2022高考化学一轮复习训练：第6章 第4讲 新型化学电源及分析

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 训练(三十)　新型化学电源及分析1．(2021·重庆南川中学检测)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是(　　)A．甲：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－B．乙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄C．丙：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降D．丁：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加D　[纽扣式银锌电池中，电解质溶液是KOH溶液，Ag2O是正极，发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A项正确；锌锰干电池中，锌筒作负极，锌发生氧化反应生成Zn2＋进入电解质溶液，锌筒会变薄，B项正确；酸性氢氧燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，反应生成H2O，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，C项正确；原电池中阳离子向正极移动，则Zn2＋向Cu电极移动；Cu电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，反应消耗H＋，则Cu电极附近溶液中H＋浓度减小，D项错误。]2．(2021·黑龙江哈尔滨检测)微型银－锌电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列说法正确的是(　　)A．电池工作过程中，KOH溶液浓度降低B．电池工作过程中，电解液中OH－向正极迁移C．负极发生反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2D．正极发生反应：Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2OC　[由电池总反应可知，反应中消耗H2O，KOH溶液浓度升高，A项错误；原电池中阴离子向负极移动，故电池工作过程中，电解液中OH－向负极迁移，B项错误；Zn是负极，发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，C项正确；电解质为KOH溶液，正极上Ag2O发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，D项错误。]3．(2021·山东章丘四中检测)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。下列说法错误的是(　　)A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋C．活性炭可以加快O2在正极上的反应速率D．电子的移动方向由a经外电路到bB　[由图可知，Mg是负极，发生氧化反应生成Mg2＋，空气中O2在活性炭(正极)发生还原反应生成OH－，电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，A项正确；空气中O2在正极发生还原反应，则正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，B项错误；O2在正极上发生反应，活性炭的比表面积大，可加快O2在正极的反应速率，C项正确；原电池中电子由负极流向正极，则电子的移动方向由a经外电路到b，D项正确。]4．(2021·天津河东区一模)室温下，利用下图，可回收酸性废水中低浓度的铜，下列说法错误的是(　　)A．电极2为正极，只发生反应：Cu2＋＋2e－===CuB．Y为阴离子交换膜，2室流出的溶液是Na2SO4溶液C．每8 mol NaOH参加反应，有8 mol电子转移D．此装置在回收铜的同时还有电流产生A　[由图可知，Cu2＋、H＋在电极2被还原，则电极2为正极，电极反应式有2H＋＋2e－===H2↑，Cu2＋＋2e－===Cu，A项错误；电极1上BH转化为B(OH)，电极反应式为BH＋8OH－－8e－=== B(OH)＋4H2O，1室中Na＋透过X膜向2室迁移，3室中SO透过Y膜向2室迁移，故Y为阴离子交换膜，X为阳离子交换膜，2室中流出Na2SO4溶液，B项正确；由负极反应式可知，消耗8 mol NaOH时，转移8 mol电子，C项正确；该装置形成原电池，在回收铜的同时，有电流产生，D项正确。]5．(2021·湖南常德一模)2019年化学诺贝尔奖授予拓展锂离子电池应用的三位科学家。如图是某锂­空气充电电池的工作原理示意图，下列叙述正确的是(　　)A．电解质溶液可选用可溶性锂盐的水溶液B．电池放电时间越长，Li2O2含量越少C．电池工作时，正极可发生Li＋＋O2－e－=== LiO2D．充电时，b端应接电源的负极D　[锂是非常活泼金属，可与水反应生成LiOH和H2，故电解质溶液不能选用可溶性锂盐的水溶液，A项错误；电池放电过程生成Li2O2，放电时间越长，Li2O2含量越多，B项错误；电池工作时，正极发生还原反应，电极反应是Li＋＋O2＋e－=== LiO2，C项错误；充电时，负极接外加电源的负极，故b端接电源的负极，D项正确。]6．(2020·江苏南京、盐城一模)2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO，Ka＝2.4×10－12)。下列说法错误的是(　　)A．a极的电势低于b极B．Y膜为选择性阴离子交换膜C．每转移0.4 mol e－，就有0.1 mol H2O2生成D．b极的电极反应为O2＋2e－＋H2O===HO＋OH－C　[电极a通入H2，电极b通入O2，二者反应生成H2O2，则a极是负极，b极是正极，故a极的电势低于b极，A项正确；该装置用于制取H2O2，电极b必然生成HO，电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－，HO透过Y膜，H＋透过X膜，并结合生成H2O2，故X膜为阳离子交换膜，Y膜为阴离子交换膜，B、D项均正确；由b极反应可知，转移2 mol电子时，生成1 mol HO，最终生成1 mol H2O2，故转移0.4 mol e－，有0.2 mol H2O2生成，C项错误。]7．(2021·广西柳州一中检测)一种可充电锂­空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)A．放电时，多孔碳材料电极为负极B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2D　[由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为O2＋2Li===Li2O2－x。充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2，D项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂电极迁移，C项错误。]8．(2021·山东师大附中检测)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，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na⇌2Na2CO3＋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－===NaD　[根据电池的总反应知，放电时负极反应为4Na－4e－===4Na＋，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C。根据充、放电时电极反应的“互逆性”推知，充电时，阴极反应为4Na＋＋4e－===4Na，阳极反应为2CO＋C－4e－===3CO2↑，C项正确，D项错误；放电时，ClO向负极移动，A项正确；根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B项正确。]9．(2021·广东广州六校联考)用一种吸附氢气的碳纳米管材料制备的二次电池如图所示，该电池的电解质为6 mol/L KOH溶液，下列说法中正确的是(　　)A．充电时，OH－从镍电极移向碳电极B．放电时，电池负极的电极反应为H2－2e－===2H＋C．放电时，电池正极的电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－D．该电池充电时，将碳电极与电源的正极相连C　[由放电时电子流动方向可知，镍电极是正极，碳电极是负极，则充电时，阴离子向阳极移动，OH－从碳电极移向镍电极，A项错误；放电时，电池的负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，B项错误；放电时，NiO(OH)在正极得电子被还原，则正极反应式为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，C项正确；碳电极是负极，该电池充电时，将碳电极与电源的负极相连，D项错误。]10．(2021·河南信阳一中检测)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多D　[根据放电时，Li＋的移动方向判断，电极a是正极，电极b是负极；由图可知，正极依次发生还原反应：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，故正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；负极反应式为Li－e－===Li＋，外电路中流过0.02 mol电子，负极消耗0.02 mol Li，则负极材料减重为0.02 mol×7 g/mol＝0.14 g，B项正确；S8分子不易导电，电极a常用掺有石墨烯的S8材料，据此推测石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性，C项正确；电池充电时为电解池，电池总反应为8Li2Sx===16Li＋xS8(2≤x≤8)，故电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越少，D项错误。]11．(2021·山西大同学情调研)锌­空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，可作为新能源汽车的电源，总反应式为2Zn＋O2＋2H2O===2Zn(OH)2。有关该电池的说法正确的是(　　)A．电池可以用稀硫酸作电解质溶液B．电池工作时，电子由a电极沿导线流向b电极C．空气扩散电极上的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．电池工作时，电路中通过2 mol电子，标准状况下消耗氧气22.4 LC　[氢氧化锌能溶于稀硫酸，因此该电池不可以用稀硫酸做电解质溶液，A项错误；锌是负极，电池工作时，电子由b电极沿导线流向a电极，B项错误；空气扩散电极是正极，氧气得到电子，电极上的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项正确；电池工作时，电路中通过2 mol电子，根据电子得失守恒可知消耗0.5 mol氧气，则标准状况下消耗氧气11.2 L，D项错误。]12．(2021·吉林白城期初调研)中科院深圳研究院成功开发出一种新型铝­石墨双离子电池，可大幅度提升电动汽车的使用性能，其工作原理如图所示。充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝­锂合金化反应，下列叙述正确的是(　　)A．放电时，电解质中的Li＋向左端电极移动B．充电时，与外加电源负极相连一端电极反应为AlLi－e－===Li＋＋AlC．放电时，正极反应式为Cn(PF6)＋e－===PF＋CnD．充电时，若转移0.2 mol电子，则铝电极上增重5.4 gC　[据图中电子移动方向可知，放电时左侧电极是负极，右侧电极是正极，放电时，Li＋向正极移动，A项错误；充电时，与外加电源负极相连的一端电极是阴极，得电子，发生还原反应，B项错误；由于题意“充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应”，根据充、放电过程的可逆性，放电时，正极应为阴离子(PF)从石墨电极中脱离而出，C项正确；充电时，铝电极发生还原反应，电极反应式为Li＋＋Al＋e－===AlLi，则转移0.2 mol 电子时，铝电极增重的质量为1.4 g，D项错误。]13．(2021·湖北荆州中学检测)Cu既是常见的催化剂，又是常见的电极材料。(1)图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当直接传递的电子物质的量为2 mol时，则参加反应的CO2的物质的量为________。(2)图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图，CO2在Cu电极上可以转化为CH4，该电极反应的方程式为______________________________________。解析　(1)由图可知，CO2被还原生成C2H4，C由＋4价降低到－2价，反应消耗1 mol CO2时转移6 mol电子，则转移2 mol电子时，参加反应的CO2的物质的量为 mol。(2)Cu电极是阴极，CO2在Cu电极上被还原转化为CH4，电极反应式为CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8OH－答案　(1) mol　　(2)CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8OH－