2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练35新型化学电源

这是一份2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练35新型化学电源，共9页。
1.(2024·梅州模拟)热电池是高温熔融盐一次电池，在航空航天领域有广泛应用。该电池若采用 Li(Al)、Li(Si)等合金为电极，比纯锂安全性更好。某热电池的结构示意图如下，放电时，1 ml FeS2完全反应时得到4 ml电子。下列说法错误的是( )
A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极
B．若1 ml Li0.9(Al)转化为Li0.08(Al)，则消耗FeS2的质量为98.4 g
C．正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S
D．如果用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变化
解析：选B。由题图可知，Li(Al)极为负极，FeS2极为正极，负极锂比铝活泼，放电时锂优先失电子生成锂离子，负极反应式为Li－e－===Li＋，正极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S。电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极，A项正确；放电时，1 ml Li0.9(Al)转化为Li0.08(Al)的反应式为Li0.9(Al)－0.82e－===Li0.08(Al)＋0.82Li＋，正极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，当转移0.82 ml电子时，消耗0.205 ml FeS2，质量为 0.205 ml×120 g·ml－1＝24.6 g，B项错误；由分析可知，正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S，C项正确；Li(Si)为负极，仍然是锂发生氧化反应，电极反应和电池反应都不变化，D项正确。
2.(2024·汕头阶段测试)科学家设计微生物原电池，用于处理废水(酸性)中的有机化合物及脱除硝态氮，工作原理示意图如下。下列有关该微生物电池的说法正确的是( )
A．电子由电极m转移到电极n
B．每生成1 ml CO2转移8 ml e－
C．电极m的电极反应式为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
D．H＋通过质子交换膜移向左侧极室
解析：选D。A．电极m上NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 得电子生成N2，发生还原反应，电极m是正极，电极n是负极，电子由电极n经导线转移到电极m，故A错误；B．电极n上C6H12O6失电子生成CO2，碳元素化合价由0价升高到＋4价，每生成1 ml CO2转移4 ml e－，故B错误；C．质子交换膜只允许氢离子通过，电极m上NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 得电子生成N2，电极反应式为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，故C错误；D．原电池中，阳离子移向正极，H＋通过质子交换膜移向左侧极室，故D正确。
3.一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。该电池采用尖晶石结构的LiMn2O4(可由Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成)为正极，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)为负极，充、放电过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生
B．放电时，正极的电极反应为LiMn2O4＋xe－===Li1－xMn2O4＋xLi＋
C．充电时，AC极应与电源的负极相连
D．可以用Li2SO4水溶液作为电解质溶液
解析：选C。A．Li2CO3和MnO2按物质的量之比1∶2反应合成LiMn2O4，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有O2产生，故A错误；B．放电时，LiMn2O4为正极，AC极为负极，锂离子向正极移动，正极上Li1－xMn2O4得到电子发生还原反应，电极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，故B错误；C．放电时AC为负极，故充电时AC极应与电源的负极相连，故C正确；D．锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂作为电解质溶液，故D错误。
4.物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1[Cu(NH3)4]2＋，D项正确。
12.天津大学在光催化应用研究领域取得重大进展，下图是光催化微生物燃料电池的工作原理示意图：
已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e－)、空穴(h＋)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a＞电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b的电极反应：(C6H10O5)n－24e－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
解析：选C。A．(C6H10O5)n在电极b上失电子，转化为CO2和H＋，故电极b为负极，电极a为正极，正极的电极电势高于负极的电极电势，故电极电势：电极a>电极b，故A正确；B．根据已知信息可知，电极a在光激发条件下会产生电子(e－)、空穴(h＋)，光生电子会与O2结合生成H2O，光生空穴会与电极b产生的电子结合，故B正确；C．(C6H10O5)n在电极b上失电子生成CO2和H＋，根据得失电子守恒、电荷守恒，电极b的电极反应为(C6H10O5)n－24ne－＋7nH2O===6nCO2↑＋24nH＋，故C错误；D．根据电极反应，每转移24n ml电子，右侧溶液中生成24n ml H＋，同时会有24n ml H＋通过阳离子交换膜移向左侧溶液，故右侧溶液的pH保持不变，故D正确。
13.(2024·广州高三适应性测试)某新型可连续工作的锂液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A．放电时，左侧Li＋浓度基本不变
B．充电时，电极B发生反应：2I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －2e－===3I2
C．当外电路电流为0时，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，电池可快速充电，重新工作
D．充电时，电极A质量增加a g时，右侧共有 eq \f(a,7) ml K＋转移至左侧
解析：选D。由题图可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，电极B为正极，碘在正极得到电子发生还原反应生成I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电极反应式为3I2＋2e－===2I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，正极室中阴离子电荷数增多，负极室生成的锂离子通过锂超离子导电隔膜由左向右移动，维持两边溶液电荷守恒；充电时，电极A与直流电源的负极相连，为阴极，电极B与直流电源的正极相连，为阳极。A项，由分析可知，放电时，左侧锂离子浓度基本保持不变，故A正确；B项，充电时，电极B为电解池的阳极，电极反应式为2I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －2e－===3I2，故B正确；C项，当外电路电流为0时，说明碘完全反应转化为I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，再向储液罐中注入FeCl3/HCl，Fe3＋能将I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 氧化为单质碘，使碘在正极上放电，起到快速充电的作用，使电池重新工作，故C正确；D项，锂超离子导电隔膜只允许锂离子通过，不允许钾离子通过，故D错误。
14.(2024·惠州高三调研)全钒液流电池的工作原理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋
B．充电时，阳极区pH降低
C．放电时，正极每消耗 2 ml H＋，负极区便有2 ml H＋通过质子交换膜移向正极区
D．电池总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋ eq \(,\s\up7(放电),\s\d8(充电)) VO2＋＋V3＋＋H2O
解析：选C。由题图可知，放电时，V2＋被氧化，N电极为负极，电极反应为V2＋－e－===V3＋，VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 被还原，M电极为正极，电极反应为 VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，N电极为阴极，电极反应为V3＋＋e－===V2＋，M电极为阳极，电极反应为VO2＋＋H2O－e－===VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋2H＋，电池总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋ eq \(,\s\up7(放电),\s\d8(充电)) VO2＋＋V3＋＋H2O。A．放电时，负极反应为V2＋－e－===V3＋，A正确；B．充电时，阳极反应为VO2＋－e－＋H2O=== VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋2H＋，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；C．放电时，若转移1 ml电子，正极会消耗2ml H＋，但负极区有1 ml H＋通过质子交换膜移向正极区，C错误；D．电池总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋ eq \(,\s\up7(放电),\s\d8(充电)) VO2＋＋V3＋＋H2O，D正确。
15.三元锂离子电池因其具有更高的电压，更大的比容量而受到汽车行业青睐。一种三元锂离子电池(NCM)放电的原理如图所示，电池的总反应为LiNi1/3C1/3Mn1/3O2＋6C eq \(,\s\up7(充电),\s\d8(放电)) Li1－xNi1/3C1/3Mn1/3O2＋LixC6。下列说法正确的是( )
A．放电时，电极M为正极，发生还原反应
B．放电时，正极的电极反应为LixC6－e－===Li＋6C
C．充电时，阳极的电极反应为LiNi1/3C1/3Mn1/3O2－xe－===Li1－xNi1/3C1/3Mn1/3O2＋xLi＋
D．充电时，Li＋向电极N移动
解析：选C。根据电池的总反应LiNi1/3C1/3Mn1/3O2＋6C eq \(,\s\up7(充电),\s\d8(放电)) Li1－xNi1/3C1/3Mn1/3O2＋LixC6可知，放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，正极反应为Li1－xNi1/3C1/3Mn1/3O2＋xLi＋＋xe－===LiNi1/3C1/3Mn1/3O2；充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反。A．放电时，电极M上发生的电极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，为原电池的负极，发生氧化反应，选项A错误；B．由上述分析可知，选项B错误；C．充电时，阳极的电极反应为LiNi1/3C1/3Mn1/3O2－xe－===Li1－xNi1/3C1/3Mn1/3O2＋xLi＋，选项C正确；D．充电时，Li＋向电解池的阴极即原电池的负极(电极M)移动，选项D错误。