2025届高三化学一轮复习 课时小练：常考新型化学电源

常考新型化学电源 一、选择题 1．如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是(　　) A．该电池工作时不发生氧化还原反应 B．放电时，负极的反应为Na15Sn4－15e－===15Na＋＋4Sn C．充电时，Na＋会被吸附进入过渡金属氧化层 D．充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极 2．(2024·广州高三模拟)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<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻，下列说法正确的是(　　) A．Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移 B．B极为正极，发生氧化反应 C．若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻6.2 g D．原电池的总反应不是氧化还原反应 3．(2023·广东汕头高三模拟)锂铁(Li-FeS2)热激活电池常用作火箭、导弹的工作电源，在接收到启动信号后引燃，加热片迅速放热使固体电解质LiCl-KCl熔化从而激活电池，电池总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列有关说法不正确的是(　　) A．反应过程中负极质量将增加 B．放电时正极发生还原反应 C．电池在常温下较稳定，引燃时会迅速反应 D．电池工作时电解质中Cl－移向Li电极 4．(2024·湖南临澧县一中质检)中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性Zn-CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法错误的是(　　) A．放电时，负极电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极 C．充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO2 D．当外电路通过2 mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1 mol 5．以熔融K2CO3为离子导体，分别组成CH4-O2、CO-O2两种燃料电池(工作温度为850 ℃)。下列说法正确的是(　　) A．这两种燃料电池工作时，均将电能转化为化学能 B．相同条件下消耗等体积的CH4、CO时，两种燃料电池的放电量相等 C．CH4-O2燃料电池的负极反应为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O D．工作一段时间后，CO-O2燃料电池中K2CO3增多，CH4-O2燃料电池中K2CO3不变 6．火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用Li-CO2电池供电，其反应机理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．R方向为电子移动的方向 B．CO2电极的电极反应式为4Li＋＋4e－＋3CO2===2Li2CO3＋C C．可采用LiNO3溶液作为电解质 D．碳酸锂的生成和分解形式提供了实现可逆电化学电池的可能 7．(2024·济南模拟)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上电渗析法实现海水(用氯化钠溶液代替)淡化的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．SO向Cu(1)极区域迁移 B．C(2)极发生还原反应 C．膜1为阳离子交换膜 D．C(2)极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 8．(2023·成都高三期末)我国科学家将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内。形成如图所示电池，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料产生能量。下列说法错误的是(　　) A．该电池是将化学能转化为电能的装置 B．随着反应的进行，负极区的pH不断增大 C．消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子 D．b极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 9．“热电池”在航空航天领域有广泛应用。某热电池工作原理如图所示，电池放电时，1 mol FeS2完全反应时转移4 mol电子。下列说法错误的是(　　) A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极 B．负极质量减少27 g时理论上有3 mol阴离子向负极迁移 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－ D．如果用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变化 10．锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是(　　) A．充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B．放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量减少65 g C．充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－ D．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变 11．(2024·辽宁丹东高三模拟)微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．b为正极 B．X膜为阴离子交换膜 C．该装置能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物并提供电能 D．负极反应为CH3COO－＋7OH－－8e－===2CO2＋5H2O 12．反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与淡水隔开，阴、阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．电流由钛电极经负载、石墨电极、电解质溶液回到钛电极 B．CM膜为阳离子交换膜，AM膜为阴离子交换膜 C．电池工作时正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．含盐水中NaCl的浓度大于海水中NaCl的浓度 13．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(　　) A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 14．Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 二、非选择 15．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为： Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 充电时，阳极的电极反应式为：_____________________________________________； 当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为：Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为：________________________________________________________。 16．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 ①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。 ②正极反应式为：________________________________________________________。 ③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。 ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中 O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答： ①a极电极反应式为：___________________________________________________； ②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)； ③电子由电极________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。 17．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O。 请回答下列问题： (1)图中甲、乙两池的名称：甲池是________装置，乙池是________装置。 (2)下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是_________________________________， B(石墨)电极的名称是________。 (3)写出电极反应式： ①通入O2的电极的电极反应式是：________________________________________________； ②A(石墨)电极的电极反应式为：________________________________________________。 (4)乙池中反应的化学方程式为：________________________________________________。 (5)若反应结束后乙池中A(石墨)电极上共收集到气体0.050 mol，则甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)。 常考新型化学电源 一、选择题 1．如图是常温钠离子全固态浓差电池工作示意图。正极材料为层状含钠过渡金属氧化物，负极为钠锡合金(Na15Sn4)。下列说法合理的是(　　) A．该电池工作时不发生氧化还原反应 B．放电时，负极的反应为Na15Sn4－15e－===15Na＋＋4Sn C．充电时，Na＋会被吸附进入过渡金属氧化层 D．充电时，b极接电源的正极，a极接电源的负极 答案　B 2．(2024·广州高三模拟)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<c2)，工作时，A电极的质量不断减轻，下列说法正确的是(　　) A．Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移 B．B极为正极，发生氧化反应 C．若外电路通过0.1 mol电子，则右侧溶液减轻6.2 g D．原电池的总反应不是氧化还原反应 答案　D 3．(2023·广东汕头高三模拟)锂铁(Li-FeS2)热激活电池常用作火箭、导弹的工作电源，在接收到启动信号后引燃，加热片迅速放热使固体电解质LiCl-KCl熔化从而激活电池，电池总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列有关说法不正确的是(　　) A．反应过程中负极质量将增加 B．放电时正极发生还原反应 C．电池在常温下较稳定，引燃时会迅速反应 D．电池工作时电解质中Cl－移向Li电极 答案　A 4．(2024·湖南临澧县一中质检)中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性Zn-CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法错误的是(　　) A．放电时，负极电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极 C．充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO2 D．当外电路通过2 mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1 mol 答案　D 5．以熔融K2CO3为离子导体，分别组成CH4-O2、CO-O2两种燃料电池(工作温度为850 ℃)。下列说法正确的是(　　) A．这两种燃料电池工作时，均将电能转化为化学能 B．相同条件下消耗等体积的CH4、CO时，两种燃料电池的放电量相等 C．CH4-O2燃料电池的负极反应为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O D．工作一段时间后，CO-O2燃料电池中K2CO3增多，CH4-O2燃料电池中K2CO3不变 答案　C 6．火星大气由96%的二氧化碳气体组成，火星探测器采用Li-CO2电池供电，其反应机理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．R方向为电子移动的方向 B．CO2电极的电极反应式为4Li＋＋4e－＋3CO2===2Li2CO3＋C C．可采用LiNO3溶液作为电解质 D．碳酸锂的生成和分解形式提供了实现可逆电化学电池的可能 答案　C 7．(2024·济南模拟)浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。将两个完全相同的电极浸入两个溶质相同但浓度不同的电解质溶液中构成的浓差电池，称为双液浓差电池。模拟工业上电渗析法实现海水(用氯化钠溶液代替)淡化的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．SO向Cu(1)极区域迁移 B．C(2)极发生还原反应 C．膜1为阳离子交换膜 D．C(2)极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 答案　C 8．(2023·成都高三期末)我国科学家将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内。形成如图所示电池，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料产生能量。下列说法错误的是(　　) A．该电池是将化学能转化为电能的装置 B．随着反应的进行，负极区的pH不断增大 C．消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子 D．b极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 答案　B 9．“热电池”在航空航天领域有广泛应用。某热电池工作原理如图所示，电池放电时，1 mol FeS2完全反应时转移4 mol电子。下列说法错误的是(　　) A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS2极 B．负极质量减少27 g时理论上有3 mol阴离子向负极迁移 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－ D．如果用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变化 答案　B 10．锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解质溶液，并在电池间不断循环。下列有关说法正确的是(　　) A．充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B．放电时每转移1 mol电子，负极区溶液质量减少65 g C．充电时阴极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－ D．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变 答案　A 11．(2024·辽宁丹东高三模拟)微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．b为正极 B．X膜为阴离子交换膜 C．该装置能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物并提供电能 D．负极反应为CH3COO－＋7OH－－8e－===2CO2＋5H2O 答案　D 12．反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与淡水隔开，阴、阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．电流由钛电极经负载、石墨电极、电解质溶液回到钛电极 B．CM膜为阳离子交换膜，AM膜为阴离子交换膜 C．电池工作时正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．含盐水中NaCl的浓度大于海水中NaCl的浓度 答案　D 13．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是(　　) A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 答案　B 14．Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 答案　C 二、非选择 15．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。 (1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为： Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 充电时，阳极的电极反应式为：_____________________________________________； 当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为：Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为：________________________________________________________。 答案　(1)太阳　电　Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　减小 (2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 16．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 ①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。 ②正极反应式为：________________________________________________________。 ③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。 ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中 O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答： ①a极电极反应式为：___________________________________________________； ②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)； ③电子由电极________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。 答案　(1)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③负　正　④22.4 L (2)①CO＋O2－－2e－===CO2　②b　a　 ③a　b 17．下图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O。 请回答下列问题： (1)图中甲、乙两池的名称：甲池是________装置，乙池是________装置。 (2)下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是_________________________________， B(石墨)电极的名称是________。 (3)写出电极反应式： ①通入O2的电极的电极反应式是：________________________________________________； ②A(石墨)电极的电极反应式为：________________________________________________。 (4)乙池中反应的化学方程式为：________________________________________________。 (5)若反应结束后乙池中A(石墨)电极上共收集到气体0.050 mol，则甲池中理论上消耗O2________mL(标准状况下)。 答案　(1)原电池　电解池　(2)负极　阳极 (3)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②2H＋＋2e－===H2↑ (4)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(5)560 学科网（北京）股份有限公司 $$