2022届高三化学每天练习20分钟——二次电池专题训练

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高三化学每天练习20分钟——二次电池专题训练（有答案和详细解析） 一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。1．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－B．放电时，溶液中离子的数目减小C．充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I－被氧化D．充电时，a电极接外电源负极答案　BD解析　根据电池的工作原理示意图，可知放电时a电极上I2Br－转化为Br－和I－，电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，A项正确；放电时正极区I2Br－转化为Br－和I－，负极区Zn转化为Zn2＋，溶液中离子的数目增大，B项错误；充电时b电极发生反应Zn2＋＋2e－===Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e－，a电极发生反应2I－＋Br－－2e－===I2Br－，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I－被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。2．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　)A．Pb为正极被氧化B．溶液的pH不断减小C．SO只向PbO2处移动D．电解质溶液的密度不断减小答案　D解析　由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电子由负极流向正极；内电路中带负电荷的阴离子(SO和OH－)移向负极；硫酸不断被消耗， pH不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。3．锂—铜空气燃料电池(如图)容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是(　　)A．整个反应过程中，氧化剂为O2B．放电时，正极的电极反应式为：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－C．放电时，当电路中通过0.1 mol电子的电量时，有0.1 mol Li＋透过固体电解质向Cu极移动，有标准状况下1.12 L氧气参与反应D．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O答案　C解析　该电池工作过程中，通入空气将Cu腐蚀生成Cu2O，Cu2O在正极放电又被还原成Cu，整个过程中，氧化剂为O2，A项正确；放电时正极的电极反应式为Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－，B项正确；放电时负极反应式为Li－e－===Li＋，电路中通过0.1 mol电子生成0.1 mol Li＋，Li＋透过固体电解质向Cu极移动，反应中消耗O2的物质的量为＝0.025 mol，在标准状况下O2的体积为0.025 mol×22.4 L·mol－1＝0.56 L，C项错误，D项正确。4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是(　　)A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2OC．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强答案　C解析　根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在正极得到电子，被还原。充电时，阳极上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾。放电时正极附近生成OH－，碱性增强。5．以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为4NH3＋3O22N2＋6H2O。下列有关说法错误的是(　　)A．氨燃料电池在充电时，N2在阴极得电子被氧化B．氨燃料电池在放电时，负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OC．以氨气代替氢气的主要原因是氨气易液化、易储存D．燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高答案　A解析　充电时N2在阴极得电子被还原，A错误；氨燃料电池在放电时，负极反应为4NH3－12e－＋12OH－===2N2＋12H2O，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，B正确；燃料电池的能量转化率超过80%，比普通的电池高，D正确。6. 全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的总反应为VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(紫色)VO(黄色)＋V2＋(绿色)＋2H＋，下列说法正确的是(　　)A．当电池放电时，VO被氧化B．放电时，负极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2OC．充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色D．放电过程中，正极附近溶液的pH变大答案　D解析　当电池放电时，VO―→VO2＋，V元素的化合价由＋5变为＋4，VO被还原，故A错误；放电时，负极失电子，负极反应式为V2＋－e－===V3＋，故B错误；充电时，阳极发生氧化反应，VO2＋―→VO，阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色，故C错误；放电过程中，正极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正极附近溶液的pH变大，故D正确。7. 铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是(　　)A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋B．电池放电时，b极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋C．电池放电时，Cl－从b极穿过选择性透过膜移向a极D．电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋浓度降低0.1 mol·L－1答案　A解析　解本题的关键是要知道放电过程为原电池工作原理，充电过程为电解池工作原理，结合原理示意图确定电极反应。放电时负极b发生氧化反应Cr2＋－e－===Cr3＋，充电时该电极发生还原反应Cr3＋＋e－===Cr2＋，A项正确，B项错误。放电时阴离子向负极b移动，C项错误。电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋的物质的量减少0.1 mol，D项错误。8. 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是（　　）A.放电时，ClO向负极移动B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋CD.充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na答案　D9. 我国对可呼吸的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应式为：4Na＋3CO22Na2CO3＋C，其工作原理如图所示（放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中）。关于该电池，下列说法错误的是（　　）A.充电时，Na＋从阳极向阴极移动B.可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂C.放电时，当转移1 mol电子时负极质量减轻23 gD.放电时，正极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C答案　B10. 我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li＋S88Li2S，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)A．充电时，电能转化为化学能B．放电时，锂离子向正极移动C．放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4得到2 mol e－D．充电时，阳极总电极反应式是8S2－－16e－===S8答案　C解析　充电时，是电解池，电能转化为化学能，故A正确；放电时，是原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，因此锂离子向正极移动，故B正确；根据图示，放电时，1 mol Li2S6转化为Li2S4的反应为2Li2S6＋2Li===3Li2S4，反应中2 mol Li2S6得到2 mol e－，即1 mol Li2S6得到1 mol e－，故C错误；根据16Li＋S88Li2S，充电时，阳极总电极反应式是8S2－        －16e－===S8，故D正确。 二、非选择题11.蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下：NiO2＋Fe＋2H2OFe（OH）2＋Ni（OH）2。（1）此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的　　　　极连接，电极反应式为__________________________________________________________________。（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应：Cu＋2H2O===Cu（OH）2＋H2↑的有　　　　。A.稀硫酸  B.NaOH溶液C.Na2SO4溶液  D.CuSO4溶液E.NaCl溶液（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间后，蓄电池内部消耗了0.36 g水，则：电解足量N（NO3）x溶液时某一电极析出了a g金属N，则金属N的相对原子质量R的计算公式为R＝　　　　（用含a、x的代数式表示）。（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH4为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，则正极的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　（1）此蓄电池在充电时，电池阴极应与外加电源的负极连接，发生氢氧化亚铁得电子的还原反应，其电极反应式为Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－。（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，则阳极铜失去电子，根据总电极方程式可知阴极是氢离子得到电子，铜离子与氢氧根结合生成氢氧化铜沉淀，稀硫酸溶液显酸性，不能生成氢氧化铜，A错误；氢氧化钠溶液显碱性，阴极氢离子放电，可以产生氢氧化铜，B正确；铜电极电解硫酸钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢氧化铜，C正确；铜电极电解硫酸铜溶液，开始阴极铜离子放电，D错误；铜电极电解氯化钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，产生氢氧化铜，E正确。（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间后，蓄电池内部消耗了0.36 g水，即0.02 mol水，根据方程式可知反应中转移0.02 mol电子。电解足量N（NO3）x溶液时某一电极析出了a g金属N，则根据电子得失守恒可知，金属N的相对原子质量R的计算公式为R＝＝50ax。（4）已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，则正极是氧气得到电子，根据负极反应式可知，正极电极反应式为2O2＋4CO2＋8e－===4CO。答案　（1）负　Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－（2）B、C、E　（3）50ax　（4）O2＋2CO2＋4e－===2CO（或2O2＋4CO2＋8e－===4CO）