2025届高三化学二轮复习 选择题专练10：新型化学电源

新型化学电源 1.(2024·广东高三六校联考)1800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是(　　) A.放电过程中，电流从b极经过导线流向a极 B.电池单元组越多电压越大 C.食盐水中Cl-发生电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ D.放电过程中，Na+从Zn片移向Cu片 2.(2024·广西高考联合模拟考试)利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。下列说法正确的是(　　) A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移 B.工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C.乙室每产生1 mol N2，a电极理论上可产生H2 33.6 L(标准状况下) D.丙室中发生反应的总化学方程式为 3.(2024·海南省部分学校高三模拟)利用一种电解质溶液浓度不同引起电势差的装置称为“浓差电池”，其原理是高浓度溶液向低浓度溶液扩散。某浓差电池的模拟装置如图所示。已知：两电极银的质量均为300 g。下列叙述正确的是(　　) A.Ag(1)电极为负极，发生氧化反应 B.N由右侧向左侧迁移 C.电池停止工作时两电极的质量差为432 g D.电池放电时将化学能全部转化成电能 4.(2024·河北省部分学校高三下学期适应性测试)某种钠电池的充电、放电过程的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.放电时，电子由碳纸电极移向钠箔电极 B.放电时，碳纸电极上的反应式为O2+2e-=== C.充电时，碳纸电极应与电源负极连接 D.充电时，NaOH溶液的物质的量浓度减小 5.(2024·石家庄第二中学高三下学期质检)我国科学家设计的一种三室电池既能净化污水，又能淡化海水，同时还可回收其中的能量，用葡萄糖溶液(足量，代替污水)、氯化钠溶液(足量，代替海水)和100 mL 1.1 mol·L-1盐酸模拟工作原理如图，下列说法正确的是(　　) A.外电路中的电流方向为电极A→电极B B.该电池的正极反应为O2+4e-+4H+===2H2O C.常温下，当电路中有0.1 mol 电子通过时，盐酸的pH=2 D.离子交换膜A可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜，但不能与离子交换膜B相同 6.(2024·贵州省部分学校高三联考)一种FeBr2⁃Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2。 下列说法错误的是(　　) A.X膜、Y膜均为阴离子交换膜 B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大 C.放电过程的总反应为2FeBr2+Br2===2FeBr3 D.放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，此时Ⅰ室中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3，则起始Ⅰ室中含8 mol FeBr2 7.(2024·福建龙岩高三质量检测)电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该电池可选用Li2SO4水溶液作离子导体 B.放电时，电极B反应为CO2+4e-===C+2O2- C.充电时，Li+从电极A移向电极B D.放电时，电路中每通过1 mol电子，正极区质量增加40 g 8.(2024·广东汕头市高三模拟)液流电池在储能领域发挥着重要作用。如图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点。已知该电池放电时正极发生反应：[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，下列叙述正确的是(　　) A.放电时，M处发生氧化反应，N为负极 B.放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小 C.充电时，N极电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH- D.该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65 g Zn发生反应时，有1 mol OH-通过 9.(2024·安徽省皖江名校联盟高三模拟)新型Li⁃Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.放电时，电极a发生氧化反应 B.放电时，电极b反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4 C.充电时，Ⅱ室Li2SO4溶液的浓度不变 D.充电时，电极a质量增加24 g，电极b质量理论上减少7 g 10.(2024·济南高三模拟)我国科学家发现，利用如图装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-。下列说法错误的是(　　) A.电极电势：M<N B.M极电极反应式为B2H6+14OH--12e-===+10H2O C.工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH D.制取0.2 mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8 mol OH-透过膜a 11.(2024·山东潍坊高三模拟)复旦大学设计了一种可充电的铋⁃空气电池，有较强稳定性。该电池使用了三氟甲磺酸铋非碱性水系电解质溶液，简写为Bi(OTf)3(M=656 g·mol-1)，工作原理如图所示，已知：Bi3+水解方程式为2Bi3++3H2OBi2O3+6H+，下列说法错误的是(　　) A.充电时，X为阴极 B.放电时，正极附近pH升高 C.充电时，阳极电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑ D.放电时，电路中每转移0.3 mol电子，负极区电解质溶液增重20.9 g 12.(2024·黑龙江省部分学校高三模拟)中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，研制出了高功率可充电Li⁃SOCl2电池，工作原理如图所示，已知SOCl2可与水发生反应。下列有关说法正确的是(　　) A.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液 B.放电时，SOCl2最终被氧化为S C.充电时，阴极反应式：2LiCl+I2+2e-===2ICl+2Li+ D.放电时，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子 答案精析 1.C　[由图可知，该电池是原电池，锌比铜活泼，所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b极经过导线流向负极a极；放电过程中，电流从b极经过导线流向a极，A正确；电池单元组越多，电势差越大，电压越大，B正确；Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：Zn-2e-===Zn2+，C不正确；放电过程中，阳离子Na+从负极Zn片移向正极Cu片，D正确。] 2.D　[燃料电池甲通入空气为正极，发生得电子的还原反应，乙中铵根离子发生氧化反应生成氮气，为负极；b极为阳极，a极为阴极；原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的H+由乙室向甲室迁移，A错误；甲室为燃料电池的正极区，电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O，溶液pH增大，B错误；乙室每产生1 mol N2，转移6 mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3 mol H2，对应气体体积为67.2 L，C错误。] 3.C　[浓差电池通过改变电解质溶液浓度实现放电，当浓度相等时停止放电。阴离子交换膜只允许阴离子通过，所以只能通过电极反应改变电解质溶液浓度，左侧电解质溶液浓度减小，右侧电解质溶液浓度增大，Ag(1)极上析出Ag，Ag(2)极上银溶解，由此推知，Ag(1)为正极，Ag(2)为负极。为了维持电荷守恒，左侧电解质溶液中向右侧迁移，B错误；当两电极所在电解质溶液浓度相等时达到平衡，停止放电，停止放电时c(AgNO3)=3 mol·L-1，即只转移2 mol电子，负极：Ag-e-===Ag+，正极：Ag++e-===Ag，起始时，两电极的质量相等，停止放电时，正极增加2 mol Ag(216 g)，负极减少2 mol Ag(216 g)，两电极的质量差为432 g，C正确；电池放电时将化学能主要转化成电能，还有热能等，D错误。] 4.D　[该电池放电时，钠箔电极为负极，碳纸电极为正极，电子由钠箔电极移向碳纸电极，A错误；放电时，碳纸电极上的反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，B错误；充电时，钠箔电极为阴极，碳纸电极为阳极，因此碳纸电极应与电源正极连接，C错误；充电时，Na+移向钠箔电极，OH-移向碳纸电极并在碳纸电极上放电，NaOH溶液的物质的量浓度减小，D正确。] 5.B　[B极室通入氧气，氧气发生还原反应，则电极B是正极、电极A是负极，外电路中电子的流动方向为电极A→电极B，故A错误；电极B为正极，电解质溶液为盐酸，氧气得电子发生还原反应生成水，电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O，故B正确；电路中有0.1 mol电子通过时，H+减少了0.1 mol，生成的水的体积可忽略不计，所以c(H+)==0.1 mol·L-1，盐酸的pH=1，故C错误；电极B是正极、电极A是负极，为淡化海水，离子交换膜A为阴离子交换膜，离子交换膜B为阳离子交换膜，故D错误。] 6.B 7.D　[放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A错误；放电时，电极B为正极，电极反应为3CO2+4e-+4Li+===2Li2CO3+C，B错误；充电时，阳离子移向阴极，则Li+的移动方向是从电极B移向电极A，C错误；放电时，正极电极反应为3CO2+4e-+4Li+===2Li2CO3+C，增加的质量为二氧化碳与锂离子的总质量，当有4 mol电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7) g=160 g，则电路中每通过1 mol电子时，正极区质量增加40 g，D正确。] 8.C　[放电时，M极为正极，发生还原反应，N电极为负极，发生失去电子的氧化反应，A错误；放电时，右侧电极发生反应：Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，贮液器中溶液浓度增大，B错误；充电时，右侧电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，C正确；在放电时，M为正极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，右侧N电极为负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，当有65 g Zn发生反应时，转移2 mol电子，反应产生1 mol [Zn(OH)4]2-，负电荷减少2 mol，为维持电荷守恒，有2 mol OH-通过阴离子交换膜由左侧移向右侧的负极N极，D错误。] 9.D　[放电时，电极a是负极，反应式为Mg-2e-===Mg2+，发生氧化反应，电极b是正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4，A、B正确；充电时，Ⅱ室生成的Li+和向Ⅰ室迁移的Li+数目相同，Li2SO4溶液的浓度不变，C正确；充电时，电极a质量增加24 g，生成1 mol Mg，转移2 mol e-，电极b理论上减少2 mol Li+，质量减少14 g，D错误。] 10.C　[该装置为原电池装置。M电极作负极，B2H6在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为B2H6+14OH--12e-===+10H2O；N电极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜，氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜，据此分析解答。M电极为负极，N电极为正极，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M<N，故A正确；根据N极电极反应式可知，邻苯二醌类物质+4H++4e-===邻苯二酚类物质，制取0.2 mol邻苯二酚类物质转移0.8 mol电子，则有0.8 mol OH-透过膜a，故D正确；由正、负极的电极反应式及双极膜的作用可知，需要定期补充H2O和NaOH，故C错误。] 11.D　[由图可知，放电时，X电极为原电池的负极，铋在负极失去电子发生氧化反应生成铋离子，Y电极为正极，铋离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二铋；充电时，与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极，Y电极为阳极。放电时，Y电极为正极，铋离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二铋，溶液中铋离子浓度减小，水解平衡向逆反应方向移动，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH升高，故B正确；充电时，Y电极为阳极，电极反应式为2Bi2O3-12e-===4Bi3++3O2↑，故C正确；放电时，X电极为原电池的负极，电极反应式为Bi-3e-===Bi3+，则电路中转移0.3 mol电子时，负极区溶液中增加铋离子的质量为0.1 mol×209 g·mol-1=20.9 g，由于阴离子通过阴离子交换膜由正极区进入负极区，所以负极区电解质溶液增重大于20.9 g，故D错误。] 12.D　[Li能与氧气、水反应，SOCl2易与水反应，故电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行，A错误；由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2转化为SOICl，SOICl再转化为S、SO2，SOCl2最终被还原，B错误；充电时，I2失电子转化为ICl，I2发生氧化反应，阳极反应式为2LiCl+I2-2e-===2ICl+2Li+，阴极反应式为Li++e-===Li，C错误；放电时，正极反应式为2SOCl2+4e-===S+SO2↑+4Cl-，每产生11.2 L(标准状况下)SO2时，电路中转移2 mol电子，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$