备战2025年高考二轮复习化学（广东版）选择题热点练9 新型化学电源及分析（Word版附解析）

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学生用书P267
(选择题每小题4分)
1.(2024·广东韶关综合测试二)如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水,同时还能淡化海水。下列说法不正确的是( )
A.电子由a极经导线流向b极
B.电池工作一段时间后,右室溶液的pH增大
C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜,交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.b极发生还原反应
答案:C
解析:从图中可以看出,在a极,CN-转化为CO32-和N2,C元素由+2价升高到+4价,N元素由-3价升高到0价,则CN-失电子,a极为负极,b极为正极,则电子由a极经导线流向b极,A正确;电池工作一段时间后,由于b极发生反应10H++10e-5H2↑,溶液中H+被消耗,右室溶液的pH增大,B正确;电池工作时,a极发生的反应为2CN--10e-+12OH-2CO32-+N2↑+6H2O,消耗OH-,海水中的Cl-透过离子交换膜Ⅰ移向a极区,则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜,b极消耗H+,海水中的Na+透过离子交换膜Ⅱ移向b极区,则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜,C错误;b极(正极)发生还原反应,D正确。
2.(2024·广东佛山质检一)如图装置可合成重要的化工中间体乙醛酸,双极膜中的H2O能解离为H+和OH-,下列说法正确的是( )
A.石墨也可以用Pb代替
B.双极膜解离出来的H+向石墨电极移动
C.H2C2O4在Pb电极表面发生反应:
HOOC—COOH+2e-+2H+
HOOC—CHO+H2O
D.当石墨电极析出1 ml O2,Pb电极附近一定生成2 ml乙醛酸
答案:C
解析:由图可知,铅电极为电解池的阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,石墨电极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢离子进入阴极区。若用铅电极代替石墨电极,铅会在阳极失去电子发生氧化反应生成铅离子,所以不能用铅电极代替石墨电极,A错误;由分析可知,铅电极为电解池的阴极,石墨电极为阳极,双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢离子进入阴极区,B错误;铅电极为电解池的阴极,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,电极反应式为HOOC—COOH+2e-+2H+HOOC—CHO+H2O,C正确;铅电极为电解池的阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,则石墨电极析出1 ml氧气时,无法计算铅电极附近生成乙醛酸的物质的量,D错误。
3.(2024·湖南邵阳二模)近年来国家大力扶持新能源项目建设。图1是太阳能电池工作示意图,可与图2 Li-Se全固态二次电池联合使用。第一次充电时,固态电解质LSPSCl()分解生成少量S,并与Se形成Se4S5参与了后续的可逆循环,电池构成和充放电时b极的转化如图所示。下列说法错误的是( )
A.P电极是太阳能电池的正极
B.Li-Se全固态电池放电时Li+向b电极移动
C.Li-Se全固态电池放电时,a电极质量每减少14 g,理论上外电路转移电子数为2NA
D.电池充电时,b电极与N电极相连,其电极反应有5Li2S+4Li2Se-18e-18Li++Se4S5
答案:D
解析:由图1可知,有太阳光时,电池处于充电状态,电子移向N极,即N为负极,P为正极,A正确;Li-Se全固态电池放电时b电极为正极,Li+向b电极移动,B正确;Li-Se全固态电池放电时,a电极的电极反应式为Li-e-Li+,质量每减少14 g即有2 ml Li+产生,理论上外电路转移电子数为2NA,C正确;电池充电时,b电极与P电极相连,其电极反应有:5Li2S+4Li2Se-18e-18Li++Se4S5,D错误。
4.(2024·广东韶关二模)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一,如图为碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图,以[Zn(OH)4]2-/Zn和[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-作为电极氧化还原产物。已知:聚苯并咪唑(PBI)膜允许OH-通过。下列说法正确的是( )
A.充电时,惰性电极连接电源的负极
B.放电过程中,当有2 ml电子转移时,负极区电解液增重65 g
C.充电过程中,总反应为2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-
D.充电过程中,惰性电极区的溶液pH逐渐增大
答案:D
解析:由图可知,Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2-,则Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,惰性电极为正极,[Fe(CN)6]3-得电子生成[Fe(CN)6]4-,电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-[Fe(CN)6]4-。充电时,惰性电极作阳极,连接电源的正极,A错误;放电过程中,转移2 ml电子时溶解1 ml Zn,同时溶液中的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)膜向阴极移动,则负极区电解液增重大于65 g,B错误;充电过程中,总反应为[Zn(OH)4]2-+2[Fe(CN)6]4-2[Fe(CN)6]3-+Zn+4OH-,C错误;充电过程中,阴极区的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)膜向阳极(惰性电极)移动,OH-的浓度增大,惰性电极区的溶液pH逐渐增大,D正确。
5.(2024·广东顺德区适应性考试)lT-MS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e-)和空穴(h+),其制氧效果优越,原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A.放电时电势高低:aB.放电时,电子流向:b→离子交换膜→a
C.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
D.放电时存在反应:2H2O+4h+(空穴)O2↑+4H+
答案:C
解析:由图可知,放电时Zn在b电极失去电子生成[Zn(OH)4]2-,则b为负极,a为正极,电势高低:a>b,A错误;放电时,电子流向:b→导线→a,B错误;lT-MS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电,则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,C正确;由图可知,放电时,O2在正极得到电子生成H2O,电极方程式为O2+4e-+4H+2H2O,D错误。
6.(2024·陕西商洛尖子生学情诊断)某新型光催化钠离子二次电池的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.充电时,阴极的电极反应式为S42-+6e-4S2-
B.离子交换膜应选择阳离子交换膜
C.放电时,每消耗1 ml NaI3,离子交换膜左室电解质溶液质量理论上增加46 g
D.适当提高电解液的浓度可提升该电池存储的能量
答案:C
解析:充电时,为电解池,石墨电极上S元素被还原,石墨电极为阴极,光催化电极上I元素被氧化,光催化电极作阳极;则放电时石墨电极为负极,光催化电极为正极。充电时,石墨电极为阴极,电极反应式为S42-+6e-4S2-,A正确;放电时,钠离子由左侧向右侧迁移,充电时,钠离子由右侧向左侧迁移,故离子交换膜为阳离子交换膜,B正确;放电时,消耗NaI3,电极反应式为I3-+2e-3I-,每消耗1 ml NaI3,转移电子2 ml,且钠离子由左侧向右侧迁移,离子交换膜左室电解质溶液质量减少46 g,C错误;适当提高电解液的浓度有利于提升该电池的存电量,D正确。
7.(2024·江西九江十校第二次联考)科学家研制出了一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”。将特殊工艺加工后的电极材料涂在纸上,形成效率比普通锂电池效率高10倍的“纸电池”。其电池总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列有关说法正确的是( )
A.电池的正极反应式为2MnO2+2H++2e-2MnO(OH)
B.涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2
C.每生成1 ml MnO(OH),电池中转移2NA个电子
D.电池中MnO(OH)既是氧化产物又是还原产物
答案:B
解析:根据电池总反应Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)可知,反应中Zn被氧化,应为原电池的负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O,MnO2被还原,应为原电池的正极,电极反应式为MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-,A错误;Zn为原电池的负极,MnO2为正极,涂在纸上的电极材料是Zn和MnO2,B正确;由MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-,每生成1 ml MnO(OH)转移1 ml电子,电池中转移NA个电子,C错误;Zn元素化合价升高,ZnO是氧化产物,MnO2被还原,MnO(OH)是还原产物,D错误。
8.(2024·甘肃张掖第三次诊断)神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍蓄电池的工作原理示意图如下(L为小灯泡,K1、K2为开关),电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。
下列说法正确的是( )
A.镉镍蓄电池可24小时全天候处于充电状态
B.镉镍蓄电池放电时,电池外部电势:电极A>电极B
C.镉镍蓄电池充电时,电极A附近碱性逐渐减弱
D.镉镍蓄电池充电时,阳极反应式:Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O
答案:D
解析:根据图示,电极A充电时为阴极,则放电时电极A为负极,负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;电极B充电时为阳极,则放电时电极B为正极,正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2,正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O2Ni(OH)2+2OH-;放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。使用太阳能帆板对镉镍蓄电池进行充电,白天光照时才处于充电状态,A错误;据分析放电时,电极A为负极,故电极A电势小于电极B,B错误;充电时电极A的电极反应为Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-,A电极附近碱性增强,C错误;充电时,阳极发生氧化反应,反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,D正确。
9.(2024·甘肃白银名校联合调研)一种将酸—碱双电解液分开且具有双溶解沉积反应的酸碱混合高电压水系可充电电池的充电过程如图。下列说法中错误的是( )
A.充电时,电极a与电源的负极相连
B.放电时,在电极a区加入KOH溶液作电解质溶液
C.放电时,电极b的电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O
D.充电时,当电极a处生成6.5 g Zn时,有0.1 ml K+通过交换膜N
答案:D
解析:充电时,电极a上[Zn(OH)4]2-得到电子生成Zn,为电解池的阴极,与电源的负极相连,电极方程式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,电极b为电解池的阳极,电极方程式为Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。由分析可知,充电时,电极a与电源的负极相连,A正确;放电时电极a发生的反应是Zn转化为Zn(OH)2,这是一个氧化反应,所以电极a是原电池的负极,需要在电极a区加入KOH溶液作电解质溶液,B正确;放电时电极b发生的反应是MnO2转化为Mn2+,这是一个还原反应,所以电极b是原电池的正极,电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C正确;充电时电极a发生的反应是Zn(OH)2转化为Zn,发生还原反应,所以电极a是电解池的阴极,当电极a处生成6.5 g Zn时,转移电子0.2 ml,因此有0.2 ml K+通过交换膜N,D错误。