统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练30新型电池的开发和利用

这是一份统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练30新型电池的开发和利用，共6页。


A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn（OH） eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋Mn2＋＋2H2O
2．[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图。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
3．[2022·福建卷]催化剂TAPP­Mn（Ⅱ）的应用，使Li­CO2电池的研究取得了新的进展。Li­CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
下列说法错误的是 （ ）
A．Li­CO2电池可使用有机电解液
B．充电时，Li＋由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为
3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C
D．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
4．[2023·全国乙卷]室温钠­硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠­硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应： eq \f(1,2) S8＋e－―→ eq \f(1,2) S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ， eq \f(1,2) S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋e－―→S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，2Na＋＋ eq \f(x,4) S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2（1－ eq \f(x,4) ）e－―→Na2Sx
下列叙述错误的是（ ）
A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：
2Na＋＋ eq \f(x,8) S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
5．[2023·武汉市四月调研]我国某科研团队借助氧化还原介质RM，将Li­CO2电池的放电电压提高至3 V以上，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A．LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的高
B．负极反应：
LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
C．RM和RM＋－CO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 均为该电池反应的催化剂
D．LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定
6.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是（ ）
A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为
Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
7．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
8．[2023·福建宁德期中]铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。如图所示两种原电池的有关说法错误的是（ ）
A．原电池甲和乙的工作原理都是
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
B．电池工作时，导线中电子流向均为Zn―→Cu
C．正极反应均为Zn－2e－===Zn2＋，发生还原反应
D．原电池乙工作时，盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl－向左侧烧杯移动
9．[2023·陕西汉中教学质量检测]利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，下列说法不正确的是 （ ）
A．电池工作时a极区溶液的pH降低
B．电极b表面发生反应
CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O
C．该装置工作时，H＋从a极区向b极区移动
D．标准状况下，电极a生成1.12 L O2时，两极电解质溶液质量（假设初始时相同）相差3.2 g
10．（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可表示为Cd＋2NiO（OH）＋2H2O eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) 2Ni（OH）2＋Cd（OH）2，已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸。放电时，正极反应式为 ，负极反应式为 。
（2）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电池工作时，外电路上电流的方向应从电极 （填“A”或“B”）流向用电器。内电路中，CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 向电极 （填“A”或“B”）移动，电极A上CO参与的电极反应为 。
（3）将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的电极是原电池的 极，该极的电极反应式为 ，电池工作时总反应的离子方程式为 。如果消耗甲烷160 g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为 （设NA为阿伏加德罗常数的值），需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
专练30 新型电池的开发和利用
1．A 根据题图可知Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=== Zn(OH) eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，MnO2为正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O。A项，根据负极反应可知，Ⅲ区中负电荷减少，为了平衡溶液中电荷，放电时Ⅲ区的钾离子向Ⅱ区迁移，错误；B项，根据正极反应可知，Ⅰ区中正电荷减少，为了平衡溶液中电荷，硫酸根离子从Ⅰ区迁移至Ⅱ区，正确；D项，将正、负极电极反应相加即可得到电池总反应，正确。
2．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。
3．D A项，Li性质比较活泼，能与水反应，故不能选择水溶液作电解质溶液，可使用有机电解液，正确；B项，充电时Li电极作阴极，所以Li＋由正极向负极迁移，正确；C项，根据题图可知，放电时CO2作正极，得到电子发生还原反应，反应产物为Li2CO3和C，故正极反应为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，正确；D项，由题图可知C为最终产物，不是中间产物，错误。
4．A 由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na＋结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给的一系列方程式依次标号为①②③，由 eq \f(x,4) ×①＋ eq \f(x,4) ×②＋③可以得到放电时正极的反应式为2Na＋＋ eq \f(x,8) S8＋2e－―→Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；故答案选A。
5．B 由图中Li＋移动方向可知，LiFePO4电极为负极，则LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的低，A项错误；由图中的物质转化关系可知负极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，B项正确；RM是该电池反应的催化剂，RM＋－CO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 为中间产物，C项错误；由CO2＋RM―→RM＋－CO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 、2RM＋－CO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋2Li＋＋2e－===2RM＋Li2C2O4知，2 ml Li＋参与反应，固定2 ml CO2，则负极减重7 g，有44 g CO2被固定，D项错误。
6．A 甲中Cu为正极，电极表面发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，附近溶液中H＋浓度减小，A错误；乙中Ag2O为正极，根据碱性环境、电荷守恒、原子守恒可写出电极反应式，B正确；丙中锌筒作负极，工作时逐渐被消耗，变为Zn2＋，C正确；丁中铅蓄电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，消耗H2SO4且生成H2O，酸性减弱，导电能力下降，D正确。
7．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\up1(2－),\s\d1(3)) －4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(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。
8．C 本题考查原电池的工作原理。题给原电池甲和乙中，Zn为负极，Cu为正极，工作原理都是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故A正确；题给两个装置中，负极锌失去电子，电子经外电路流向正极铜，故B正确；题给两个装置中正极反应均为Cu2＋＋2e－===Cu，发生还原反应，故C错误；在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，原电池乙中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl－向左侧烧杯移动，故D正确。
9．D 根据装置图可知，电子由a极经外电路流向b极，则a为负极，H2O失去电子得到O2，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则电池工作时a极区溶液pH降低，A项正确；H＋经质子交换膜从a极区向b极区移动，C项正确；b为正极，CO2在电极表面得到电子生成CO，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，B项正确；电极a生成标准状况下1.12 L O2时转移0.2 ml e－，a极区消耗0.1 ml H2O，b极区生成0.1 ml H2O，因此两极电解质溶液质量相差0.2 ml×18 g·ml－1 ＝3.6 g，D项错误。
10．(1)2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－ Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2
(2)B A CO－2e－＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===2CO2
(3)负 CH4＋10OH－－8e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O
CH4＋2O2＋2OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋3H2O 80NA 448
解析：(1)由电池的总反应可知，该电池放电时，镉在负极上被氧化生成氢氧化镉，NiO(OH)在正极上被还原生成Ni(OH)2，故正极反应式是2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，负极反应式是Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2。
(2)由题图可知，燃料通入电极A，氧气和二氧化碳通入电极B，则电极A作负极，电极B作正极，电池工作时，外电路上电流的方向应从正极流向负极，即从电极B→用电器→电极A。内电路中，CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 向负极(电极A)移动，由原理知，CO反应后生成CO2，则电极A上CO参与的电极反应为CO－2e－＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===2CO2。
(3)将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的电极是原电池的负极，该极的电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O，电池工作时总反应的离子方程式是CH4＋2O2＋2OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋3H2O。160 g甲烷的物质的量为10 ml，根据负极的电极反应式可知，消耗10 ml甲烷要转移80 ml电子，则转移电子的数目为80NA，需要消耗氧气的物质的量为10 ml×2＝20 ml，这些氧气在标准状况下的体积为20 ml×22.4 L·ml－1＝448 L。