主题8 高频考点1 化学电源-【金版教程】2025年高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书Word（不定项版）

大二轮专题复习冲刺方案　化学 化学电源 [典例1]　(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述错误的是(　　) A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7 B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a 答案：C 解析：由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误。 [典例2]　(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 答案：B 解析：O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 一、原电池 1．工作原理及判断原电池正、负极的方法 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，如在Mg­Al­NaOH溶液原电池中，Al作负极。 2．电极反应式的书写 二、新型化学电池 1．单液电池 2．双液电池 3．间接电池 媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解质溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目标产物。 其原理如图所示： 化学电源类题型的解题思路 (1)判断两极。 (2)分析电子、离子移动方向和各极室溶液变化。 (3)书写电极反应式。 (4)利用电子得失守恒进行相关计算。 1．(2024·河南省信阳高级中学高三一模)科学家研发出一种甲醇微生物燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该电池需要在高温下才能正常工作 B．电池工作时，正极区域电解质溶液的pH减小 C．负极电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O D．当转移0.1 mol电子，消耗标准状况下O2的体积为0.56 L 答案：D2.(2024·陕西师范大学附属中学高三月考)科学家研制出一种新型短路膜化学电池，利用这种电池可以消除空气中的CO2，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子还可以传递电子 B．当负极生成1 mol CO2时，理论上需要转移1 mol电子 C．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O D．当反应消耗22.4 L(标况)O2时，理论上需要转移4 mol电子 答案：C 解析：短路膜和常见的离子交换膜不同，根据题图中信息得到短路膜既能传递离子还可以传递电子，A正确；负极反应式为H2＋2HCO－2e－===2H2O＋2CO2↑，当负极生成1 mol CO2时，理论上需要转移1 mol电子，B正确，C错误；根据正极反应式O2＋2CO2＋4e－===2CO，当反应消耗22.4 L(标准状况下物质的量为1 mol)O2时，理论上需要转移4 mol电子，D正确。 专题作业 [三年真题集训] 1．(2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　　) A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，NH向负极方向移动 C．MnO2发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋ 答案：D 解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应Zn－2e－===Zn2＋，A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误。 2．(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 答案：C 解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 3．(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn­TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为：I＋ZnZn2＋＋3I－ C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn­TCPP D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 答案：C 解析：由题图中信息可知，该新型水系锌电池放电时的负极是锌，正极是超分子材料；负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，被还原的Zn2＋主要来自电解质溶液，C错误。 4．(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 答案：A 解析：电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C项分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 5．(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2e－―→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 答案：A 解析：由题意可知，放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。 6．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 答案：A 解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。 [一年模拟演练] ※每小题有1个或2个选项符合题意 7．(2024·最新模拟)H2是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．该电池可将化学能完全转化为电能 B．该电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极 C．a电极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O D．该电池工作时，当外电路中有0.1 mol e－通过时，b极消耗0.56 L O2 答案：BC 解析：由题图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a极为负极，b极为正极。电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量转化，如热能，A错误；b极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，每消耗1 mol O2转移4 mol电子，则当外电路中有0.1 mol e－通过时，b极消耗0.025 mol O2，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56 L，D错误。 8．(2024·最新模拟)我国科技工作者设计了一种CO2转化的多功能光电化学平台，实现了CO生产与塑料到化学品的协同转化，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．光催化电极的电势：a>b B．电池工作时，负极区溶液的pH减小 C．正极区的电极反应为CO2＋2e－＋2HCO===CO＋2CO＋H2O D．当电路中通过1 mol电子时，正极区溶液质量增大39 g 答案：D 解析：根据光催化电极a上CO2转化为CO，发生还原反应，知a为正极，则b为负极，光催化电极的电势：a>b，A正确；负极上降解为 和HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH发生氧化反应转化为 HOCH2COO－，电极反应式为HOCH2CH2OH－4e－＋5OH－===HOCH2COO－＋4H2O，负极区消耗OH－，溶液的pH减小，B正确；正极区CO2转化为CO，电极反应为CO2＋2e－＋2HCO===CO＋2CO＋H2O，C正确；由正、负极的电极反应及电解液保持电中性知，当电路中通过1 mol电子时，正极区溶液增加0.5 mol O，同时1 mol K＋通过阳离子交换膜进入正极区，溶液质量增大8 g＋39 g＝47 g，D错误。 9．(2024·最新模拟)2022年中国团队在巴塞罗那获得“镁未来技术奖”。一种以MgCl2­聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－＋V2O5===MgV2O5 B．放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2＋)几乎保持不变 C．充电时，Mg2＋嵌入V2O5晶格中 D．若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包 答案：C 解析：由题图中装置可知，放电时Mg作负极，V2O5作正极。放电时负极电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正极电极反应式为Mg2＋＋2e－＋V2O5===MgV2O5，A正确；由放电时电池总反应式V2O5＋Mg===MgV2O5知，放电不影响电解质溶液的Mg2＋浓度，故一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2＋)几乎保持不变，B正确；充电时阳极电极反应式为MgV2O5－2e－===V2O5＋Mg2＋，Mg2＋从V2O5中脱离，C错误；若将电解液换成MgCl2水溶液，Mg能与水缓慢反应生成H2，工作时电池可能产生鼓包，D正确。 10．(2024·最新模拟)西北工业大学推出一种新型Zn­NO2电池。该电池能有效地捕获NO2，将其转化为NO，再将产生的NO电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．d电极为电解池的阴极 B．Zn­NO2电池总反应式为Zn＋2NO2===Zn(NO2)2 C．c极区溶液的pH升高 D．电路中转移2 mol e－时，理论上能得到2 mol NH3 答案：AD 解析：由题图可知，锌失去电子发生氧化反应，a极为负极、b极为正极，则c极为阴极、d极为阳极。由分析可知，d电极为电解池的阳极，A错误；Zn­NO2电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：Zn＋2NO2===Zn(NO2)2，B正确；c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原反应生成NH3，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原反应生成NH3，电子转移为NO～6e－～NH3，则电路中转移2 mol e－时，理论上能得到 mol NH3，D错误。 11．(2024·最新模拟)一种由聚偏氟乙烯－六氟丙烯共聚物为主的准固态聚合物电解质(QPE)制备的Na­O2电池结构如图所示，QPE中的F­C链有利于Na＋的转移。下列有关说法中正确的是(　　) A．该电池放电时正极的电极反应式为O2＋e－＋Na＋===NaO2 B．负极质量每减少23 g，需要消耗O2的体积为22.4 L C．偏氟乙烯与六氟丙烯互为同系物 D．该电池充电时阳极反应物为O2 答案：A 解析：由总反应式可知，该电池放电时正极的电极反应式为O2＋e－＋Na＋===NaO2，故A正确；未说明氧气所处的状况，无法计算消耗O2的体积，故B错误；偏氟乙烯与六氟丙烯的结构简式分别为CH2===CF2、CF3—CF===CF2，二者的结构不相似，分子组成上也不是相差若干个“CH2”原子团，不互为同系物，故C错误；该电池充电时的阳极反应式为NaO2－e－===O2↑＋Na＋，阳极反应物为NaO2，故D错误。 11 学科网（北京）股份有限公司 $$