（通用版）2020高考化学一轮复习跟踪检测（三十五）化学能与电能（2）新型化学电源（过题型）（含解析）.doc

1、1跟踪检测（三十五） 化学能与电能（2）新型化学电源（过题型）1有一种“水”电池，在海水中电池总反应可表示为5MnO22Ag2NaCl= =Na2Mn5O102AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )A正极反应式：AgCl e =AgClBNa 不断向“水”电池的负极移动C每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子DAgCl 是还原产物解析：选 C 根据电池总反应，可判断出 Ag 应为原电池的负极，负极电极反应式为AgCl e =AgCl，故 A 错误；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故B 错误；根据总反应式可知，5 mol MnO2生成

2、1 mol Na2Mn5O10，转移 2 mol 电子，故 C 正确；反应中 Ag 的化合价升高，被氧化，Ag 应为原电池的负极，AgCl 是氧化产物，故 D 错误。2已知：H 2O2是一种强氧化剂。MgH 2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法不正确的是( )AMg 电极是该电池的负极BH 2O2在石墨电极上发生氧化反应C该装置能将化学能转化为电能D溶液中 Cl 向 Mg 电极移动解析：选 B 组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，故 A 正确；双氧水作为氧化剂，在石墨电极上被还原成水，发生还原反应，故 B 错误；该装置是原电池，

3、将化学能转化为电能，故 C 正确；原电池中，阴离子移向负极，Mg 电极为该原电池的负极，则 Cl 向 Mg电极移动，故 D 正确。3.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生 Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点科学家发明了电动势( E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为 2CuAg 2O=Cu2O2Ag。下列有关说法正确的是( )A装置中电流方向由 Cu 经导线到 Ag2O2B测量原理示意图中，Ag 2O 为负极C负极的电极反应式为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2OD电池工作时，OH 向正极移动解析：选 C 由电池总反应可知，Cu 发生氧化反应，则 Cu 极是负

4、极，Ag 2O/Ag 极是正极，原电池中电流由正极经导线流向负极，故电流是由 Ag2O/Ag 极流向 Cu 极，A、B 错误；负极上 Cu 失电子被氧化生成 Cu2O，电极反应式为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O，C 正确；电池工作时，阴离子向负极移动，故 OH 向 Cu 电极移动，D 错误。4(2019泉州质检)锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A电解质溶液中，Li 由多孔电极迁移向锂电极B该电池放电时，负极发生了还原反应C充电时，电池正极的反应式为 Li2O22e =2Li O 2D电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等解析：选

5、C 由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li 由锂电极迁移向多孔电极，A 错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B 错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O22e =2Li O 2，C 正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成 LiCl 和 H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D 错误。5氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600700 )，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )A电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B负

6、极反应式为 H22e CO =CO2H 2O23C该电池可利用工厂中排出的 CO2，减少温室气体的排放D电池工作时，外电路中流过 0.2 mol 电子，消耗 3.2 g O2解析：选 B 根据题图可知，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极作负极，3负极发生氧化反应，电极反应式为 H22e CO =CO2H 2O，通入氧气的电极作正极，23正极发生还原反应，电极反应式为 O22CO 24e =2CO ，总反应为 2H2O 2232H2O。A 项，根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，= = = = =高 温 错误；B 项，负极发生氧化反应，电极反应式为 H22e CO =CO

7、2H 2O，正确；C 项，23根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，错误；D 项，电池工作时，外电路中流过 0.2 mol 电子，消耗 0.05 mol 氧气，质量为 1.6 g，错误。6微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A电子从 b 流出，经外电路流向 aBHS 在硫氧化菌作用下转化为 SO 的反应是24HS 4H 2O8e =SO 9H 24C如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.5 mol H 通过质子交换膜解析：

8、选 B b 电极通入氧气，是正极，a 电极是负极，电子从 a 流出，经外电路流向b，A 错误；a 电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即 HS 在硫氧化菌作用下转化为 SO，电极反应是 HS 4H 2O8e =SO 9H ，B 正确；如果将反应物直接燃烧，会有24 24部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C 错误；若该电池电路中有 0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有 0.4 mol H 通过质子交换膜与 0.1 mol 氧气结合转化为水，D 错误。7.一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中 YSZ 为 610%Y 2O3掺杂的 ZrO2固体电解质，下列

9、有关叙述正确的是( )A电子通过外电路从 b 极流向 a 极Bb 极上的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHC电路中每转移 0.1 mol 电子，消耗 0.28 L 的 CH4DO 2 由正极通过固体电解质 YSZ 迁移到负极解析：选 D 该燃料电池中，通入甲烷的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流出的电极为负极、电子流入的电极为正极，电子从 a 极沿导线流向 b 极，故 A 错误；b电极上氧气得电子生成 O2 ，电极反应式为 O24e =2O2 ，故 B 错误；温度和压强未知4导致气体摩尔体积未知，所以无法计算甲烷体积，故 C 错误；电解质中阴离子向负极移动，则 O2 由正极通过固

10、体电解质 YSZ 迁移到负极，故 D 正确。8(2018海南高考改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为 KOH 浓溶液。下列说法正确的是( )A电池总反应式为 2MgO 22H 2O=2Mg(OH)2B正极反应式为 Mg2e =Mg2C活性炭可以加快 O2在负极上的反应速率D电子的移动方向由 b 经外电路到 a解析：选 A 负极电极反应式为 Mg2e 2OH =Mg(OH)2、正极电极反应式为O24e 2H 2O=4OH ，得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反应式为 2MgO 22H 2O=2Mg(OH)2，故 A 正确，B 错误；通入 O2

11、的电极是正极，活性炭可以加快 O2在正极上的反应速率，故 C 错误；Mg 作负极、活性炭作正极，电子从负极 a 经外电路到正极 b，故 D 错误。9.如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )Aa 为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1 xMn2O4 xLiC放电时，a 极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中 Li 从 b 向 a 迁移解析：选 C 图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即 b 为负极，a 为正极，正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C 项，放电时，a 极

12、为原电池的正极，发生还原反应的是 Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D 项，放电时为原电池，Li 为阳离子，应向正极(a 极)迁移，正确。10为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的 CO2来提供 O2，我国科学家设计了如图装置，反应后，电解质溶液的 pH 保持不变。下列说法正确的是( )5A图中 N 型半导体为正极，P 型半导体为负极BY 电极的反应：4OH 4e =2H2OO 2C图中离子交换膜为阳离子交换膜D该装置实现了“太阳能化学能电能”的转化解析：选 B A 项，根据题图，电荷移动的方向，可判断 N 型半导体为负极，P 型半导体为正极，错误；B 项，Y 电极连接电源的正极

13、，作阳极，根据电解原理，电极反应为4OH 4e =2H2OO 2，正确；C 项，反应后，电解质溶液的 pH 保持不变，离子交换膜应为阴离子交换膜，错误；D 项，该装置实现了“太阳能电能化学能”的转化，错误。11.(2019宿州质检)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是( )A该装置系统中只存在光能与电能之间的转化BCu 电极上的电极反应式为 CO28H 8e =CH42H 2OC工作时，产生的 O2、CH 4体积比为 11(同温同压)D离子交换膜为质子交换膜，H 从左池移向右池解析：选 D 由题图可知，

14、该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A 错误；CO 2在 Cu 电极上发生还原反应生成 CH4，则电极反应式为CO28H 8e =CH42H 2O， B 错误；H 2O 在 GaN 电极上发生氧化反应生成 O2，电极反应式为 2H2O4e =4H O 2 ，根据得失电子守恒可知，产生 O2和 CH4的物质的量之比为21，在同温同压下的体积比为 21，C 错误；由上述分析知左池产生 H ，右池消耗H ，则离子交换膜为质子交换膜，H 向正极移动，即 H 从左池移向右池，D 正确。12某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如下。工作时，下列说法中不正确的是( )A盐桥中

15、Cl 向 Y 极移动B化学能转化为电能C电子由 X 极沿导线流向 Y 极DY 极发生的反应为 2NO 10e 12H =N26H 2O，周围 pH 增大 3解析：选 A A 项，NH 3生成 N2，氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X 极作负极；NO 生成 N2，氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应，Y 极作正极，盐桥中 3Cl 向负极 X 极移动，错误；B 项，垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原6电池，化学能转化为电能，正确；C 项，根据 A 项分析可知 X 极作负极，Y 极作正极，电子由负极 X 极沿导线流向正极 Y 极，正确；D 项，Y 极为正极，发生的电极反应为2

16、NO 10e 12H =N26H 2O，反应消耗 H ，pH 增大，正确。 313.(1)近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量 CO2的空气吹入 K2CO3溶液中，再把 CO2从溶液中提取出来，并使之与 H2反应生成可再生能源甲醇。科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用如图所示装置可以将 CO2转化为气体燃料 CO。该装置工作时，N 电极的电极反应式为_。(2)氢气是一种理想的清洁能源，其制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。有一种制氢方法为光电化学分解。其原理如图所示，钛酸锶光电极的电极反应为 4OH 4e O22H 2O，则铂电极的电极= = = = =h 反应为_。解析：(1)

17、根据装置图，N 极 CO2得电子生成 CO，电极反应式为CO22H 2e =COH 2O。 (2)依据装置图中的电子流向分析，铂电极作原电池正极，电极反应为 2H2O2e =H2 2OH 。答案：(1)CO 22H 2e =COH 2O(2)2H2O2e =H22OH 14.(1)为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示。一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了 Y2O3的 ZrO2晶体，它在高温下能传导 O2 。以辛烷(C 8H18)代表汽油，写出该电池工作时的负极反应式：_。(2)熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重

18、视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含 O2 和 HCO )为电解质，以丁烷为燃料，以空气中的氧气为氧化剂，以具 3有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为2C4H1026CO 52e =34CO210H 2O。试回答下列问题：23该燃料电池的总反应式为_；正极电极反应式为_；为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是_，它来自_。解析：(1)电解质能在高温下能传导 O2 ，负极发生氧化反应，即 1 mol C8H18失去 50 mol 电子生成 8 mol CO2，18 mol H 原子转化为

19、 9 mol H2O，根据质量守恒和电荷守恒写出负极反应式为 C8H1850e 25O 2 =8CO29H 2O。(2)该电池中，丁烷和氧气反应生成二7氧化碳和水，该燃料电池的总反应式为 2C4H1013O 2=8CO210H 2O；正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳生成 CO ，电极反应式为 O22CO 24e =2CO ；由该电23 23极的正极反应式 O22CO 24e =2CO 可知加入的物质是 CO2，由负极反应式232C4H1026CO 52e =34CO210H 2O 可知，CO 2来源于负极上生成的 CO2。23答案：(1)C 8H1825O 2 50e =8CO29H 2

20、O(2)2C 4H1013O 2=8CO210H 2OO 22CO 24e =2CO23CO 2 负极反应产物15全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V 2 、V 3 、VO 2 、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为 2VO2 V 3 H 2O V2 VO 充 电 放 电 22H 。放电时的正极反应式

21、为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的 pH_(填“升高” “降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_。aVO 、VO 2 混合液 bV 3 、V 2 混合液 2cVO 溶液 dVO 2 溶液 2eV 3 溶液 fV 2 溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)放电时正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为 VO 2H e =VO2 H 2O；充电 2时，阴极反应为还

22、原反应，其反应式为 V3 e =V2 。(3)充电时阳极反应式为VO2 H 2Oe =VO 2H ，故充电完毕的正极电解液为 VO 溶液，而放电完毕的正极 2 28电解液为 VO2 溶液，故正极电解液可能是 a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故 H 可以通过隔膜。答案：(1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解(2)VO 2H e =VO2 H 2O V 3 e =V2 升高 2(3)acd(4)H16燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中 A、B 口分别通入 CH3CH2OH 和

23、O2构成乙醇燃料电池，则 b 电极是_(填“正极”或“负极”)，该电池的负极电极反应式为_。(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将 CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为_，工作时的总反应式为_。(3)绿色电源“二甲醚氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。氧气应从 c 处通入，则电极 Y 为_极，发生的电极反应式为_；二甲醚(CH 3OCH3)应从 b 处加入，电极 X 上发生的电极反应式为_；电池在放电过程中，电极 X 周围溶液的 pH_(填“增大” “减小”或“不变”)。解析：(1)b 电极通入 O2，发生还原反应，则 b 电极为正极。乙醇(CH 3CH2OH)在

24、负极上发生氧化反应，电解质溶液为 KOH 溶液，负极反应式为CH3CH2OH16OH 12e =2CO 11H 2O。23(2)由题图乙可知，CO 2在 N 极上发生还原反应生成 CO，则 N 为正极，M 为负极。H 2O在负极上发生氧化反应生成 O2，则电极反应式为 2H2O4e =4H O 2。H 2O 在 M 极上生9成 O2，CO 2在 N 极上生成 CO，则电池总反应式为 2CO2=O22CO。(3)二甲醚氧气燃料电池中，O 2通入正极，发生还原反应生成 H2O，电极反应式为4H O 24e =2H2O。二甲醚(CH 3OCH3)在负极发生氧化反应生成 CO2，电极反应式为CH3OCH33H 2O12e =2CO212H 。放电过程中，电极 X 上 CH3OCH3被氧化生成 CO2和H ，电极 X 周围溶液中 c(H )增大，溶液的 pH 减小。答案：(1)正极CH3CH2OH16OH 12e =2CO 11H 2O23(2)2H2O4e =4H O 2 2CO 2=O22CO(3)正 4H O 24e =2H2OCH 3OCH33H 2O12e =2CO212H 减小10