2024届高三化学一轮复习培优--二次电池训练

这是一份2024届高三化学一轮复习培优--二次电池训练，共17页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三化学一轮复习培优--二次电池训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是
A
B
C
D




煤气灶
铅蓄电池
太阳能热水器
风力发电

A．A B．B C．C D．D
2．判断下列说法，其中正确的组合是（ ）
①煤、石油、天然气是当今世界重要的化石能源
②电力、风力、生物质能均是一次能源
③化学变化中的能量变化主要是由化学键的变化引起的
④吸热反应发生时一定要加热，放热反应发生时不需要加热
⑤等质量的糖类在体内发生氧化还原反应和在体外燃烧均生成CO2和水时，放出的能量不可能相等
⑥充电电池可以无限制地反复放电、充电
⑦充电时的电池反应和放电时的电池反应为可逆反应
⑧石油裂化、裂解为化学变化，而煤的气化和石油的分馏均为物理变化
A．①②⑤⑦
B．②③④⑥
C．①③
D．①③④⑧
3．下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A．氢氧燃料电池属于环境友好电池，能量转化率可达100％
B．锌锰干电池是一种常用的二次电池
C．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
D．铅蓄电池负极是PbO2，正极是Pb
4．中国探月工程“嫦娥五号”探测器于2020年12月17日完成探月任务，是我国航天事业发展的巨大成就。“嫦娥五号”采用长征五号火箭运输，其芯一级和芯二级采用液氧液氢发动机，助推器采用液氧煤油发动机，“嫦娥五号”本身采用偏二甲肼/四氧化二氮发动机，其反应方程式为C2H8N2+2N2O42CO2+4H2O+3N2；“嫦娥五号”的电源系统由电源控制器、锂离子蓄电池组及太阳电池阵组成，锂离子蓄电池放电的反应式如下：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x＜1)，下列关于长征五号火箭及“嫦娥五号”探测器燃料的说法不正确的是
A．煤油来源于化石燃料，化石燃料是不可再生能源
B．燃烧产物无污染是液氢作发动机燃料的主要优点之一
C．N2O4是“嫦娥五号”发动机内发生的化学反应的还原剂
D．将燃料和氧气压缩冷却成液体，目的是便于储存并缩小航天器的体积
5．化学与能源息息相关。下列说法错误的是（   ）
A．煤的干馏和石油的裂化都属于化学变化
B．铅蓄电池和碱性锌锰电池都是二次电池
C．推广新能源汽车有助于减少NOx的产生
D．光合作用是将太阳能转变为化学能的过程
6．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是（    ）
A．需要定期补充硫酸
B．工作时铅是负极，PbO2是正极
C．工作时负极上发生的反应是Pb-2e-＋SO42-=PbSO4
D．工作时电解质溶液的密度减小
7．下列说法正确的是（     ）
A．手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池
B．铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加
C．二次电池充电时，正极与外接电源的负极相连
D．燃料电池工作时，燃料在电池中燃烧，热能转化为电能
8．水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好，有着巨大的市场前景。某钠离子电池工作原理如图，电池总反应为：2NaFePO4F + Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+ NaTi2(PO4)3

下列说法错误的是
A．充电时，a接电源正极
B．放电时，溶液中的Na+在NaFePO4F电极上得电子被还原
C．充电时，阴极上的电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e﹣=Na3Ti2(PO4)3
D．理论上，该电池在充电或放电过程中溶液中的c(Na+)不变
9．我国科学家发明了一种安全可充电的柔性水系钠离子电池，可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电池放电总反应式：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其工作原理如下图。

下列说法正确的是
A．放电时，Cl-向Y极移动
B．充电时，X极应该与电源的正极相连
C．充电时，阴极电极反应式：NaTi2(PO4)3+xNa++xe-=Na1+xTi2(PO4)3
D．该电池可能作为可植入人体的电子医疗设备的电源
10．全钒液流储能电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应，离子方程式为VO2+（黄色）+V2+（紫色）+2H+VO2+（蓝色）+V3+（绿色）+H2O．采用惰性电极实现化学能和电能相互转化的工作原理如图。下列说法正确的是（　　）

A．充电过程中，X端接外接电源的负极
B．放电过程中，正极电极反应式为VO2++H2O+e-=VO2++2OH-
C．放电过程中，右罐溶液颜色逐渐由绿色变为紫色
D．充电时若转移电子0.5mol，左罐溶液中n（H+）的变化量为0.5mol
11．铅蓄电池是生活中应用非常广泛的一种二次电池，关于其工作原理下列说法中正确的是
A．放电时，负极电极溶解，电极质量减小
B．放电时，电解质溶液中的H+向负极移动
C．放电时，正极的反应式是： PbO2+SO42-+4H++2e-═PbSO4+2H2O
D．充电时，当有20.7gPb生成时，转移的电子为0.1mol
12．用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，甲电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－
B．放电时，甲电极为正极，OH－移向乙电极
C．电池放电时总反应为H2＋2NiO(OH)=2Ni(OH)2
D．充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连
13．2019年10月9日诺贝尔化学奖颁给三位科学家，以表彰他们在锂离子电池领域的贡献。用镁代替锂可增加电池的能量密度，一种镁电池的总反应如下：，用该电池在碳棒上镀铜装置如图，下列说法正确的是

A．装置Ⅰ放电时的b电极反应式为：
B．装置II中d极是碳棒，接通电路后，硫酸铜溶液浓度减小
C．装置I中最适合用阴离子交换膜，向b极移动
D．若用阴离子交换膜，有通过时，消耗镁12g
14．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：。根据此反应判断下列叙述中正确的是

A．是电池的负极 B．是负极
C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强
15．全钒液流储能电池一次性充电后，续航能力可达1000 km，而充电时间只需3～5 min，被誉为“完美电池”，其原理如图所示(已知V2+呈紫色，V3+呈绿色)。电池放电时，左槽溶液质量增加。下列说法正确的是（    ）

A．放电时的正极反应为V3++e-=V2+
B．放电过程中，右槽溶液由紫色变为绿色
C．充电时的电流方向由B电极流向A电极
D．充电时的阴极反应为VO2++2H++e-=VO2++H2O

二、实验题
16．钒是人体生命活动的必需元素，还可用于催化剂和新型电池。制备VOSO4的实验流程及实验装置如图甲(夹持及加热装置已省略)。
V2O5+H2SO4(VO2)2SO4溶液(橙红色)VOSO4VOSO4晶体(纯蓝色)VOSO4产品
回答下列问题：

(1)仪器a的名称为_______，写出仪器a中发生反应生成(VO2)2SO4的化学方程式_______。该反应属于_______(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
(2)图乙为该反应温度与产物产率间的关系，则最适宜的加热方式为_______(填“直接加热”或“水浴加热”)。

(3)加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水稀释的目的是_______；反应液由橙红色变为蓝黑色的离子反应方程式为_______；
(4)准确称取上述操作制备的VOSO4产品0.4000g，配制成100mL溶液，用0.0200mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，滴定终点时，消耗酸性KMnO4溶液的体积为20.00mL，该样品的纯度为_______(保留三位有效数字)。
(5)钒液流电池具有广阔的应用领域。图丙中钒液流电池隔膜只允许H+通过。电池放电时负极的电极反应式为_______，电池充电时阳极的电极反应式为_______。


参考答案：
1．B
【详解】A．煤气灶是将化学能转化为热能和光能，A不符合题意；
B．铅蓄电池是将化学能转化为电能，B符合题意；
C．太阳能热水器是将太阳能转化为热能，C不符合题意；
D．风力发电是将风能转化为电能，D不符合题意；
故答案选B。
2．C
【详解】①煤、石油、天然气是最重要的化石燃料，故①正确；
②电力是二次能源，故②错误；
③化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成，化学键断裂吸收能量，形成化学键放出能量，所以化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故③正确；
④氯化铵与氢氧化钡反应，不需要任何条件，反应吸热；氢气在氧气中燃烧，需要点燃，反应放热，故④错误；
⑤糖类在体内彻底氧化分解和体外燃烧都生成CO2和H2O，释放的能量相等，故⑤错误；
⑥充电电池可反复充电使用，但有使用寿命，不能无限制使用，当电解质和电极发生变质时，则电池不能再使用，故⑥错误；
⑦电池放电过程发生的是自发的氧化还原反应；而充电过程发生的是非自发的氧化还原反应，因为条件不一样，所以它们是不可逆的，故⑦错误；
⑧石油裂化、裂解和煤的气化为化学变化，而石油的分馏为物理变化，故⑧错误；综上所述①③正确；
答案选C。
3．C
【详解】A．燃料电池转化率不可能为100%，故A错误；
B．锌锰干电池是一种常用的一次电池，故B错误；
C．锌锰干电池工作过程中，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，锌外壳不断被腐蚀而逐渐变薄，故C正确；
D．铅蓄电池负极是Pb，正极是PbO2，故D错误；
答案选C。
4．C
【详解】A． 煤油是石油分馏的产品，来源于化石燃料，化石燃料是不可再生能源，A正确；
B． 液氢燃烧产物是水，则燃烧产物无污染是液氢作发动机燃料的主要优点之一，B正确；
C． 在反应C2H8N2+2N2O42CO2+4H2O+3N2中，N2O4中N元素的化合价从+4价降低为0，得电子，被还原，作氧化剂，C错误；
D． 将燃料和氧气压缩冷却成液体，目的是便于储存并缩小航天器的体积，D正确；
故选C。
5．B
【详解】A. 煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，分解生成煤焦油、煤气、焦炭等新物质，属于化学变化都属于化学变化，裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程有新物质生成，属于化学变化，A正确；
B.一次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，例如普通锌锰电池、碱性锌锰电池等；二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池,例如铅蓄电池等，B错误
C. 新能源是指太阳能、电能等能源，可以有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物及固体颗粒物等污染物的排放，减少环境污染，且减少石油资源的消耗，C正确。
D. 光合作用绿色植物在叶绿体内吸收太阳光把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时放出氧气，将太阳能转化为化学能，储存在糖类中，故D正确
答案选B。
6．A
【分析】铅蓄电池：Pb作负极，失电子发生氧化反应，其电极反应式为：Pb+SO42--2e-=PbSO4；PbO2作正极，得电子发生还原反应，其电极反应式为：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。
【详解】A. 由2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4反应可知，原电池放电消耗硫酸生成硫酸铅，充电过程中，硫酸铅生成铅、二氧化铅和硫酸，水蒸发减少，不需要补充硫酸，A错误；
B. 原电池工作是放电过程，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，Pb作负极，PbO2作正极，B正确；
C. 原电池工作是放电过程，负极失电子，发生氧化反应，负极上发生的反应为：Pb+SO42--2e-=PbSO4，C正确；
D. 原电池工作过程中，硫酸被消耗，两电极均生成难溶于水的硫酸铅，电解质溶液的密度减小，D正确。
答案为A。
7．B
【详解】A. 手机、电脑中使用的锂电池可充电，属于二次电池，A错误；
B. 铅蓄电池放电时，负极Pb转化为硫酸铅，使负极的质量增大，正极上二氧化铅得电子也转化为硫酸铅，两极质量都增大，B正确；
C. 二次电池充电时，正极与外接电源的正极相连，发生氧化反应，C错误；
D. 燃料电池工作时，燃料并不是在电池中直接燃烧，D错误；
故选B。
8．B
【分析】2NaFePO4F + Na3Ti2(PO4)32Na2FePO4F+ NaTi2(PO4)3
分析方程式得出NaFePO4F变为Na2FePO4F，Fe在降低，发生还原反应，该物质作原电池的正极，Na3Ti2(PO4)3变为NaTi2(PO4)3，Ti在升高，发生氧化反应，该物质作原电池的负极。
【详解】A选项，放电时a为正极，因此充电时，a接电源正极，故A正确；
B选项，放电时，溶液中的Na+不放电，而是Na3Ti2(PO4)3中Ti在失去电子，故B错误；
C选项，阴极主要是NaTi2(PO4)3得到电子，因此阴极上的电极反应为NaTi2(PO4)3+ 2Na+ + 2e－ =Na3Ti2(PO4)3，故C正确；
D选项，根据溶液中电荷守恒关系，理论上，该电池在充电或放电过程中溶液中的c(Na+)不变，故D正确；
综上所述，答案为B。
【点睛】分析化合价，根据化合价来定负极和正极，根据负极和正极来书写电极反应式。
9．D
【分析】电池放电的总反应式为：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，Mn元素化合价升高，失电子发生氧化反应，所以X为负极，Y为正极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，正极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+=Na1+xTi2(PO4)3，充电时阴极、阳极发生的反应分别与放电时负极、正极反应式相反，据此分析判断。
【详解】A．电池放电的总反应式为：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，根据电池反应式知，Mn元素化合价升高，失电子发生氧化反应，为负极反应，所以X为负极，Y为正极，溶液中阴离子Cl-向负极X极移动，故A错误；
B．充电时，X为阴极、Y为阳极，阳极Y应该与电源正极相连，故B错误；
C．充电时，阴极得电子发生还原反应，电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误；
D．该电池属于安全可充电的柔性水系钠离子电池、且可用生理盐水或细胞培养基为电解质，电解质适合人体环境，且没有有毒物质，可能用作可植入人体的电子医疗设备的电源，故D正确；
故选D。
10．D
【详解】A．充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，则左槽为阳极，X端接外接电源的正极，故A错误；
B．由VO2+（黄色）+V2+（紫色）+2H+VO2+（蓝色）+V3+（绿色）+H2O可知，放电时正极上反应式：VO2++2H++e-=VO2++H2O，故B错误；
C．放电过程中，右罐为负极，反应式：V2+-e-=V3+，则溶液颜色逐渐由紫色变为绿色，故C错误；
D．充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，若转移电子0.5mol，生成氢离子为1mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过0.5mol电子，则左槽溶液中n（H+）的变化量为1mol-0.5mol=0.5mol，故D正确；
故选：D。
11．C
【分析】铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O，放电时，Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，据此分析解答。
【详解】A．放电时负极发生为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，生成PbSO4，则质量增大，选项A错误；
B．放电时阳离子向正极移动，阳离子H+向正极移动，选项B错误；
C. 放电时，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，选项C正确；
D．在充电时，阴极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO42-，所以当有20.7gPb生成时，转移的电子为×2=0.2mol，选项D错误。
答案选B。
【点睛】本题考查了化学电源新型电池，根据电池反应式中元素化合价变化确定正负极，书写电极反应式是学习难点，根据电极反应式确定溶液酸碱性变化，知道离子移动方向，难度不大。
12．C
【分析】放电时，该电池为原电池，甲电极为负极，H2在电极上放电，乙电极为正极，NiO(OH)在电极上放电；充电时，应将甲电极与外电源的负极相连作阴极，乙电极与外电源的正极相连作阳极。
【详解】A项、放电时，甲电极为负极，H2在电极上放电，电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O，故A错误；
B项、放电时，甲电极为负极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以OH-向负极甲电极移动，故B错误；
C项、放电时，正极电极反应式为2NiO（OH）+2H2O+2e-═2Ni（OH）2+2OH-，负极电极反应式为：H2+2OH--2e-═2H2O，放电时总反应为H2＋2NiO(OH)=2Ni(OH)2，故C正确；
D项、放电时，氢气在碳电极发生氧化反应，碳电极作负极，充电时，碳电极发生还原反应作阴极，应与电源的负极相连，故D错误。
故选C。
【点睛】本题考查二次电池，掌握二次电池中的原电池和电解池原理，注意结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式的书写是解答关键。
13．D
【详解】A. 装置Ⅰ放电时，由电池的总反应可知，b极是正极，得电子发生还原反应，电极反应为：，故A错误；
B. 装置II中d极与原电池的负极直接相连作阴极，得电子发生还原反应，电极反应为：，则d极是碳棒；在碳棒上镀铜时，阳极是纯铜，电极反应为：，硫酸铜溶液浓度不变，故B错误；
C. 在原电池中，放电时，阴离子向负极极定向移动，故C错误；
D. 若用阴离子交换膜，有通过时，电路中转移，结合原电池的负极反应为：可知消耗镁12g，故D正确。
14．B
【详解】A．原电池中负极失去电子发生氧化反应，根据电池放电时的反应：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O可知，负极Pb失去电子，即Pb为负极，PbO2为正极，故A错误；
B．根据A项分析，Pb失去电子，是负极，故B正确；
C．PbO2在放电过程中化合价降低，得到电子被还原，故C错误；
D．由于原电池放电的过程中消耗硫酸，电解质溶液中氢离子浓度逐渐减小，所以溶液的酸性减弱，故D错误。
故选B。
15．B
【分析】电池放电时，左槽溶液质量增加，由于离子交换膜只允许氢离子通过，则放电时，氢离子向左槽移动，即左槽为正极，正极上发生得电子的还原反应，即VO2++2H++e-═VO2++H2O，右槽为负极，负极发生失电子的氧化反应，即V2+-e-═V3+；充电时，左槽为阳极，VO2+失电子生成VO2+，右槽为阴极，V3+得电子生成V2+，据此分析。
【详解】A．放电时，氢离子向左槽移动，即左槽为正极，正极上发生得电子的还原反应，即VO2++2H++e-═VO2++H2O，故A错误；B．放电时，该装置为原电池，左槽作正极，右槽作负极，负极发生失电子的氧化反应，即V2+-e-═V3+，则溶液由紫色变为绿色，故B正确； C．放电时左槽为正极，即A为正极，则充电时A连接电源的正极，B极连接电源的负极，电流由A到B，故C错误；D．充电时，右槽为阴极，阴极上V3+得电子生成V2+，即V3++e-═V2+，故D错误；故答案为B。
【点睛】本题考查二次电池的工作原理，涉及到原电池和电解池的有关知识，明确电池放电是原电池原理，充电时是电解原理，充电方式是“正对正即电池正极连接电源正极”，做题时注意根据总反应从氧化还原的角度判断化合价的变化和电子转移数目，以得出电池的正负极以及所发生的反应，书写电极反应时一定要关注电解质介质对电极反应的影响。
16．(1) 三颈烧瓶 V2O5+H2SO4(VO2)2SO4+H2O 非氧化还原反应
(2)水浴加热
(3) 防止草酸受热分解 2VO+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O
(4)81.5%
(5) V2+-e-=V3+ VO2+-e-+H2O=VO+2H+

【分析】V2O5与硫酸加热时反应生成橙红色的(VO2)2SO4溶液，加入草酸，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，草酸被氧化成CO2，反应液由橙红色变为蓝黑色，VOSO4溶液经结晶、过滤得到纯蓝色的VOSO4晶体，VOSO4晶体经脱水、干燥得到VOSO4产品；
（1）
根据图示仪器的结构可知，仪器a的名称为三颈烧瓶；在该仪器中，V2O5与硫酸加热时反应生成(VO2)2SO4的化学方程式为V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O，该反应反应前后没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应；答案为：三颈烧瓶；V2O5+H2SO4 (VO2)2SO4+H2O；非氧化还原反应；
（2）
根据反应温度与产物产率间的关系图可知，最适宜的温度在90℃左右，因此最适宜的加热方式为水浴加热；答案为：水浴加热；
（3）
草酸受热容易分解，因此加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水；加入草酸后，(VO2)2SO4被还原成VOSO4，反应液由橙红色变为蓝黑色，草酸被氧化成CO2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O；答案为：防止草酸受热分解；2+H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O。
（4）
滴定过程中发生的反应为10VOSO4+2KMnO4+2H2O=5(VO2)2SO4+K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，消耗的高锰酸钾物质的量为0.0200mol∙L-1×20×10-3L=4×10-4mol，则VOSO4物质的量为4×10-4mol×5=2×10-3mol，该样品的纯度为=81.5%；答案为：81.5%。
（5）
钒液流电池放电时负极发生氧化反应，据图可知，负极电极反应式为V2+-e-=V3+，正极发生还原反应；充电时，放电时的正极为阳极，阳极发生氧化反应，阳极电极反应式为VO2+-e-+H2O=+2H+；答案为：V2+-e-=V3+；VO2+-e-+H2O=+2H+。