第4章 微专题14 新型化学电源-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1人教版（教师用书）

近几年高考中的新型电池种类繁多。“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。解答这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写反应式等。 1．(2021·广东卷)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时(　　) A．负极上发生还原反应 B．CO2在正极上得电子 C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能 解析　B　根据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na＋，故A错误；放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D错误。 2．(2021·河北卷)K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是(　　) A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过 B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极 C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22 D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水 解析　D　由图可知，a电极为原电池的负极，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾。金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的阳极，故B正确；生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比值为1 mol×71 g/mol∶1 mol×32 g/mol≈2.22∶1，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4，反应消耗2 mol水，转移2 mol电子，由得失电子数目守恒可知，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18 g/mol＝1.8 g，故D错误。 3. 锂­氟化碳电池稳定性很高。该电池的电解质溶液为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解质溶液可用氯化钠溶液代替 D．a极电势高于b极电势 解析　A　根据总反应可知，Li为负极，石墨棒为正极，正极上CFx转化为C，电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C，A正确；根据正极的电极反应式可知，负极区的Li＋通过离子交换膜进入正极区，则离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；Li能与溶剂水发生反应，因此电解质溶液不能用氯化钠溶液代替，C错误；b极为正极，a极为负极，故b极电势高于a极电势，D错误。 4．(2021·福建卷)催化剂TAPP­Mn(Ⅱ)的应用，使Li－CO2电池的研究取得了新的进展。Li－CO2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 解析　D　Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；充电时，阳离子由阳极向阴极移动，则Li＋由正极向负极迁移，故B正确；由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为：3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，故C正确；由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误。 5．(2022·浙江1月选考) pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag－AgCl电极)和另一Ag－AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH＝(E－常数)/0.059。下列说法正确的是(　　) A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl(0.1 mol·L－1) B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化 C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知