2022届高三化学一轮化学反应原理题型必练—68新型电池 WORD版含答案.docx
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1、2022届高三化学一轮化学反应原理题型训练:68新型电池一、单选题(共17题)1从海水中提取金属锂的装置如图所示。工作时,在电极c处依次检测到两种气体。下列说法正确的是A电池工作一段时间后,海水的pH变小Bb为电源的负极且b电极发生还原反应C电极c处得到的两种气体分别为和D该电池的能量转化原理:太阳能化学能电能2我国科学家研发了一种K-CO2二次电池,电池总反应为:4KSn3CO22K2CO3C4Sn。下列说法错误的是A充电时,a电极为阴极B充电时,电路中每转移1 mol e-,b电极质量减少12 gC放电时,电子由a极经过外电路流向b极D放电时,a电极发生的电极反应为:KSn-e-KSn3硼
2、化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如下。该电池反应产物分别是B和V最高价氧化物。下列说法正确的是A反应过程中溶液的pH升高B电池持续反应过程中,选择性透过膜只能用阳离子 选择性膜C硼化钒属于原子晶体,电路通过1mole-时消耗硼化钒的质量为6.596gDVB2极的电极反应式为:2VB2+2OH- -22e-=2VO+4B(OH)+6H2O4中科院研制出一种陶瓷基混合导体透氧膜,它允许电子和O2-同时透过,可实现水连续分解制H2,工作时,CO、H2O分别在透氧膜的两侧反应,工作原理如图所示。下列说法错误的是ACO在b侧反应B该装置实现了太阳能转化为化学能C当产生H2 3
3、3.6 L时,CO消耗1.5 molDa侧的电极反应式为:H2O + 2e- = H2+ O2-5近日,中国科学院深圳先进技术研究院研发出一种高性能的钙离子电池:以溶有六氟磷酸钙Ca(PF6)2的碳酸酯类溶剂为电解液,放电时合金Ca7Sn6发生去合金化反应,阴离子()从石墨烯中脱嵌,进入电解质溶液。放电时其工作原理如下图所示。下列说法正确的是(已知:比能量为单位质量的电极放出电能的大小)A此高性能的钙离子电池放电时,化学能可以全部转化为电能B放电时,a电极的电极反应式为:Ca7Sn6-14e-=7Ca2+6SnC充电时,b电极接电源的负极D与锂离子电池相比较钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高
4、的优点6某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见图,电池总反应可表示为:2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是A电子通过外电路从b极流向a极BH+由a极通过固体电解质传递到b极C每转移0.1mol电子,消耗1.12L的H2Db极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-7如图为某二次电池充电时的工作原理示意图,该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的是A放电时,负极反应式为:Bi-3e-+H2O+Cl-=BiOCl+2H+B放电时,每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3C充电时,a极为电源正极D充电时,电解质溶液的pH变小8一种高性能的
5、碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应:该电池工作时,下列说法正确的是A负载通过0.04 mol电子时,有0.224 LO2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为D电子由VB2电极经负载、复合碳电极、KOH溶液回到VB2电极9一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示,下列说法错误的是(激发态)AX极发生的反应为氧化反应B电池工作时,光能先转化为电能,电能再转化成化学能C电池工作时,Y极为正极D电池工作一段时间后,电池的电解质溶液中I和I的浓度几乎不变10用Li和石墨的复合材料以及纳米Fe2O3材料作电
6、极的锂离子电池,在循环充放电过程中可实现对磁性的可逆调控(如图)。下列有关说法一定错误的是A放电时,总反应式是6LiFe2O3=3Li2O2FeB该电池的电解质溶液可以是硫酸溶液C充电时,阳极发生的是氧化反应D充放电过程中,电池可在被磁铁不吸引和吸引之间循环调控11燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等特点。一种甲酸(化学式为,其中碳元素为价)燃料电池的基本结构如图所示,两电极区间用允许、通过的半透膜隔开。下列说法错误的是AX可选用硫酸溶液B放电时从甲池向乙池移动C放电时的负极反应为:D甲池消耗甲酸,则乙池至少通入标准状况下12研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流
7、放电,其工作原理如图所示:下列说法错误的是A加入降低了正极反应的活化能B电池工作时正极区溶液的pH减小C被完全氧化时有被还原D正极附近的溶液中会发生反应:13利用Na2CO3和碳纳米管组装Na-CO2二次电池(加下图所示)。b电极中的碳纳米管可作导体、反应物和CO2通道等。电池的总反应:3CO2+4Na 2Na2CO3+C下列关于该电池的说法不正确的是A放电时,电解液中的Na+向b电极移动B电池组装后,在使用前必须先充电C用水配制该电池的电解液D充电时,b极反应为2Na2CO3+C-4e-= 4Na+3CO214我国科学家报道了如图所示的可充电NaZn双离子电池体系。下列说法正确的是A充电时,
8、a为电源正极B充电时,Na+从正极中脱出进入溶液C放电时,负极附近溶液的碱性增强D放电时,正极反应式为Na0.6MnO2+xe-=Na0.6-xMnO2+xNa+15中国科学院唐永炳团队设计的新型铝一石墨双离子电池,工作原理如图,其放、充电的反应为:AlLi+Cx(PF6)LiPF6+xC+Al,下列说法正确的是A放电时锂离子向负极移动B充电时阳极反应为Al-3e-=Al3+C该电池负极和正极的铝均未参与电极放电D该电池可用LiPF6水溶液做电解质溶液16能源危机一直以来都是社会普遍的问题,国际能源期刊报道了一种正负电极均利用涉及氢气反应的全氢电池,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A电解
9、质溶液中Na+通过离子交换膜向右移动B负极的电极反应式:H2-2e-+2OH-=2H2OCNaClO4的作用是传导离子并参与电极反应D右边吸附层中发生了还原反应17锂空气电池因其比能量非常高,具有广阔应用前景。下图是两种不同的锂空气(Li-O2)电池,下列分析错误的是A放电时图1中电流从a电极经电解液流回b电极B放电时,两种电池负极反应式均为:Li-e-=Li+C转移相同电子,两种电池正极产物的物质的量相同D两种不同的锂空气电池比能量不同二、填空题(共4题)18我国科学家最近发明了一种电池,电解质为、和KOH,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域,结构示意图如下:回答下
10、列问题:(1)电池中,Zn为_极,B区域的电解质为_(填“”“”或“KOH”)。(2)电池反应的离子方程式为_。(3)阳离子交换膜为图中的_(填“a”或“b”)膜。19目前,液流电池是电化学储能领域的一个研究热点,优点是储能容量大、使用寿命长。一种简单钒液流电池的电解液存储在储液罐中,放电时的结构及工作原理如图:回答下列问题:(1)放电时,导线中电子方向为_,质子通过质子交换膜方向为_(填“从A到B”或“从B到A”)。(2)用该电池作为电源电解饱和食盐水,电解反应的离子方程式为 _;若欲利用电解所得产物制取含149g NaClO的消毒液用于环境消毒,理论上电解过程中至少需通过电路 _mol电子
11、。(3)若将该电池电极连接电源充电,则B极连接电源的_极,A发生的电极反应为_ 。20(1)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2-N2-生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下,则X膜为_交换膜,正极的电极反应式为_。(2)O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式:_,电池的正极反应式:_,反应过程中O2的作用是_,该电池的总反应式:_。21(I)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为L
12、iOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式),阳极电极反应式为_,电解过程中Li+向 _电极迁移(填“A”或“B”)。 ()如图为绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图b电极是_极。请写出负极的电极反应方程式:_参考答案1A【分析】由图可知,该装置为电解池,由工作时,在电极c处依次检测到两种气体可知,电极c为电解池的阳极,海水中的氯离子和水在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气,电极d为阴极,锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂,与电极c相连的a电极为太阳能电池的正极,电极b为负极。【详解】A由分析可知,电极c为电解池的阳极,海水中的氯离子和水在阳极失去电子
13、发生氧化反应生成氯气和氧气,由水放电的电极反应式2H2O4e=O2+4H+可知,海水中氢离子浓度增大,pH变小,故A正确;B由分析可知,电极b为太阳能电池的负极,负极发生氧化反应,故B错误;C由分析可知,电极c为电解池的阳极,海水中的氯离子和水在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气,故C错误;D由分析可知,该装置为电解池,能量转化原理为太阳能电能化学能,故D错误;故选A。2B【分析】根据电池总反应可知放电时K被氧化,CO2被还原,所以放电时K为负极,反应式为KSn-e-KSn,b为正极吸收CO2,反应式为3CO2+4e-2CO+C;充电时a为阴极,b为阳极释放CO2,据此分析解答。【详解】A
14、充电时,K移向a极,则a电极为阴极,故A正确;B充电时,b为阳极,电极反应式为:C+2CO-4e-=3CO2,每转移4 mol e-,b电极消耗12g C,则转移1 mol e-,b电极质量减少3g,故B错误;C放电时,a为负极,b为正极,电子由负极流向正极,则电子由a极经过外电路流向b极,故C正确;D放电时K被氧化,a为负极,电极发生的电极反应为:KSn-e-KSn,故D正确;故选:B。3C【详解】略4C【分析】由图知,CO在b侧失去电子被氧化,电子从b侧透过膜进入a侧,水得电子转变为氢气,据此回答;【详解】A据分析,CO在b侧反应,A正确;B 光照下,水得电子生成H2和 O2-,O2-经过
15、透氧膜进入b侧,CO在b侧失去电子被氧化、在O2-参与下生成二氧化碳,则该装置实现了太阳能转化为化学能,B正确;C 未指明处于标准状况,当产生H2 33.6 L时,不能计算出消耗CO的物质的量,C不正确;Da侧,水得电子转变为氢气,电极反应式为:H2O + 2e- = H2+ O2-,D正确;答案选C。5B【详解】A该装置为原电池,电池放电时,化学能除了转变为电能,还有一部分转化为热能,A错误;B根据图示可知,钙离子向b电极移动,因此a电极为负极,发生氧化反应,Ca7Sn614e-=7Ca2+ 6Sn,B正确;Cb电极为原电池的负极,充电时,b电极应该接电源的正极,C错误;D由于钙的原子量大于
16、锂的原子量,所以单位质量的钙离子电极放出电能低于锂离子电池,钙离子电池比能量比锂离子电池要低,D错误;答案为:B。6B【详解】A. 因氢元素化合价升高失电子,则 为负极,这则电子是通过外电路由 极流向 ,故 错误;B. 原电池中,阳离子向正极移动,所以 由 极通过固体酸电解质传递到 极,B正确;C. 根据反应为 ,每转移 电子,消耗标准下氢气是 ,故 错误;D. 该电池为酸性电池,则正极的反应为 ,故D错误;答案选B。7A【详解】A由图可知:充电时,Bi电极上,Bi失电子生成BiOCl,该反应式为Bi+ Cl- + H2O- 3e- = BiOCl + 2H+,选项所给为充电的阳极反应,故A错
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