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1、2022年高考化學 備考百強校小題精練系列 專題28 可充電電池 燃料電池
1.一種微生物電池可進行多種污水凈化和海水淡化的綜合處理,該電池裝置的示意圖如圖所示,其中污水中的有機物用C6H10O5表示,海水用食鹽水代替。下列說法正確的是
A. b膜為陰離子交換膜
B. 處理后的含NO3-污水的pH降低
C. 負極反應式為C6H10O5+7H2O+24e-==6CO2↑+24H+
D. 導線中流過lmol電子,理論上有1molCl-通過a膜
【答案】D
【解析】
點睛:該原電池中,硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應,則右邊裝置中電極是正極,電極反應式為2NO3-+12H++10
2、e-=N2↑+6H2O,左邊裝置電極是負極,負極上有機物失電子發(fā)生氧化反應,有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳,陽離子移向正極,陰離子移向負極,據(jù)此分析解答.
2.太陽能光電池具有可靠穩(wěn)定、壽命長、安裝維護簡便等優(yōu)點,現(xiàn)已得到廣泛應用。氮化鎵(GaN)光電池的結構如圖所示。下列說法中正確的是( )
A. 該裝置系統(tǒng)中只存在光能與電能之間的轉(zhuǎn)化
B. Cu電極:CO2+8H+-8e-=CH4+2H2O
C. 工作時,產(chǎn)生的O2、CH4體積比為1∶1(同溫同壓)
D. 離子交換膜為質(zhì)子交換膜,H+從左池移向右池
【答案】D
【解析】
點睛:本題考查了原電池原理,難點是電極
3、反應式的書寫,要結合電解質(zhì)溶液書寫。本題的易錯點為C,負極氫氧根失電子發(fā)生氧化反應生成氧氣,2H2O—4e- = O2↑+ 4H+,正極反應式為CO2+8e-+8H+═CH4+2H2O。
3.鈉電池由于其快速充放電的特性受到科研工作者的重視,某鈉離子鈦基電池電池結構如圖所示,電解質(zhì)為含鈉離子的高聚物,已知電池的反應方程式為2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。?下列關于該電池說法正確的是
A. 放電時電池正極為NaxCn B. 放電時Na+向電極Ⅱ移動
C. 充電時陽極反應:NaxCn-xe-=nC+xNa+ D. 充電時電極Ⅰ與
4、外電源正極相連
【答案】D
【解析】
點睛:本題考查了原電池和電解池中電極反應式的書寫和相關判斷。根據(jù)電子移動的方向正確判斷原電池的正負極是解題的關鍵。本題的易錯點為C,需要明確放電是原電池原理,充電是電解原理,充電方式是“正對正、負對負”即電池正極連接電源正極,電池負極連接電源負極,電極反應可以看出為逆反應。
4.中國科學院成功開發(fā)出一種新型鋁?石墨雙離子電池,大幅提升了電池的能量密度。該電池放電時的總反應為: AlLi+CxPF6Al+xC+Li++PF6?,有關該電池說法正確的是
A. 充電時,PF6?向陽極移動
B. 充電時,鋁電極質(zhì)量減少
C. 放電時,正極反應式為
5、:Al+Li++e?AlLi
D. 放電時,電子由石墨沿導線流向鋁
【答案】A
【解析】
電池充電時的總反應化學方程式為Al+xC+Li++PF6-═AlLi+CxPF6,則放電時的總反應為AlLi+CxPF6=Al+xC+Li++PF6-,放電時AlLi被氧化,為原電池的負極,電極反應式為AlLi-e-=Al+Li+,正極CxPF6得電子被還原,電極反應式為CxPF6+e-=xC+PF6-,充電時,電極反應與放電時的反應相反。A、充電時,屬于電解池的工作原理,PF6-向陽極移動,故A正確;B、充電時,屬于電解池的工作原理,電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應,即Al+Li++e-=AlL
6、i,所以鋁電極質(zhì)量增加,故B錯誤;C、放電時,屬于原電池的工作原理,正極CxPF6得電子被還原,電極反應式為CxPF6+e-=xC+PF6-,故C錯誤; D、放電時,屬于原電池的工作原理,電子由負極沿導線流向正極,即由鋁沿導線流向石墨,故D錯誤;故選A。
5.2016年7月報道,南開大學科研團隊在“可充室溫鈉-二氧化碳電池”的研究中取得突破進展,該電池放電時工作情況如圖所示。下列說法錯誤的是
A. 金屬Na為電池的負極
B. 放電時,電解液中Na+向碳電極移動
C. 充電時,碳電極發(fā)生的反應為:4Na++4e-+3CO2== 2Na2CO3+C
D. 放電時,每轉(zhuǎn)移2 mol電子
7、,消耗標準狀況下的CO2 33.6 L
【答案】C
【解析】
點睛:本題考查可充電電池的工作原理,根據(jù)放電時電子的流向確定放電時的正負極是解題的關鍵。注意:放電時的負極充電時為陰極,放電時的正極充電時為陽極,充電時陽極反應式為放電時正極反應式的逆過程,充電時陰極反應式為放電時負極反應式的逆過程。
6.鉛蓄電池是目前常見的二次電池,其放電時總反應為Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O。下列說法中正確的是
A. 放電時,Pb作為電池的負極發(fā)生還原反應
B. 放電時,內(nèi)電路中的H+ 向Pb電極移動
C. 充電時,外接電源的負極需要與Pb電極相連
8、D. 充電時,陽極區(qū)附近溶液酸性減弱
【答案】C
【解析】
【分析】
由總方程式可知,為原電池時,Pb為負極,發(fā)生氧化反應,電極方程式為Pb+SO42--2e-=PbSO4,PbO2為正極,發(fā)生還原反應,電極方程式為PbO2+4H++SO42--2e-=2H2O+PbSO4,在充電時,陰極發(fā)生的反應是PbSO4+2e-=Pb+SO42-,陽極反應為PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+,放電時,陰離子向負極移動,陽離子向正極移動,以此解答該題。
【詳解】
【點睛】
本題考查原電池和電解池知識,側重于學生的分析能力和電化學知識的綜合考查,為高考常見題型和高頻
9、考點,注意把握電解方程式的書寫。在原電池中,負極失去電子,元素化合價升高,發(fā)生氧化反應,被氧化;正極得到電子,元素化合價降低,發(fā)生還原反應,電解質(zhì)溶液中,陰離子向負極移動,陽離子向正極移動。在電解池中,陰極得到電子,發(fā)生還原反應,陽極失去電子,發(fā)生氧化反應。
7.微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示,下列說法正確的是( )
A. HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42-?的反應為:HS-+4H2O-8e-== SO42-+9H+
B. 電子從b流出,經(jīng)外電路流向a
C. 如果將反應物直接燃燒,能量的利用率不會變化
D.
10、 若該電池電路中有0.4mol?電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則有0.45molH+通過質(zhì)子交換膜
【答案】A
【解析】
【分析】
由圖可以知道硫酸鹽還原菌可以將有機物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以將硫氫根離子氧化成硫酸根離子,所以兩種細菌存在,就會循環(huán)把有機物氧化成CO2放出電子,負極上HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42-,失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式是HS-+4H2O-8e-= SO42-+9H+;正極上是氧氣得電子的還原反應4H++O2+4e-=2H2O,根據(jù)原電池的構成和工作原理知識來回答。
【詳解】
8.一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的工作原理及電池中發(fā)生的主要
11、反應如圖所示。下列說法錯誤的是
A. 電池工作時,光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽琗?為電池的負極
B. 鍍鉑導電玻璃上發(fā)生氧化反應生成I-
C. 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應:2Ru3++3I-2Ru2++I3-
D. 電池工作時,電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度基本不變
【答案】B
【解析】
9.現(xiàn)如今太陽能電池已經(jīng)廣泛地應用于生產(chǎn)生活中,現(xiàn)代四大發(fā)明之一的共享單車也用上了太陽能電池。哈羅單車前面載物籃的底座就是太陽能電池,電極材料是Li/LiCoO2,太陽能電池的原理如圖所示:下列說法不正確的是 ( )
A. 陽光照射該電池時,能量轉(zhuǎn)化過程:太陽能→電能→化學能
B.
12、 光照時負極的質(zhì)量減少
C. 太陽能電池板材料是Si
D. 開鎖時,正極xLi++xe-+Li(1-x)CoO2=LiCoO2
【答案】B
【解析】
【詳解】
10.將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達80%(一般柴油發(fā)電機只有40%左右),產(chǎn)物污染也少。下列有關燃料電池的說法錯誤的是( )
A. 上述燃料電池的負極反應材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)
B. 氫氧燃料電池常用于航天飛行器,原因之一是該電池的產(chǎn)物為水,經(jīng)過處理之后可供宇航員使用
C. 乙醇燃料
13、電池的電解質(zhì)常用KOH,該電池的負極反應為C2H5OH-12e-=2CO2↑+3H2O
D. 以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液,甲烷燃料電池的正極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-
【答案】C
【解析】
A.燃料電池中,燃料做負極,負極反應物可以是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì),故A正確;B.航天飛行器中氫氧燃料電池的產(chǎn)物是水,經(jīng)過處理之后可供宇航員使用,故B正確;C.乙醇燃料電池的電解質(zhì)用KOH時,生成的二氧化碳會和其反應生成碳酸鹽,負極反應為:C2H5OH-12 e-+16OH-=2CO32-+11H2O,故C錯誤;D.燃料電池中正極上氧氣得電子,在堿性環(huán)境下,正極電極反應式為:O2+2H2
14、O+4 e-=4OH-,故D正確;答案選C。
11.一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應如下圖所示,下列說法不正確的是
A. X極為電池的負極 B. 電池工作時,光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?
C. 電池工作時,Y極上發(fā)生還原反應 D. 電池的電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度不斷減少
【答案】D
【解析】
【分析】
由圖,從電子的移動方向可知,電極X為原電池的負極,Y電極為原電池的正極,電解質(zhì)為I3-和I-的混合物,I3-在正極上得電子被還原,正極反應為I3-+2e-=3I-.
【詳解】
【點睛】
本題是一道知識遷移題目,考查學生分析
15、和解決問題的能力,解題關鍵:電子的移動方向確定電極,再根據(jù)原電池、電解池知識作答。
12.2017年5月18日,我國海域天然氣水合物試采成功,下列分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理,其裝置如下圖所示,其中的固體電解質(zhì)是 Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移動。下列有關敘述正確的是 ( )
A. 該分析儀工作時,電極a為正極
B. 電極a的反應式為:CH4 + 10OH--8e-=CO32-+7H2O
C. 當固體電解質(zhì)中有1 mol O2-通過時,電子轉(zhuǎn)移4mol
D. 該分析儀可用于分析空氣中的天然氣的含量
【答案】D
【解析】
【詳解】
13.鎂
16、燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運及污染小等特點。如圖為鎂——次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖,下列有關說法不正確的是( )
A. 該燃料電池中鎂為負極,發(fā)生氧化反應
B. 正極反應式為ClO―+H2O+2e―= Cl―+2OH―
C. 放電過程中OH―移向正極移動.
D. 電池總反應式為Mg+ClO―+H2O=Mg(OH)2↓+Cl―
【答案】C
【解析】
【分析】
該燃料電池中,鎂易失電子作負極、次氯酸根離子得電子發(fā)生還原反應,負極電極反應式為Mg-2e-=Mg?2+,正極電極反應式為:ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-,放
17、電時,電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動。
【詳解】
14.一種用于驅(qū)動潛艇的液氨-液氧燃料電池原理示意如圖,下列有關該電池說法正確的是
A. 該電池工作時,每消耗22.4L NH3轉(zhuǎn)移3mol電子
B. 電子由電極A經(jīng)外電路流向電極B
C. 電池工作時,OH-向電極B移動
D. 電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+ 4H++ 4e-=2H2O
【答案】B
【解析】
A、溫度、壓強未知,無法計算22.4L NH3的物質(zhì)的量,A錯誤;B、該電池中氧氣得到電子所在電極B為正極,電極A為負極,電子由電極A經(jīng)外電路流向電極B,B正確;C、電池工作時,OH-向負極移動,C錯誤;D、該電池電解質(zhì)為堿性,電極B上發(fā)生的電極反應為:O2+ 2H2O+ 4e-=4OH-,D錯誤。答案選B。
【考點定位】本題主要是考查電化學原理的應用
【名師點晴】該題為高頻考點,明確原電池和電解池的工作原理、各個電極上發(fā)生的反應是解答本題的關鍵,難點是電極反應式的書寫,注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì),以及電解質(zhì)溶液中陰陽離子移動方向,為易錯點。