适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习热点提速练10新型化学电源（附解析）

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1.(2023·河北沧州二模)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A.a极为负极,可选择导电性高、易于附着微生物的石墨
B.微生物的存在有利于电子的转移
C.在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原
D.该电池在任何温度下均可发电
2.(2023·北京西城区二模)近期,科学家研发了“全氧电池”,其工作原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.电极a是负极
B.电极b的反应:O2+4e-+2H2O4OH-
C.该装置可将酸和碱的化学能转化为电能
D.酸性条件下,O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性
命题角度2 锂(或锂离子)电池及分析
3.(2023·广东湛江二模)如图是我国发明的超大容量锂硫电池。下列说法不正确的是( )
A.放电时该电池中电子通过外电路,Li+通过内电路均移向正极
B.正极的电极反应为S8+16e-+16Li+8Li2S
C.该电池的电解质为非水体系,通过传递Li+形成电流
D.充电时,金属锂片上发生氧化反应
4.(2023·湖北武汉4月调研)我国某科研团队借助氧化还原介质RM,将Li-CO2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'-C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
命题角度3 钠离子电池及分析
5.(2023·陕西汉中第一次质检)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时,电极B为负极
B.钠硫电池在常温下能正常工作
C.充电时,电极B与外接电源正极相连,电极反应式为-2e-xS
D.当Na+由B极区向A极区移动时,能量转换方式为化学能转化为电能
6.(2023·陕西铜川二模)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池,工作过程中,Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。其工作原理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.充电时,多壁碳纳米管为阳极,Na+向钠箔电极方向移动
B.放电时,电路中转移0.1 ml e-,多壁碳纳米管电极增重1.1 g
C.采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力
D.充电时,阳极反应为2Na2CO3+C-4e-3CO2+4Na+
7.(2023·河北张家口二模)我国新能源汽车上有望推广钠离子电池,一种钠离子电池工作示意图如下,充电时Na+经电解液嵌入石墨(C6),下列说法错误的是( )
A.放电时,电势:电极a>电极b
B.放电时,电子从电极b经外电路流向电极a,再经电解液流回电极b
C.放电过程中,导线上每通过1 ml e-,负极质量减少23 g
D.充电时,电极a上发生反应的电极反应为NaFePO4-xe-Na1-xFePO4+xNa+
命题角度4 二次锌电池及分析
8.(2023·山西运城二模)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有能量密度高、循环性能优异的新型水系电池,模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和MnO2,相应的产物为[Zn(OH)4]2-和Mn2+。下列说法错误的是( )
A.双极膜中的OH-通过膜a移向M极
B.电池工作一段时间后,NaOH溶液的pH不变
C.N电极的反应为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O
D.若电路中通过2 ml e-,则稀硫酸质量增加89 g
9.(2023·山东潍坊二模)三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO,强碱性3D-Zn-NiOOH二次电池结构如图所示,放电时电池反应为Zn+2NiOOH+H2OZnO+2Ni(OH)2,下列说法正确的是( )
A.充电时阳极反应为Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O
B.充电时导电线圈应与外接直流电源的负极相连
C.放电时电解质溶液碱性减弱
D.放电时每沉积0.1 ml ZnO,有0.1 ml OH-通过隔膜
命题角度5 其他二次电池及分析
10.(2023·齐鲁名校第二次联考)光催化钠离子二次电池的应用研究取得重大进展,该电池工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.充电时,电子从光催化电极流出通过导线流向石墨电极
B.放电时,每消耗1 ml NaI3,左室电解质溶液质量减少46 g
C.充电时,S2-通过离子交换膜进入右室
D.放电时,石墨电极的电极反应为4S2--6e-
11.(2023·广东湛江二模)一种FeCl3/FeCl2-Cl2双膜二次电池放电时的工作原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.充电时,M极的电极反应为Fe3++e-Fe2+
B.X为阳离子交换膜,Y为阴离子交换膜
C.充电时的总反应:2FeCl32FeCl2+Cl2↑
D.放电时,每消耗2.24 L Cl2(标准状况),理论上有0.2 ml电子通过用电器
热点提速练10 新型化学电源
1.D 由题图可知,a极为负极,不参与反应,可选择导电性高、易于附着微生物的石墨,A正确;微生物的作用促进了有机物转变为CO2,即促进了电子的转移,B正确;催化剂可以加快氧气的还原,C正确;该电池利用微生物促进电子转移而发电,温度过高可能导致微生物失活,D错误。
2.B a为负极,电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,A正确;b为原电池的正极,电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,B错误;该反应的总反应为H++OH-H2O,可将酸和碱的化学能转化为电能,C正确;酸性条件下发生反应O2+4e-+4H+2H2O,碱性条件下发生反应4OH--4e-O2↑+2H2O,故酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性,D正确。
3.D 放电时,该电池中电子通过外电路,Li+通过内电路均移向正极,A正确;正极S8放电生成Li2S,正极的电极反应为S8+16e-+16Li+8Li2S,B正确;锂和水能反应,锂硫电池中电解质不能为水溶液,该电池的电解质为非水体系,通过传递Li+形成电流,C正确;金属锂片为负极,充电时,金属锂片连接外加电源的负极,金属锂片上发生Li+得电子的过程,属于还原反应,D错误。
4.B LiFePO4电极为负极、多孔碳电极为正极,故LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的低,A错误;左侧电极为负极,LiFePO4失去电子发生氧化反应,负极反应:LiFePO4-xe-Li1-xFePO4+xLi+,B正确;RM为该电池反应的催化剂,RM'-C为该电池反应的中间产物,C错误;由负极电极反应可知,LiFePO4电极每减重7g则转移1ml电子,反应中碳元素化合价由+4价变为+3价,则根据电子守恒可知,有1ml即44gCO2被固定,D错误。
5.C 由图可知,放电时,A为负极,电极反应式为Na-e-Na+,B为正极,电极反应式为xS+2e-;充电时,A为阴极,电极反应式为Na++e-Na,B为阳极,电极反应式为-2e-xS。根据上述分析可知放电时,A为负极,B为正极,A错误;原电池工作时,控制的温度应满足Na、S为熔融状态,则温度应高于常温,B错误;充电时,B为阳极,与外接电源正极相连,电极反应式为-2e-xS,C正确;在电解池中,阳离子向阴极(A)移动,当Na+由B极区向A极区移动时,该装置为电解池,能量转换方式为电能转化为化学能,D错误。
6.B 充电时,电源电极a为正极,多壁碳纳米管为阳极,Na+向阴极钠箔电极移动,A正确;放电时,Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极上,多壁碳纳米管上的电极反应为3CO2+4e-+4Na+2Na2CO3+C,电路中转移0.1mle-,多壁碳纳米管电极增重质量为106g·ml-1×0.05ml+×12g·ml-1=5.6g,B错误;多壁碳纳米管表面积大,吸附能力强,用其作电极可以增强吸附CO2的能力,C正确;充电时,阳极碳失电子发生氧化反应,阳极反应为2Na2CO3+C-4e-3CO2+4Na+,D正确。
7.B 根据电池工作示意图分析可知,放电时,电极a为正极,电极b为负极,正极的电势高于负极,则电势:电极a>电极b,A正确;放电时,电子从电极b经外电路流向电极a,电子不能通过电解液,B错误;放电过程中,导线上每通过1mle-,负极上Na+转移至正极,减小1ml钠离子,质量减少23g,C正确;充电时,电极a为阳极,该电极的电极反应为NaFePO4-xe-Na1-xFePO4+xNa+,D正确。
8.B 由题给信息Zn生成[Zn(OH)4]2-,MnO2生成Mn2+可知,M极为Zn电极,N电极材料为MnO2,即M极为负极,N极为正极,OH-移向负极,A正确;负极的电极反应为Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,每转移2mle-,有2mlOH-移向NaOH溶液,而消耗4mlOH-,NaOH溶液的pH变小,B错误;N电极材料为MnO2,MnO2在正极得到电子生成Mn2+,电极反应为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C正确;若电路中通过2mle-,双极膜中有2mlH+移向稀硫酸,同时溶解1mlMnO2,稀硫酸质量增加2ml×1g·ml-1+1ml×87g·ml-1=89g,D正确。
9.A 充电时,导电线圈做阳极,碱性条件下,氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成碱式氧化镍和水:Ni(OH)2+OH--e-NiOOH+H2O,A正确;充电时,与外接直流电源的正极相连的导电线圈做阳极,B错误;由放电时电池反应可知,强碱性溶液中水的量减少,则溶液中氢氧根离子浓度增大,电解质溶液的碱性增强,C错误;放电时三维多孔海绵状锌为原电池的负极,碱性条件下,锌失去电子发生氧化反应生成氧化锌,电极反应为Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,导电线圈为正极,水分子作用下,碱式氧化镍得到电子发生还原反应生成氢氧化镍和氢氧根离子,电极反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,则放电时每沉积0.1ml氧化锌,有0.2ml氢氧根离子通过阴离子交换隔膜,D错误。
10.C 充电时,石墨电极上→S2-,发生还原反应,则石墨为阴极,光催化电极为阳极,故充电时,电子从光催化电极流出通过导线流向石墨电极,A正确;放电时,正极反应为+2e-3I-,消耗1mlNaI3时,电路中转移2ml电子,有2mlNa+通过离子交换膜由左室移向右室,故左室电解质溶液质量减少46g,B正确;离子交换膜为阳离子交换膜,充电时,S2-不能通过离子交换膜进入右室,C错误;放电时,石墨电极为负极,电极反应为4S2--6e-,D正确。
11.B 放电时,Fe2+在M极失去电子生成Fe3+,M是负极,则充电时,Fe3+在M极得到电子生成Fe2+,电极反应为Fe3++e-Fe2+,A正确;放电时,Fe2+在M极失去电子生成Fe3+,即FeCl2转化为FeCl3,NaCl溶液中的Cl-要通过X进入M极区,X为阴离子交换膜;Cl2在N极得到电子生成Cl-,由电荷守恒可知,NaCl溶液中的Na+要通过Y进入N极区,Y为阳离子交换膜,B错误;放电时,Fe2+在M极失去电子生成Fe3+,Cl2在N极得到电子生成Cl-,则充电时,FeCl3转化为FeCl2和Cl2,总反应为2FeCl32FeCl2+Cl2↑,C正确;放电时,Cl2在N极得到电子生成Cl-,电极反应为Cl2+2e-2Cl-,标准状况下2.24LCl2的物质的量为0.1ml,转移0.2mle-,理论上有0.2ml电子通过用电器,D正确。