2022年高考化学二轮复习培优训练8 (含解析)

培优训练8：新型电源及电解应用

1.（2019·湖南省郴州市高三一检，10）优质的锂碘电池可用于心脏起搏器延续患者的生命，它的正极材料是聚2­乙烯吡啶（简写P2VP）和I2的复合物，电解质是固态薄膜状的碘化锂，电池的总反应为2Li＋P2VP·nI2===P2VP·（n－1）I2＋2LiI，则下列说法正确的是（　　）

A.正极的反应为P2VP·nI2＋2e－===P2VP·（n－1）I2＋2I－

B.电池工作时，碘离子移向P2VP极

C.聚2­乙烯吡啶的复合物与有机物性质相似，因此聚2­乙烯吡啶的复合物不会导电

D.该电池所产生的电压低，使用寿命比较短

解析　A.正极的反应为P2VP·nI2＋2e－===P2VP·（n－1）I2＋2I－，故A正确；B.P2VP极为正极，电池工作时，碘离子移向负极Li，故B错误；C.聚2­乙烯吡啶的复合物作正极，因此聚2­乙烯吡啶的复合物可以导电，故C错误；D.锂的比能量高，该电池使用寿命比较长，故D错误。故选A。

答案　A

2.（2018·南昌NCS2018060项目一模，12）氨硼烷（NH3·BH3）电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工作时的总反应为：NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是（　　）

A.正极附近溶液的pH减小

B.电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动

C.消耗3.1 g 氨硼烷，理论上通过内电路的电子为0.6 mol

D.负极电极反应为：NH3·BH3＋2H2O－6e－===NH＋BO＋6H＋

解析　根据电池总反应，正极上H2O2发生还原反应：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，正极附近c（H＋）减小，溶液pH增大，A项错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，故H＋通过质子交换膜向正极移动，B项错误；NH3·BH3转化为NH4BO2，N的化合价不变，B的化合价升高，根据NH3·BH3NH4BO2，消耗3.1 g氨硼烷（0.1 mol），反应中转移0.6 mol电子，但电子不通过内电路，C项错误；根据电池总反应，负极上氨硼烷发生氧化反应：NH3·BH3＋2H2O－6e－===NH＋BO＋6H＋，D项正确。

答案　D

3.[2018·石家庄毕业班质检（二），12]锂空气充电电池有望成为电池行业的“明日之星”，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是（　　）

A.有机电解质可用Li2SO4溶液代替

B.电池工作时，正极的电极反应式为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2

C.充电时，多孔电极应与电源负极相连

D.电池充电时间越长，电池中Li2O2含量越多

解析　因为Li与水反应，故不能用Li2SO4溶液作电解质溶液，A项错误；由题图可知，正极的电极反应为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，B项正确；充电时，多孔电极应与电源正极相连，C项错误；电池充电时间越长，Li2O2转化为Li的量越多，则Li2O2的含量越少，D项错误。

答案　B

4.（2018·西安八校联考，12）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　）

A.HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋

B.电子从电极b流出，经外电路流向电极a

C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化

D.若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜

解析　根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SO，发生氧化反应：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，A项正确；电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.4 mol H＋通过质子交换膜，D项错误。

答案　A

5.（2019·洛阳第一次统考，18）工业上联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，下列有关说法正确的是（　　）

A.a电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑

B.产物丙为硫酸

C.离子交换膜d为阴离子交换膜

D.每转移0.1 mol电子，产生1.12 L的气体乙

解析　根据题图并结合题意，同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，知甲为O2，乙为H2，则a电极上OH－放电，产生氧气，电极反应式为：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项错误；a电极为阳极，阳极上OH－放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b电极为阴极，阴极上H＋放电，Na＋向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；根据b电极的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，知每转移0.1 mol电子，产生标准状况下1.12 L气体乙（H2），D项错误。

答案　B

6.利用普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图所示的双膜（阴离子交换膜和过滤膜，其中过滤膜可阻止阳极泥及漂浮物进入阴极区）电解装置可制备高纯度的铜。下列有关叙述正确的是（　　）

A.电极a为粗铜，电极b为精铜

B.阳极质量减少64 g，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量为 2 mol

C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区

D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g 铜

解析　电解精炼铜装置中，粗铜作阳极，接电源正极，A项错误；粗铜中含有在通电条件下可溶解的金属杂质，故阳极溶解64 g金属时，转移电子的物质的量不一定是2 mol，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量无法确定，B项错误；乙膜为过滤膜，对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，甲膜为阴离子交换膜，防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO可穿过该膜，以平衡阳极区电荷，C项错误；阴极只有Cu2＋放电，故当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，D项正确。

答案　D

7.（2019·绵阳第一次诊断，13）利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是（　　）

A.a极为正极，发生氧化反应

B.b极的电极反应式为：2NO＋12H＋－10e－===N2↑＋6H2O

C.中间室的Cl－向左室移动

D.左室消耗苯酚（C6H5OH）9.4 g时，用电器流过2.4 mol电子

解析　由题图可知，在b极上NO转化为N2，发生得电子的还原反应，故b极为正极，a极为负极，A项错误；b极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，B项错误；原电池中阴离子向负极移动，故C项正确；左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g苯酚的物质的量为0.1 mol，故用电器应流过2.8 mol电子，D项错误。

答案　C

8.（2018·郑州毕业班第二次质量预测，12）利用光伏电池与膜电解法制备

Ce（SO4）2溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO由右池向左池迁移

B.电解池中发生的总反应为Cu2＋＋2Ce3＋===Cu＋2Ce4＋

C.该装置工作时的能量转化形式只有两种

D.由P电极向N电极转移0.1 mol电子时，阳极室生成33.2 g Ce（SO4）2

解析　电解池左池中Ce2（SO4）3转化为Ce（SO4）2，溶液中SO的量增多，因此该离子交换膜允许SO通过，为阴离子交换膜，SO由右池向左池迁移，A项正确；电解池中左池发生氧化反应： Ce3＋－e－===Ce4＋，则右池发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，电解池总反应为2Ce3＋＋Cu2＋===2Ce4＋＋Cu，B项正确；该装置工作时光伏电池将太阳能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，但电能同时还会转化为热能，C项错误；根据阳极反应：Ce3＋－e－===Ce4＋，转移0.1 mol电子时，生成0.1 mol Ce（SO4）2，其质量为0.1 mol×332 g·mol－1＝33.2 g，D项正确。

答案   C

9. 2018年我国新能源电动汽车使用三元电池已经成为趋势，镍、钴、锰三元材料通常可以表示为LiNixCoyMnzO2，其中镍、钴、锰3种元素的主要化合价分别是＋2、＋3和＋4，且x＋y＋z＝1。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO2＋6C===Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法不正确的是         （    ）

A.允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜

B.充电时，A为阴极，Li＋被还原

C.放电时，正极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCoyMnzO2

D.无法充电的废旧电池可从石墨电极中回收金属锂

解析   根据充电时电池总反应知，放电时负极反应式为LiaC6－ae－===6C＋

aLi＋，正极反应式为Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCoyMnzO2，放电时负极、正极反应式左右颠倒，即为充电时阴极、阳极反应式。放电时，A是负极，B是正极，Li＋向正极移动，则X是Li＋，允许阳离子通过的隔膜为阳离子交换膜，A项正确；充电时，A是阴极，Li＋得到电子被还原，B项正确；由上述分析可知，C项正确；根据充电时电池总反应知，充电时锂离子得电子生成LiaC6，此时才能从石墨电极中回收金属锂，D项错误。

答案   D

10.[ZK(]某镍冶炼车间排放的废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图1是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图2所示的是实验中阴极液pH与镍回收率间的关系。下列说法不正确的是（Ni的相对原子质量为59）   （    ）

A. X为直流电源正极，b为阴离子交换膜

B.阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

C.当浓缩室中得到1 L 0.5 mol/L盐酸时，阴极回收11.8 g镍单质（浓缩室中溶液体积变化忽略不计）

D.pH小于2时，镍的回收率低的主要原因是有较多H2生成

解析   该题的突破口为浓缩室进入的是0.1 mol/L盐酸，排出的是0.5 mol/L盐酸，据此可以判断右侧废水中的氯离子经过交换膜b（阴离子交换膜）进入浓缩室，左侧H2SO4溶液中氢离子经过交换膜a（阳离子交换膜）进入浓缩室，右侧惰性电极为阴极，左侧惰性电极为阳极。浓缩室中得到1 L 0.5 mol/L盐酸，表明生成了0.4 mol HCl，电路中通过了0.4 mol e－，若阴极上只有Ni2＋放电，则阴极回收0.2 mol镍即11.8 g，实际上阴极除

Ni2＋放电外，还存在H＋放电，故阴极回收的镍单质小于11.8 g。

答案   C