高考化学三轮冲刺专题07 科技之新时代新电源（含解析）

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专题06 科技之新时代新电源专题

1..碳呼吸电池(如图1所示)被誉为改变世界的创新技术，用碳呼吸电池为钠硫电池充电的装置如图2所示。下列说法不正确的是 (　　)

图1　　　　　　　　　　　　　图2
A．b极是多孔碳电极
B．充电时，Na+通过固体氧化铝陶瓷向M极移动
C．随着反应的进行，碳呼吸电池中C2浓度不断减小
D．充电过程中碳呼吸电池每消耗1 mol Al，N极上可生成1.5x mol S单质
【答案】C
【解析】由题图可知，碳呼吸电池为原电池，钠硫电池充电装置为电解池，根据各电极上物质变化及固体氧化铝陶瓷可传导Na+进行分析:

电极
电极反应
碳呼吸电池
(原电池)
Al电极(负极)
2Al+3C2-6e-Al2(C2O4)3
多孔碳电极(正极)
2CO2+2e-C2
总反应:2Al+6CO2Al2(C2O4)3
钠硫电池
充电装置
(电解池)
M极(阴极)
Na++e-Na
N极(阳极)
-2e-xS
总反应:Na2Sx 2Na+xS
由上述分析知N极为阳极，应接外接电源的正极，故b极为碳呼吸电池的正极，即b极为多孔碳电极，A项正确;电解池中，阳离子向阴极移动，即Na+移向M极，B项正确;由碳呼吸电池的总反应知，C2浓度不变，C项错误;由各电极上转移电子数相等可知，每消耗1 mol Al，N极上可生成1.5x mol S单质，D项正确。
2.2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为LiFePO4-xLi+-xe-Li1-xFePO4。放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是 (　　)

A．放电时，Li+通过隔膜移向正极
B．放电时，电子由铝箔沿导线流向铜箔
C．放电时正极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4
D．磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现，C、Fe、P的化合价均不发生变化
【答案】D
【解析】　原电池中阳离子移向正极，放电时，Li+通过隔膜移向正极，A项正确;放电时Li+右移，铝箔是负极、铜箔是正极，电子由铝箔沿导线流向铜箔，B项正确;根据充电时阳极反应式，可知放电时正极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-LiFePO4，C项正确;磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现，Li、Fe的化合价发生变化， D项错误。
3．2019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－x FexPO4，其原理如图所示，下列说法正确的是( )

A．放电时，电流由石墨电极流向磷酸铁锂电极
B．电池总反应为M1－xFexPO4+LiC6Li M1－xFexPO4+6C
C．放电时，负极反应式为LiC6-e-=Li＋+6C
D．充电时，Li＋移向磷酸铁锂电极
【答案】C
【解析】A项，放电时，电子由石墨电极流向磷酸铁锂电极，则电流由磷酸铁锂电极流向石墨电极，A错误；B项，根据电池结构可知，该电池的总反应方程式为：M1－xFexPO4+LiC6Li M1－xFexPO4+6C，B错误；C项，放电时，石墨电极为负极，负极反应式为LiC6-e-=Li++6C，C正确；D项，放电时，Li+移向磷酸铁锂电极，充电时Li+移向石墨电极，D错误；故选C。
4．以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如图，下列说法正确的是

A．以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e－转移时，有3.2 g铜溶解
B．若以甲烷为燃料气时，负极反应式为CH4＋5O2－－8e－=CO32-＋2H2O
C．该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3
D．空气极发生的电极反应式为：O2+4e－+2CO2 = 2CO32-
【答案】D
【解析】A项，电解精炼铜，阳极上铜和比铜活泼的金属失电子变为金属阳离子进入电解质溶液，当有0.1 mol e－转移时，若只有铜放电，则有3.2 g铜溶解，粗铜有比铜更活泼的金属首先放电，所以溶解的铜小于3.2g，A错误；B项，根据图示信息，通入甲烷的电极是负极，在负极上，甲烷变为氢气，氢气发生失电子的氧化反应，即H2-2e-+CO32-=CO2+H2O，B错误；C项，该电池的电极反应为负极：H2-2e-+CO32-=CO2+H2O，正极：O2＋4e－＋2CO2=2CO32－，所以碳酸根离子的浓度不变，该电池使用过程中不需补充Li2CO3和K2CO3，C错误；D项，通入空气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2=2CO32－，D正确。
5．新型可充电钠离子电池因具有原料储量丰富，价格低廉，安全性高等优点而备受青睐，而Fe[Fe(CN)6]因理论比容量较高，充放电过程中材料结构稳定，有利于Na+的可逆脱嵌，可以作为一种非常有潜力的正极材料，下列说法不正确的是

A．放电时，Fe[Fe(CN)6]上的电势比Zn片上的高
B．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]
C．充电时，外电路中通过0.2 mol电子时，阴极质量增加6.5 g
D．对于正极材料，充电可实现Na+的嵌入，放电可实现Na+的脱嵌
【答案】D
【解析】A项，根据题意，Fe[Fe(CN)6]作为一种非常有潜力的正极材料，在原电池中作正极，电势高于负极Zn片，不符合题意；B项，放电时Fe[Fe(CN)6]作为正极材料发生还原反应，该材料充放电过程中有利于钠离子的可逆脱嵌，因此其正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，不符合题意；C项，充电时，阴极反应为Zn+2e-=Zn，外电路转移0.2 mol电子，阴极棒上沉积6.5 g Zn，不符合题意；D项，放电时，Fe[Fe(CN)6]作为正极材料发生还原反应，实现Na+嵌入，充电时，Fe[Fe(CN)6]作为阳极材料发生氧化反应，实现Na+脱嵌，符合题意。故选D。
6．某种浓差电池的装置如下图所示，碱液室中加入电石渣浆液[主要成分为Ca(OH)2]，酸液室通入CO2(以NaCl为支持电解质)，产生电能的同时可生产纯碱等物质。下列叙述不正确的是

A．电子由M极经外电路流向N极
B．N电极区的电极反应式为2H++2e－=H2↑
C．在碱液室可以生成 NaHCO3、Na2CO3
D．放电一段时间后，酸液室溶液pH增大
【答案】C
【解析】A项，电极M为电池的负极，电子由M极经外电路流向N极，故A正确；
B项，酸液室中的氢离子透过质子交换膜，在电极N表面得到电子生成氢气，N电极区的电极反应式为2H++2e－=H2↑，故B正确；C项，酸液室与碱液室之间为阴离子交换膜，钠离子不能进入碱液室，应在酸液室得到NaHCO3、Na2CO3，故C错误；D项，放电一段时间后，酸液室氢离子被消耗，最终得到NaHCO3、Na2CO3，溶液pH增大，故D正确；故选C。

7．一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是

A．甲为正极，丙为阴极
B．丁极的电极反应式为MnO42――e－===MnO4－
C．KOH溶液的质量分数：c%>a%>b%
D．标准状况下，甲电极上每消耗22.4L气体时，理论上有4molK+移入阴极区
【答案】C
【解析】A项，通入氧气的电极为电池的正极，与电源正极相连的一极为电解池阳极，所以丙是阴极，故A正确；B项，丁是电解池阳极，MnO42―失电子被氧化为MnO4－，电极反应式是MnO42――e－===MnO4－，故B正确；C项，丙电极上的反应是2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极甲的电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-，乙电极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，根据溶液流动方向，c%＞b%＞a%，故C错误；D项， 标准状况下，甲电极上每消耗22.4L氧气时，转移4mol电子，所以理论上有4molK+移入阴极区，故D正确。故选C。
8.SO2可形成酸雨，是大气污染物，用如图所示装置既可以吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸溶液，下列说法正确的是 (　　)

A．a极为正极，b极为负极
B．生产过程中氢离子由右向左移动
C．从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50%
D．负极反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+
【答案】.D　
【解析】由题图可知，此装置为原电池，且a极发生氧化反应为负极，b极为正极，A项错误。原电池中阳离子移向正极，故氢离子由左向右移动，B项错误。从左上口进入的水的量不确定，所以无法判断从左下口流出的硫酸溶液的质量分数，C项错误。负极反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+，D项正确。
9.通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是 (　　)

A．该方法能够提供电能
B．b极上的电势比a极上的电势低
C．a极的电极反应为+H++2e- Cl-+
D．电池工作时H+通过质子交换膜由正极区向负极区移动
【答案】.D　
【解析】题图为原电池装置，能提供电能， A项正确。b极为负极，a极为正极，所以b 极的电势比a极的低，B项正确。a极上对氯苯酚被还原为苯酚，C项正确。电池工作时，负极(b极)产生的H+通过质子交换膜向正极(a极)移动， D项错误。
【图像分析】　根据各电极上物质转化关系和H+移动方向进行如下分析:

10..如图利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和NO的化学能直接转化为电能，下列说法一定正确的是 (　　)

A．M电极为正极
B．电子流动方向为N→M
C．N电极反应式:2NO+4e-+4H+N2+2H2O
D．质子透过阳离子交换膜由右向左移动
【答案】C　
【解析】根据题中信息“化学能直接转化为电能”，可知该装置为原电池装置，结合N极NON2+H2O氮元素化合价变化可知，N电极为正极，则M电极为负极。结合上述分析可知M电极为负极，A项错误;原电池中电子从负极流出经导线流回正极，即电子流动方向为M→N，B项错误;N电极上NO得电子被还原，其电极反应式为2NO+4e-+4H+N2+2H2O，C项正确;质子(即H+)向正极移动，即透过阳离子交换膜由左向右移动，D项错误。