2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版热点强化练11　新型化学电源作业.docx

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1、热点强化练11新型化学电源1.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质,以CH4为燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是(D)A.a为CH4,b为CO2B.CO32-向正极移动C.此电池在常温时也能工作D.正极电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-解析:由图可知a为负极,发生反应:CH4-8e-CO2,电池中传导的是CO32-,利用CO32-平衡电荷得:CH4-8e-+4CO32-5CO2+2H2O,b极通入空气,发生反应:2O2+4CO2+8e-4CO32-,A、B错误,D正确;熔融碳酸盐不能在常温状态下存在,C错误。2.我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面有

2、重大进展,装置如图所示,两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是(D)A.正极电极反应式为HCOO-2e-+2OH-HCO3-+H2OB.隔膜为阴离子交换膜,储液池中需补充的物质A为H2SO4C.放电时,1 mol HCOOH转化为KHCO3时,消耗11.2 L氧气D.当电路中转移1 mol电子时,理论上生成87g K2SO4解析:正极得电子,发生还原反应,A项错误;根据图示,该燃料电池加入HCOOH的一端为负极,通入O2的一端为正极,且正极一端发生的反应为O2+4Fe2+4H+4Fe3+2H2O,需要消耗H+,且排出K2SO4,故隔膜为阳离子交换膜,补充的物质A为H2SO4,故B错误;放

3、电时,1 mol HCOOH转化为KHCO3时,消耗0.5 mol氧气,标准状况下消耗11.2 L氧气,C项错误;当电路中转移2 mol电子时,生成1 mol硫酸钾,当电路中转移1 mol电子时,理论上生成0.5 mol K2SO4,故生成87 g硫酸钾,D项正确。3.(2021山东青岛一模)有机电极材料应用于钠离子电池可实现新型电池的跨越式发展。如羰基化合物1,4,5,8-萘四甲酸二酐(NTCDA)展现出高比容量,放电原理为2NaxCn+x2nC+x,装置如图。下列说法正确的是(B)A.放电时,Na+向N移动B.放电时,负极电极反应:NaxCn-xe-nC+xNa+C.充电时,M与电源的负极

4、相连D.充电时,阴极电极反应:+2e-+2Na+解析:原电池中阳离子向正极移动,则Na+向M移动,故A错误;由题图分析知,负极NaxCn转化C、Na+,电极反应为NaxCn-xe-nC+xNa+,故B正确;充电时原电池的负极接电源的负极,正极接电源的正极,则M与电源的正极相连,故C错误;充电时,阴极电极反应为nC+xNa+xe-NaxCn,故D错误。4.(2022山东青岛检测)中科院化学所在锂硫电池的研究上取得重大突破,该电池充、放电过程中有关物质的转化如图所示。下列说法错误的是(D)A.放电时,电池总反应为16Li+S88Li2SB.充电时,硫原子间形成非极性共价键C.放电时,Li+向正极移

5、动D.充电时,阳极总电极反应式是S2-2e-S解析:放电时属于原电池,负极发生氧化反应,电极反应式为Li-e-Li+,在正极发生还原反应,电极反应式为S8+16e-8S2-,所以放电时电池总反应为16Li+S88Li2S,故A正确;同种原子间形成非极性共价键,据图示可知,充电时,形成分子S8,硫原子间形成非极性共价键,故B正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以放电时,Li+向正极移动,故C正确;充电时为电解池,阳极发生氧化反应,硫离子被氧化为S8,电极反应式为8S2-16e-S8,故D错误。5.(2021山东聊城二模)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示,其中在VB2电极上发生的反

6、应为VB2+20OH-11e-VO43-+2BO33-+10H2O。该电池工作时,下列叙述错误的是(D)A.当生成0.01 mol VO43-时,需消耗0.616 L(标准状况)的O2B.正极区溶液中n(KOH)不变,pH增大C.电池总反应为11O2+4VB2+36KOH4K3VO4+8K3BO3+18H2OD.电子由VB2电极经负载、复合碳电极、KOH溶液回到VB2电极解析:当生成0.01 mol VO43-时,通过0.11 mol电子,正极也通过0.11 mol电子,根据正极的电极方程式O2+4e-+2H2O4OH-,通过0.11 mol电子消耗0.027 5 mol氧气,需消耗O2在标准

7、状况下体积为0.616 L,故A正确;正极电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,产生的OH-穿过阴离子交换膜向负极迁移,所以正极区溶液中n(KOH)不变,消耗水,pH增大,故B正确;由得失电子守恒可知,电池的总反应为11O2+4VB2+36KOH4K3VO4+8K3BO3+18H2O,故C正确;电子由VB2电极经负载、复合碳电极,电子不能经过电解质溶液,故D错误。6.(2021山东泰安模拟)Ca-LiFePO4可充电电池的工作原理示意图如图,其中锂离子交换膜只允许Li+通过,电池反应为xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+xCa2+2LiFePO4。下列说法正确的是(B)A.LiPF6

8、/LiAsF6电解质与Li2SO4溶液可互换B.充电时,当转移0.1 mol电子时,左室中电解质的质量减轻1.3 gC.充电时,阴极反应为Li1-xFePO4+xLi+xe-LiFePO4D.放电时,Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌,充电时发生Li+嵌入解析:Ca是活泼金属,易与水发生剧烈反应,所以LiPF6/LiAsF6为非水电解质,而Li2SO4溶液中有水,不可互换,A项错误;充电时每转移0.1 mol电子,左室中就有0.05 mol Ca2+转化为Ca,同时有0.1 mol Li+迁移到左室,所以左室中电解质的质量减轻0.05 mol40 g/mol-0.1 mol

9、7 g/mol=1.3 g,B项正确;充电时,钙电极为阴极,电极反应为Ca2+2e-Ca,C项错误;充电时为电解池,电解池中阳离子流向阴极,Li1-xFePO4/LiFePO4为阳极,所以Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌然后流向阴极,放电时为原电池,原电池中阳离子流向正极,所以放电时发生Li+嵌入,D项错误。7.中国科学院研发了一种新型钾电池,有望成为锂电池的替代品。该电池的电解质溶液为CF3SO3K溶液,其简要组成如图所示。电池放电时的总反应为2KC14H10+xMnFe(CN)62K1-xC14H10+xK2MnFe(CN)6,则下列说法中,正确的是(D)A.放电时,

10、电子从电极A经过CF3SO3K溶液流向电极BB.充电时,电极A质量增加,电极B质量减少C.放电时,CF3SO3K溶液的浓度变大D.充电时,阳极反应为K2MnFe(CN)6-2e-2K+MnFe(CN)6解析:放电时,该装置为电池装置,即放电时电子不可能经过电解质溶液,故A错误;放电时,负极(电极B)反应式为KC14H10-xe-K1-xC14H10+xK+,正极(电极A)反应式为MnFe(CN)6+2e-+2K+K2MnFe(CN)6,充电时应将放电反应倒过来看,显然电极A的质量是减少的,电极B的质量是增加的,故B错误;根据B分析,放电时,CF3SO3K溶液的浓度不发生变化,故C错误;充电时,

11、电池的正极接电源的正极,充电时的电极反应式应是放电时电极反应的逆过程,即阳极反应式为K2MnFe(CN)6-2e-2K+MnFe(CN)6,故D正确。8.(2021山东实验中学一模)钠硫电池作为一种新型化学电源,具有体积小、容量大、寿命长、效率高等重要优点。其结构与工作原理如图所示。下列说法错误的是(C)A.放电过程中,A极为电源负极B.放电过程中,电池总反应为2Na+xSNa2SxC.充电过程中,Na+由A极移动到B极D.充电过程中,外电路中流过0.01 mol电子,负极材料增重0.23 g解析:根据电池的结构,放电过程中A电极上是钠失电子的氧化反应,所以A电极是负极,故A正确;根据电池工作

12、原理和内部结构示意图,得到电池总反应为2Na+xSNa2Sx,故B正确;充电过程中,阳离子移向电解池的阴极,阴极是和电池的负极相连的电极,Na+由B极移动到A极,故C错误;充电过程中,阴极上是钠离子得电子的还原反应,Na+e-Na,外电路中流过0.01 mol电子,负极材料增重0.01 mol23 g/mol=0.23 g,故D正确。9.有锂氟化碳(氟气与碳生成的夹层化合物)电池电解含有尿素CO(NH2)2的碱性溶液,用于废水处理和煤液化供氢,其装置如图所示(装置中c、d均为惰性电极,隔膜仅阻止气体通过),下列说法错误的是(C)A.电极a为锂氟化碳电池的负极B.电极b的电极反应为(CFx)n+

13、nxe-nC+nxF-C.装置中电子流动方向:电极a电极d隔膜电极c电极bD.c电极区和d电极区产生的气体在相同条件下的体积比为13解析:根据原电池内电路中锂离子移动方向可知,电极a为负极,电极b为正极,故A正确;电极b上(CFx)n得电子生成C单质,结合得失电子守恒和电荷守恒可得电极反应为(CFx)n+nxe-nC+nxF-,故B正确;电子由原电池的负极a流出,但电子不能进入溶液中,所以装置中电子流动方向为电极a电极d、电极c电极b,故C错误;电解池中阳极c上的反应为CO(NH2)2-6e-+8OH-CO32-+N2+6H2O,阴极d上的反应为2H+2e-H2,根据得失电子守恒有n(N2)n

14、(H2)=13,即两者相同条件下的体积比为13,故D正确。10.(2021山东济南二模)碱性锌铁液流电池采用资源丰富的铁和锌作为电池正、负极电解液活性物质,具有电压高、成本低的优点。该电池的总反应为Zn+2Fe(CN)63-+4OH-2Fe(CN)64-+Zn(OH)42-。下列叙述正确的是(C)A.充电时,M极电极反应式为Fe(CN)64-+e-Fe(CN)63-B.放电时,N极电势高于M极C.1 mol Fe(CN)63-中含有键的数目为12NAD.放电时,电路中转移2 mol电子时,负极区电解质溶液增重65 g解析:充电时,M为阳极,Fe(CN)64-失去电子,发生氧化反应,Fe(CN)

15、64-e-Fe(CN)63-,故A错误;放电时,N为负极,M为正极,则N极电势低于M极,故B错误;在配合物Fe(CN)63-中,CN-与铁离子之间有6个配位键,在每个CN-内部有一个共价键,所以1 mol该配合物中含有键的数目为12NA,故C正确;放电时,Zn失电子后与氢氧根离子生成Zn(OH)42-,溶液增加的质量为1 mol Zn和2 mol氢氧根离子之和,大于65 g,故D错误。11.据报道:Robert Pipes等设计的添加PDS()的Li-CO2电池,正极物质转化原理如图所示。下列说法错误的是(A)A.PDS起增强导电性作用B.负极反应式为Li-e-Li+C.电池总反应为4Li+3

16、CO22Li2CO3+CD.正极上发生的反应之一为+2CO2+2e-2解析:根据图中信息,PDS是非电解质,不导电,在流程中起捕获CO2的作用,A错误;负极电极是金属Li,其电极反应式为Li-e-Li+,B正确;由图中物质转化可知,PDS不消耗,因此电池总反应为4Li+3CO22Li2CO3+C,C正确;第一步PDS捕获CO2,发生的反应为+2CO2+2e-2,D正确。12.(双选)(2021山东实验中学月考)我国科研团队成功研究出高比能量、低成本的钠离子二次电池,其工作原理示意图如图。已知电池反应:Na1-xMnO2+NaxCnNaMnO2+nC。下列说法正确的是(BD)A.电池放电过程中,

17、NaMnO2/Al上的电势低于石墨烯/Al上的电势B.电池放电时,正极可发生反应Na1-xMnO2+xNa+xe-NaMnO2C.电池充电时,外接电源的负极连接NaMnO2/Al电极D.电池充电时,Na+由NaMnO2/Al电极移向石墨烯/Al电极解析:放电时NaMnO2/Al为正极,石墨烯/Al为负极,正极电势高于负极电势,故A错误;放电时,正极得电子发生还原反应,根据总反应可知正极反应式为Na1-xMnO2+xNa+xe-NaMnO2,故B正确;充电时NaMnO2/Al发生氧化反应为阳极,与外接电源的正极相连,故C错误;充电时为电解池,电解池中阳离子流向阴极,即Na+由NaMnO2/Al电

18、极移向石墨烯/Al电极,故D正确。13.(双选)(2021山东青岛模拟)微生物电池可以处理含醋酸铵和对氯苯酚的工业废水,工作原理如图,下列说法错误的是(AB)A.采用高温条件,可以提高该电池的工作效率B.甲电极的电极反应式:+e-Cl-+C.标准状况下产生22.4 L CO2时,有4 mol H+通过质子交换膜D.不考虑其他离子放电,甲、乙两电极可同时处理CH3COONH4与的物质的量之比为14解析:高温条件下微生物会变性,该电池不能够在高温下工作,A错误;甲电极为正极,发生还原反应,正极有H+参与反应,电极反应式为+H+2e-Cl-+,B错误;乙电极发生氧化反应,CH3COO-8e-+2H2

19、O2CO2+7H+,标准状况下产生22.4 L CO2,即 1 mol CO2时,有4 mol H+通过质子交换膜,C正确;将甲、乙两极电极反应式叠加可得总反应式为4+CH3COO-+2H2O4+4Cl-+3H+2CO2,故甲、乙两电极可同时处理CH3COONH4与的物质的量之比为14,D正确。14.(双选)(2021山东济南月考)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如图,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是(CD)A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-B

20、.放电时,1 mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 molC.放电时,电池总反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42-D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高解析:放电时,负极上Zn发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,故A正确;放电时,CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1 mol CO2转化为HCOOH时,转移电子2 mol,故B正确;放电时,正极上CO2转化为HCOOH,CO2+2e-+2H+HCOOH,负极上Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,电池总反应为Zn+CO2+2OH-+2H2OZn(OH)42-+HCOOH

21、,故C错误;充电时,正极即为阳极,电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,溶液中H+浓度增大,c(H+)c(OH-)=Kw,温度不变时,Kw不变,因此溶液中OH-浓度降低,故D错误。15.(双选)(2021山东平阴月考)一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(BC)A.电子流向是从吸附层M通过导线到吸附层NB.Na+从右边穿过离子交换膜向左边移动C.离子交换膜可用质子交换膜D.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O解析:由工作原理图可知,左边吸附层M为负极,右边吸附层N为正极,则电子流向为从吸附层M通过导线到吸附层N,故A正确;原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极,所以电解质溶液中Na+向右边移动,故B不正确;由工作原理图可知,左边溶液为碱性,右边溶液为酸性,所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和,故C不正确;左边吸附层M为负极,发生了氧化反应,电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O,故D正确。