5 新型化学电源
1．解析：该装置没有外加电源，该装置为电池装置，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＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(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：D
2．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1 ml N2H4消耗时，乙电极上有1 ml O2被还原，状况不知，所以体积不一定是22.4 L，故D错误。
答案：C
3．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＋2H2O eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，D说法正确。
答案：C
4．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。
答案：D
5．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1 ml Mg，消耗1 ml Mg2＋，转移2 ml电子，同时生成2 ml Li＋，所以电解质质量减少24 g－2×7g＝10 g，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：C
6．解析：A项，放电时Zn极为负极，负极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn（OH） eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(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\up1(2－),\s\d1(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。
答案：D
7．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，3.2 g氧元素物质的量为0.2 ml，电子转移0.4 ml，石墨1为原电池的正极，2H＋＋2e－===H2↑，电极石墨1上生成氢气0.2 ml，标准状况下体积＝0.2 ml×22.4 L·ml－1＝4.48 L，D不正确，答案选D。
答案：D
8．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2 ml电子通过导线，就有2 ml H＋从B迁移到A，A区溶液质量增加2 g，B区溶液的质量不变，则溶液改变量的和为2 g，故D正确。
答案：D
9．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2 ml电子时，理论上双极膜中水减少2 ml，即36 g，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：D
10．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－===I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，则充电时每转移2 ml e－，右侧减少2 ml阴离子，同时有2 ml M＋离子进入左室，右室离子数目减少4 ml，B错误；放电时负极电极反应为－2e－===，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：D
11．解析：充电时，石墨电极为阴极，Li＋转化为LiC6，所以每转移1 ml电子，阴极质量增加7 g，A错误；充电时为电解池，阳离子移向阴极，所以Li＋移向石墨电极，B正确；放电时，石墨电极为负极，LiC6被氧化生成Li＋，负极反应式为LiC6－e－===Li＋＋6C，C正确；根据电池结构可知，该电池的总反应方程式为：M1－xFexPO4＋LiC6 eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) LiM1－xFexPO4＋6C，D错误。
答案：BC
12．解析：根据装置图，充电时，外电路电子流向Zn电极，即Zn电极为阴极发生还原反应，反应式为Zn（OH） eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2e－===Zn＋4OH－，c（OH－）增大，pH增大，A错误；放电时，右侧电极为正极，发生还原反应，反应式为CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，生成1 ml HCOO－时，转移电子物质的量为2 ml，B错误；根据图像可知，在使用催化剂Sn和s ­ SnLi生成CO时活化能大，活化能大反应速率慢，且CO能量比HCOOH能量高，能量越低，物质越稳定，因此使用催化剂Sn和s ­ SnLi可以减少副产物CO的生成，C正确；使用催化剂s ­ SnLi，中间产物能量高，不稳定，D正确。
答案：CD