重难提优1　新型电池原理分析 练习 (含答案）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）

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重难提优1　新型电池原理分析1. (2023扬州邗江期中)我国科研人员研制出一种LiN2电池，电池反应为6Li＋N2===2Li3N，其放电过程为原电池工作原理，电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)A. 该装置实现了电能向化学能的转化B. N2发生还原反应C. a极的电极反应式为Li＋e－===Li＋D. 电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，再从b电极经电解质溶液流向a电极2. (2023徐州铜山调研)以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。下列说法错误的是(　　)A. 该电池工作时能量由电能转化为化学能B. A极为电池正极，发生还原反应C. 负极的电极反应式为CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2OD. 该电池的总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O3. (2023南京协同体七校期中)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)A. 负极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－B. 测量原理示意图中，电子从Ag2O/Ag电极经导线流向CuC. 电池工作时，OH－向Cu电极移动D. 电池工作时，OH－浓度增大4. (2023南航附中期中)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A. 该装置能将电能转变为化学能B. 正极的电极反应为C2O eq \o\al(2-,4)＋2e－===2CO2C. 每得到1 mol Al2(C2O4)3，电路中转移3 mol e－D. 利用该技术可捕捉大气中的CO25. (2023连云港期末)甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料和新型燃料。甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池的简易装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A. X为燃料电池的负极B. Y电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋C. X极每消耗5.6 L O2，电路中便转移1 mol e－D. 电池工作一段时间后，电解质溶液的pH值变小6. (2024宿迁期末调研测试)AlMnO eq \o\al(－,4)电池原理如图所示，总反应为Al＋MnO eq \o\al(－,4)＋2H2O===[Al(OH)4]－＋MnO2，下列说法正确的是(　　)A. 多孔Ni电极作负极B. Al电极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－C. 电池工作时，K＋向负极区移动D. 正极的电极反应式为MnO eq \o\al(－,4)＋3e－＋4H＋===MnO2＋2H2O7. (2023扬州宝应中学月考)我国科学家设计了一种新型ZnPbO2原电池，如图所示，电解质溶液为KOHH2SO4溶液，双极膜由两种离子交换膜组成，H＋和OH－在双极膜中可以自由移动(已知PbSO4难溶于水)。下列说法正确的是(　　)A. M极为负极B. N极的电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-C. 双极膜中OH－向M极迁移D. 若负极减轻65 g，则正极增重96 g8. (2024无锡一中期末)微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，原理如图所示，下列说法错误的是(　　)A. b为正极B. 负极反应为CH3COO－＋7OH－－8e－===2CO2＋5H2OC. 该装置能实现从海水中得到淡水，同时去除有机物并提供电能D. X膜为阴离子交换膜9. (2024南京六校联合体期末)固态电池能量密度更高，运行更安全。固态燃料电池(如图所示)以固态电解质传递H＋，电池总反应可表示为CH4＋2O2===CO2＋2H2O。下列说法不正确的是(　　)A. a极发生氧化反应B. b极上的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2OC. H＋由a极通过固体酸膜传递到b极D. 电池工作时，电子从b极经过外电路流向a极10. (2024无锡梅村高级中学月考)一种可产生H2O2的锌空气电池的工作原理如图(KOH溶液作电解质溶液)，下列说法正确的是(　　)A. 电流由Zn流向复合碳电极B. 消耗65 g Zn，理论上生成1 mol H2O2C. 生成H2O2的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2D. 电解质溶液中的OH－向复合碳电极方向移动重难提优1　新型电池原理分析1. B　该装置为原电池，能实现化学能向电能的转化，A错误；电池反应为6Li＋N2===2Li3N，氮元素的化合价降低，则N2发生还原反应，B正确；a极为负极，其电极反应式为Li－e－===Li＋，C错误；电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，电子只在导线中移动，不能在溶液中移动，D错误。2. A　该装置为原电池，工作时化学能转化为电能，A错误；通入的氧气在A电极得到电子转化为O2-，发生还原反应，A电极为正极，B正确；甲烷燃料电池中甲烷参加负极反应，甲烷失去电子和O2-结合生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4＋4O2-－8e－===CO2＋2H2O，C正确；合并两电极反应式，可得电池的总反应式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，D正确。3. C　反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，Cu发生氧化反应，作负极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，Ag2O/Ag作正极，发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。由分析可知，Cu为负极，Cu失去电子发生氧化反应，A错误；Cu作负极，Ag2O/Ag电极作正极，电子由Cu经导线流向Ag2O/Ag电极，B错误；电池工作时，阴离子移向负极，则OH－向Cu电极移动，C正确；电池的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，NaOH溶液未参加反应也没有水生成，因此电池工作时OH－浓度不变，D错误。4. D　该装置为原电池，能将化学能转变为电能，A错误；Al为活泼金属，作负极，吸收的CO2在正极得到电子，化合价降低，生成C2O eq \o\al(2-,4)，电极反应式为2CO2＋2e－===C2O eq \o\al(2-,4)，B错误；1 mol Al2(C2O4)3含2 mol Al3+，由2 mol Al单质失去6 mol e－生成，C错误；利用该装置中CO2还原生成C2O eq \o\al(2-,4)，可以捕捉大气中的CO2，减少温室效应，D正确。5. D　甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池中，通入O2的惰性电极X为正极，A错误；惰性电极Y为负极，由于电解液为KOH溶液，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO eq \o\al(2-,3)＋6H2O，B错误；电极X的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由于O2未注明标准状况，不能计算5.6 L O2物质的量，故不能计算转移电子的物质的量，C错误；电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO eq \o\al(2-,3)＋6H2O，电池工作一段时间后，溶液中c(OH－)减小，电解质溶液的pH变小，D正确。6. B　根据总反应方程式可知，Al转化为[Al(OH)4]－，失去电子作负极，Ni作正极。根据分析可知，Ni为正极，A错误；Al为负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，B正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以K＋向正极区移动，C错误；正极的电极反应式为MnO eq \o\al(－,4)＋3e－＋2H2O===MnO2＋4OH－，D错误。7. B　M电极上PbO2在硫酸条件下得电子生成PbSO4，则M为正极，A错误；N极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-，B正确；双极膜中OH－向负极N极迁移，C错误；若负极减轻65 g，即有1 mol Zn失电子生成[Zn(OH)4]2-，转移2 mol e－，则正极PbO2在硫酸条件下得电子生成PbSO4，增重m(PbSO4)－m(PbO2)＝64 g，D错误。8. B　由题意和图示装置可知，微生物脱盐池的装置是将废水中有机物CH3COO－的化学能转化为电能的装置，即原电池。b极通入O2，O元素化合价降低，发生还原反应，则b为正极，A正确；由图示可知，负极为通入有机弱酸性废水的一极，发生失电子的氧化反应，电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，B错误；阳离子通过阳离子交换膜Y移向正极、阴离子通过阴离子交换膜X移向负极，从而使海水中NaCl含量减少形成淡水，该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，能提供电能，C正确；阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y膜为阳离子交换膜、X膜为阴离子交换膜，D正确。9. D　由总反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O和图示可知，通入氧气的b极为原电池正极，发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，通入甲烷的a极为原电池负极，发生氧化反应：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。a电极为负极，发生氧化反应，A正确；b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B正确；原电池中阳离子向正极移动，则H＋由a极过固体酸膜传递到b极，C正确；电子由负极经导线流向正极，则电子从a极经过外电路流向b极，D错误。10. B　Zn元素化合价升高，被氧化，为原电池负极，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2-，O2中O元素化合价降低，被还原，为原电池正极，电极反应式为O2＋2e－＋2H2O===H2O2＋2OH－，放电时电子由负极经导线流向正极，电流由正极流向负极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。外电路电流由正极流向负极，即由复合碳电极流向Zn，A错误；消耗Zn的物质的量＝ eq \f(65 g,65 g/mol)＝1 mol，电路中通过2 mol电子，消耗氧气 1 mol，理论上生成1 mol H2O2，B正确；生成H2O2的电极反应式为O2＋2e－＋2H2O===H2O2＋2OH－，C错误；电解质溶液中，阴离子向负极移动，故电解质溶液中的OH－向Zn电极方向移动，D错误。