考前特训 (六)关注创新电源--2025年高考化学大二轮专题复习（讲练）

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1.一种非金属⁃有机物液流电池放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时，负极电极反应为
B.充电时，H+通过质子交换膜向电极乙移动
C.可将储液罐做大以增大液流电池的储能容量
D.以此电源电解硫酸铜溶液，若加98 g Cu(OH)2使溶液复原，理论上消耗160 g Br2
2.我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料——Cu3(PO4)2的水系双离子电池，该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.放电时，电流从Na0.44MnO2电极经电解质溶液流向Cu3(PO4)2电极
B.放电时，若电极a得到6.4 g Cu和1.44 g Cu2O，则电路中转移0.22 ml e-
C.充电时，电极b的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-===Na0.44MnO2
D.为消除第一次放电的不可逆，可将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O后再充电
3.如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是( )
A.图中的离子交换膜为阳离子交换膜
B.负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-===C6H10O6+2H+
C.碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体
D.理论上消耗标准状况下2.24 L O2，可生成葡萄糖内酯0.2 ml
4.直接HCOONa/K3［Fe(CN)6］无膜微流体燃料电池(结构如图所示)利用多股流体在微通道内平行层流的特性，自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，且使用氧化剂K3［Fe(CN)6］可确保电池工作过程中无固体析出附着电极表面。下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时，电子由电极a直接经外电路流向电极b
B.电极a上发生的反应为HCOO--2e-+3OH-===CO32-+2H2O
C.电极b上消耗1 ml K3［Fe(CN)6］时，理论上共转移3 ml电子
D.上述无膜微流体技术可降低燃料电池的生产成本，提升电池工作性能
5.铝二次电池(RABs)具有更安全、更便宜和更高容量的特性。复合硒(V2C@Se)材料电极由于AlCl4-的嵌入脱出，引起Se2-和SeCl2、V2+和V3+之间发生可逆变化，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.放电时［AlCl4］-嵌入V2C@Se电极
B.隔膜为阳离子交换膜
C.当有1 ml Se2-参与反应时，外电路转移电子数目为4NA
D.充电时Se2-发生的反应为Se2-+4［AlCl4］--4e-===SeCl2+2［Al2Cl7］-
6.我国科学家开发出M2C/NiCu@C催化剂，设计了新型Zn⁃NH3电池，实现高效、连续的NH3到H2的转化，装置如图所示。下列叙述错误的是( )
A.放电时，电极电势：a>b
B.充电时，a极反应式为2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O
C.放电时，生成11.2 L H2(标准状况)时，有2 ml OH-向a极迁移
D.充电时，b极净增39 g时，电路中转移1.2 ml电子
7.储氢合金LaNi5储氢时的化学式为LaNi5H6(设各元素的价态均为0)。以LaNi5H6(m)和NiO(OH)(n)为电极，KOH溶液为电解质溶液的二次电池结构如图所示(已知电池工作之前隔膜两侧电解质溶液的质量相等)。
下列说法正确的是( )
A.充电时，n极发生还原反应
B.充电时，电子流向：n→交换膜→m
C.放电时，m极的电极反应式为LaNi5H6-6e-+6OH-===LaNi5+6H2O
D.放电时，若转移1 ml e-，隔膜左侧电解质溶液的质量减少39 g
8.(2023·杭州第二中学高三模拟)由我国科学家设计的Mg⁃Li双盐电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A.放电时，正极电极反应式为FeS+2e-+2Li+===Fe+Li2S
B.充电时，Mg电极发生还原反应
C.充电时，每生成1 ml Mg，电解质溶液质量减少24 g
D.电解液含离子迁移速率更快的Li+，提高了电流效率
答案精析
1.D [由图可知，放电时溴元素化合价降低，发生还原反应，即电极甲为正极，电极反应式为Br2+2e-===2Br-，电极乙为负极，电极反应式为，故A正确；放电时，电极乙为负极，则充电时电极乙为阴极，H+通过质子交换膜向阴极移动，即H+向电极乙移动，故B正确；储液罐做大，可增加储存的反应物的量，增大液流电池的储能容量，故C正确；以此电源电解硫酸铜溶液，若加98 g Cu(OH)2使溶液复原，由Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O可知，电解时除了发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，还有反应2H2OO2↑+2H2↑，且电解1 ml CuSO4时转移2 ml电子，接着电解1 ml H2O又转移2 ml电子，由得失电子守恒可知，理论上转移4 ml电子消耗2 ml Br2，即320 g Br2，故D错误。]
2.B [由图可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，发生得电子的还原反应，b极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2，发生失电子的氧化反应，则a极为正极，b极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-===Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，即a极为阳极，b极为阴极，据此分析解答。放电时，电流从正极沿导线流向负极，再经电解质溶液到正极，A正确；放电时，电子转移情况为Cu~2e-、Cu2O~2e-，若电极a得到6.4 g Cu(为0.1 ml)和1.44 g Cu2O(为0.01 ml)，则电路中转移0.1 ml×2+0.01 ml×2=0.22 ml电子，原电池的a极还发生2H2O+2e-===H2↑+2OH-，因此无法判断转移多少电子，B错误；充电时，电极b的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-===Na0.44MnO2，C正确；若将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O，再充电时Cu2O可单向转化生成Cu3(PO4)2，D正确。]
3.D [由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-===2H++C6H10O6，H2-2e-===2H+，据此作答。图中离子交换膜能让氢离子通过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确；碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好导电性能，且能高效吸附气体，故C正确；理论上消耗标准状况下2.24 L O2，得到0.4 ml e-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成的葡萄糖内酯小于0.2 ml，故D错误。]
4.C [直接HCOONa/K3[Fe(CN)6]无膜微流体燃料电池工作时，燃料发生失电子的反应，氧化剂发生得电子的反应，使用氧化剂K3[Fe(CN)6]可确保电池工作过程中无固体析出附着电极表面，则图中电极b为正极，电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-，电极a为负极，电极反应式为HCOO--2e-+3OH-===CO32-+2H2O，据此分析解答。由上述分析可知，电极b为正极，电极a为负极，电池工作时电子由电极a直接经外电路流向电极b，A正确；消耗1 ml K3[Fe(CN)6]时，理论上共转移1 ml电子，C错误；该无膜微流体燃料电池自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，可降低生产成本，提升电池工作性能，D正确。]
5.D [由图示可知，该电池放电时，Al为负极，电极反应式为Al+7[AlCl4]--3e-===4[Al2Cl7]-，V2C@Se为正极，SeCl2发生的反应为SeCl2+2[Al2Cl7]-+4e-===Se2-+4[AlCl4]-，V3+发生的反应为V3++e-===V2+；充电时，Al为阴极，电极反应式为4[Al2Cl7]-+3e-===Al+7[AlCl4]-，V2C@Se为阳极，Se2-发生的反应为Se2-+4[AlCl4]--4e-===SeCl2+2[Al2Cl7]-，V2+发生的反应为V2+-e-===V3+，据此分析答题。电池放电时，V2C@Se为正极，SeCl2发生的反应为SeCl2+2[Al2Cl7]-+4e-===Se2-+4[AlCl4]-，[AlCl4]-脱出V2C@Se电极，A错误；[AlCl4]-、[Al2Cl7]-通过离子交换膜嵌入和脱出，隔膜为阴离子交换膜，B错误；当有1 ml Se2-参与反应时，V3+也同时发生反应，外电路转移电子数目大于4NA，C错误。]
6.C [由图可知，放电时，a电极为原电池的正极，水在正极得到电子，发生还原反应，生成氢气和氢氧根离子，b电极为负极，碱性条件下锌失去电子，发生氧化反应，生成四羟基合锌离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入负极区；充电时，与直流电源正极相连的a电极为电解池的阳极，碱性条件下氨气在阳极失去电子发生氧化反应，生成氮气和水，b电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应，生成锌和氢氧根离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区。放电时，a极为正极，b极为负极，正极电势高于负极，A项正确；放电时，a极为正极，电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，n(H2)=0.5 ml，则有1 ml OH-向b极迁移，C项错误；充电时，b极为阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，n(Zn)=39 g65 g·ml-1=0.6 ml，电路中转移1.2 ml电子，D项正确。]
7.C [由题干图示信息可知，图中实线代表放电过程，放电时n极为正极，电极反应为6NiO(OH)+6e-+6H2O===6Ni(OH)2+6OH-，m极为负极，电极反应为LaNi5H6-6e-+6OH-===LaNi5+6H2O，虚线代表充电过程，充电时n极为阳极，发生氧化反应，A错误；电子不能经过电解质溶液，B错误；放电时左侧为负极室，右侧为正极室，原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极，若转移1 ml e-，则有1 ml K+从左侧移向右侧，即左侧溶液质量减少1 ml×39 g·ml-1=39 g，但同时根据电极反应LaNi5H6-6e-+6OH-===LaNi5+6H2O可知，左侧溶液质量又增加1 ml H即增重1 g，故隔膜左侧电解质溶液的质量减少(39-1)g=38 g，D错误。]
8.C [放电时Mg转化为Mg2+，所以右侧电极为负极，左侧电极为正极，FeS得电子生成Fe和Li2S，电极反应式为FeS+2e-+2Li+===Fe+Li2S，A正确；充电时Mg2+转化为Mg，被还原，Mg电极发生还原反应，B正确；充电时阳极反应式为Fe+Li2S-2e-===FeS+2Li+，每生成1 ml Mg，消耗1 ml Mg2+，转移2 ml电子，同时生成2 ml Li+，所以电解质溶液质量减少24 g-2×7 g=10 g，C错误；电解液中含离子迁移速率更快的Li+，增强了导电性，提高了电流效率，D正确。]