高三化学每天练习20分钟——新型电池专题训练（有答案和详细解析）

高三化学每天练习20分钟——新型电池专题训练（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．中国是一个严重缺水的国家，污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极

B．B极为电池的阳极，电极反应式为CH3COO－－8e－＋4H2O===2HCO＋9H＋

C．当外电路中有0.2 mol e－转移时，通过质子交换膜的H＋的个数为0.2NA

D．A极的电极反应式为＋H＋＋2e－===Cl－＋

答案　B

解析　原电池工作时，电流从正极经导线流向负极，即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极，故A正确；B极为电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为CH3COO－－8e－＋4H2O===2HCO＋9H＋，B极不是阳极，故B错误；根据电子守恒可知，当外电路中有0.2 mol e－转移时，通过质子交换膜的H＋的个数为0.2NA，故C正确；A为正极，得到电子，发生还原反应，正极有氢离子参与反应，电极反应式为＋2e－＋H＋===＋Cl－，故D正确。

2．我国科技工作者首次提出一种新型的Li＋电池，该电池正极为含有I－、Li＋的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是(　　)

A．甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图

B．放电时，液态电解质溶液的颜色加深

C．充电时，Li＋穿过隔膜从右侧移向左侧

D．放电时，负极反应式为

答案　D

解析　“负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为

，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正极电极反应式为I＋2e－===3I－，I被还原为I－，液态电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li＋从左侧移向右侧，C错误。

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O2

B．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．科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作正极，以0.5 mol·L－1Li2SO4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn2O4与Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．该电池放电时，溶液中的SO向电极b移动

B．该电池负极的电极反应式为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

C．电池充电时，外加直流电源的正极与电极a相连

D．电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4 ＋Li＋

答案　D

解析　根据图示可知，电极a为金属Li作负极，电极b为正极，所以电池放电时，溶液中的SO向电极a移动，故A错误；该电池负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，故B错误；在给电池充电时，遵循正接正、负接负的原则，所以外加直流电源的正极与该电池的电极b相连，故C错误；根据放电、充电时电子转移的规律可知，充电时的阳极反应式为放电时正极反应的逆反应，即Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4 ＋Li＋，故D正确。

5．锂电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为

负极反应：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi＋(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)

正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)

下列有关说法正确的是(　　)

A．锂电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2 ===LiMO2＋C6Li1－x

B．在电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量最大

C．锂电池放电时电池内部Li＋向负极移动

D．锂电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi＋＋xe－===C6Li

答案　D

解析　充电是放电的逆反应，A不正确；Li的摩尔质量最小，所以金属锂所消耗的质量最小，B不正确；原电池中阳离子向正极移动，C不正确；充电时阴极得到电子，是原电池放电时负极的逆反应，D正确。

6. 以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]

B．充电时，Mo(钼)箔接电源的负极

C．充电时，Na＋通过交换膜从左室移向右室

D．外电路中通过0.2 mol电子的电量时，负极质量变化为2.4 g

答案　B

解析　根据工作原理，Mg作负极，Mo作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，故A正确；充电时，电池的负极接电源的负极，电池的正极接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B错误；充电时，属于电解池，Na＋应从左室移向右室，故C正确；负极上应是2Mg－4e－＋2Cl－===[Mg2Cl2]2＋，通过0.2 mol电子时，消耗0.1 mol Mg，质量减少2.4 g，故D正确。

7. 一种Cu—Li可充电电池的工作原理如图所示，其中非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开。下列说法正确的是(　　)

A．陶瓷片允许水分子通过

B．电池放电时，N极发生氧化反应

C．电池充电时，阴极反应为Li＋＋e－===Li

D．电池充电时，接线柱B应与外接直流电源的负极相连

答案　C

解析　铜—锂可充电电池，工作原理：放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，在充电时，电源的正极连接原电池的正极，发生失电子的氧化反应，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(LISICON)隔开，则陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过。放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，M是负极，N为电池的正极，发生还原反应，故B错误；充电时，阴极反应和放电时的负极反应互为逆过程，电极反应为：Li＋＋e－===Li，故C正确；充电时，接线柱A应与M极相连，M是负极，所以A与外接电源的负极相连，故D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CO2

C.放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C

D.充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na

答案　D

9. 锂—空气电池原理模型如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．电池正极可以吸附空气中氧气作为氧化剂

B．正极反应为2Li＋＋O2 ＋2e－===Li2O2

C．电解质能传递锂离子和电子，不可以用水溶液

D．负极反应Li－e－===Li＋

答案　C

解析　多孔电极作正极，吸附空气中氧气作为氧化剂，氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，故A、B正确；电子从锂电极流出，流经外接导线，流入多孔电极；电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故C错误；金属锂电极失去电子，发生氧化反应，作负极，电极反应为：Li－e－===Li＋，故D正确。

10. 钠－氯化镍电池以 β­Al2O3(Al2O3·xNa2O)作为固体电解质构成的一种新型电池(2Na＋NiCl2Ni＋2NaCl)，其结构如图所示。下列关于该电池的叙述错误的是(　　)

A．放电时NaCl在熔融电解质中生成

B．充电时阴极反应：Na＋＋e－===Na

C．氯离子通过β­Al2O3(s)在两电极间移动

D．如果电池过度放电，AlCl可能被还原

答案　C

解析　阴极发生还原反应，充电时阴极反应：Na＋ ＋e－ ===Na，故B正确；如果电池过度放电， AlCl可能被还原为Al，故D正确。

11. 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，总反应为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)

A．正极的电极反应式：Ag2O－2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

B．2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag的总能量

C．电池工作时，OH－向Ag2O/Ag电极移动

D．水泥固化过程中自由水分子减少，导致溶液中各离子浓度的变化，从而引起电动势变化

答案　D

解析　由电池反应方程式2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag知，较不活泼的金属银作正极，电极反应式为Ag2O ＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，故A错误；因为原电池的构成条件之一为自发的放热的氧化还原反应，所以该反应为放热反应，则2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量大于1 mol Cu2O与2 mol Ag具有的总能量，故B错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，因此OH－向Cu电极移动，故C错误；水泥固化过程中，自由水分子减少，溶剂的量减少导致溶液中各离子浓度的变化，从而引起电动势变化，故D正确。

12. Licht等科学家设计的Al—MnO电池原理如图所示，电池总反应为Al＋MnO===AlO＋MnO2，下列说法正确的是(　　)

A．电池工作时，K＋向负极区移动

B．Al电极发生还原反应

C．正极的电极反应式为MnO＋4H＋＋3e－===MnO2＋2H2O

D．理论上电路中每通过1 mol电子，负极质量减小9 g

答案　D

解析　电池工作时，阳离子向正极移动，即K＋向正极移动，故A错误；反应中铝为负极，发生氧化反应，故B错误；电解质呈碱性，MnO在正极上发生得电子的还原反应，即MnO＋2H2O＋3e－===MnO2＋4OH－，故C错误；理论上电路中每通过1 mol电子，则有 mol铝被氧化，负极质量减少9 g，故D正确。

13. （2019·潍坊上学期统考，12）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（　　）

A.a电极为原电池的正极

B.外电路电流方向是a→b

C.b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2

D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol

答案：C

解析　根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。

14. 铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关闭，可得到强还原性的H·（氢原子）；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的·OH（羟基自由基）。下列说法错误的是（　　）

A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋

B.不鼓入空气时，正极的电极反应式为H＋＋e－===H·

C.鼓入空气时，每生成1 mol·OH有2 mol电子发生转移

D.处理含有草酸（H2C2O4）的污水时，上端开口应打开并鼓入空气

答案　C

二、非选择题

15（1）高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：

①该电池放电时正极的电极反应式为_____________________________________

_____________________________________________________________________；

若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论消耗Zn　　　　g（已知F＝96 500 C·mol－1）。

②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向　　　　移动（填“左”或“右”）；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向　　　　移动（填“左”或“右”）。

③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

（2）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是_____________________________________________________________

____________________________________________________________________，

A是　　　　。

（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON（固溶体）内自由移动，工作时O2－的移动方向　　　　（填“从a到b”或“从b到a”），负极发生的电极反应式为____________________________________________________________________。

答案　（1）①FeO＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－　0.2

②右　左

③使用时间长、工作电压稳定

（2）N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵

（3）从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2