(新高考)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)第6章熱點(diǎn)強(qiáng)化練10新型電源工作原理(含解析)

熱點(diǎn)強(qiáng)化練10新型電源工作原理1．(2020·陜西榆林市高三一模)利用電解質(zhì)溶液的濃度對(duì)電極電勢的影響，可設(shè)計(jì)濃差電池。下圖為一套濃差電池和電解質(zhì)溶液再生的配套裝置示意圖，閉合開關(guān)K之前，兩個(gè)Cu電極的質(zhì)量相等。下列有關(guān)這套裝置的說法中錯(cuò)誤的是()A．循環(huán)物質(zhì)E為水B．乙池中Cu電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．甲池中的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuD．若外電路中通過1mol電子，兩電極的質(zhì)量差為32g答案D解析由陰離子SOeq\o\al(2－,4)的移動(dòng)方向可知：右邊Cu電極為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，Cu電極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；左邊的電極為正極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu，C正確；當(dāng)電路中通過1mol電子，左邊電極增加32g，右邊電極減少32g，兩極的質(zhì)量差變?yōu)?4g，D錯(cuò)誤；電解質(zhì)再生池是利用太陽能將CuSO4稀溶液蒸發(fā)，分離為CuSO4濃溶液和水后，再返回濃差電池。通過上述分析可知循環(huán)物質(zhì)E為水，A正確。2．(2020·安徽宣城高三二模)微生物燃料電池能將污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成環(huán)境友好的物質(zhì)，示意圖如圖所示，a、b均為石墨電極。下列說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O=2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)C．a(chǎn)電極上的電勢比b電極上的電勢低D．開始放電時(shí)b電極附近溶液的pH保持不變答案D解析根據(jù)原電池裝置圖分析，H2N(CH2)2NH2在a電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮?dú)?、二氧化碳和水，則a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－=2CO2↑＋N2↑＋16H＋，氧氣在正極b上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A選項(xiàng)正確；原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，因此，電池工作時(shí)質(zhì)子(H＋)通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)，B選項(xiàng)正確；由上述分析可知，a電極為負(fù)極，b電極為正極，故a電極上的電勢比b電極上的電勢低，C選項(xiàng)正確；開始放電時(shí)，氧氣在正極b上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，H＋濃度減小，故b電極附近溶液的pH增大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(2020·江西上饒市高三一模)“太陽水”電池裝置如圖所示，該電池由三個(gè)電極組成，其中a為TiO2電極，b為Pt電極，c為WO3電極，電解質(zhì)溶液為pH＝3的Li2SO4－H2SO4溶液。鋰離子交換膜將電池分為A、B兩個(gè)區(qū)，A區(qū)與大氣相通，B區(qū)為封閉體系并有N2保護(hù)。下列關(guān)于該電池的說法錯(cuò)誤的是()A．若用導(dǎo)線連接a、c，則a為負(fù)極，該電極附近pH減小B．若用導(dǎo)線連接a、c，則c電極的電極反應(yīng)式為HxWO3－xe－=WO3＋xH＋C．若用導(dǎo)線先連接a、c，再連接b、c，可實(shí)現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)化D．若用導(dǎo)線連接b、c,b電極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O答案B解析用導(dǎo)線連接a、c，a極發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，a電極周圍H＋濃度增大，溶液pH減小，故A正確；用導(dǎo)線連接a、c，c極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為WO3＋xH＋＋xe－=HxWO3，故B錯(cuò)誤；用導(dǎo)線先連接a、c，再連接b、c，由光電池轉(zhuǎn)化為原電池，實(shí)現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)化，故C正確；用導(dǎo)線連接b、c，b電極為正極，電極表面是空氣中的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故D正確。4．(2020·廣東福建等省高三聯(lián)考)磷酸鐵鋰電池放電時(shí)正極的反應(yīng)式為FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4。該電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是()A．放電時(shí)，Li＋通過隔膜移向正極B．放電時(shí)，電子由銅箔經(jīng)溶液流向鋁箔C．放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋D．該電池放電過程中C、Fe、P元素化合價(jià)均發(fā)生變化答案A解析放電時(shí)為原電池，原電池中陽離子流向正極，故A正確；電子不能在溶液中遷移，故B錯(cuò)誤；根據(jù)鋰離子流向可知左側(cè)為負(fù)極，根據(jù)圖示可知放電時(shí)左側(cè)電極有鋰離子生成，所以負(fù)極反應(yīng)為：LixC6－xe－=xLi＋＋6C，故C錯(cuò)誤；放電過程中C和P的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。5．(2020·湖南重點(diǎn)中學(xué)高三期末)2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰離子電池，美英日三名科學(xué)家獲獎(jiǎng)，他們創(chuàng)造了一個(gè)可充電的世界。像高能LiFePO4電池，多應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜，主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li＋通過。結(jié)構(gòu)如圖所示。原理如下：(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋LixCneq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4＋nC。下列說法不正確的是()A．放電時(shí)，正極電極反應(yīng)式：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4B．放電時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到正極C．充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)式：xLi＋＋xe－＋nC=LixCnD．充電時(shí)，Li＋向左移動(dòng)答案D解析放電為原電池原理，從(1－x)LiFePO4＋xFePO4＋LixCneq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4＋nC可知，LixCn失電子，作負(fù)極，那么負(fù)極反應(yīng)為：LixCn－xe－=xLi＋＋nC，LiFePO4作正極，正極反應(yīng)為：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4，充電為電解池工作原理，反應(yīng)為放電的逆過程。由以上分析可知，放電正極上FePO4得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成LiFePO4，正極電極反應(yīng)式：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4，A正確；原電池中電子流向是負(fù)極－導(dǎo)線－用電器－導(dǎo)線－正極，B正確；充電時(shí)，陰極為放電時(shí)負(fù)極的逆過程，Li＋變化為LixCn，電極反應(yīng)式：xLi＋＋xe－＋nC=LixCn，C正確；充電時(shí)，作為電解池，陽離子向陰極移動(dòng)，Li＋向右移動(dòng)，D錯(cuò)誤。6．(2021·湖南百校高三聯(lián)考)一種由石墨電極制成的海底燃料電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．向b極遷移的是H＋B．大塊沉積物中的鐵均顯＋2價(jià)C．b極上FeS2轉(zhuǎn)化為S的電極反應(yīng)式為FeS2－2e－=Fe2＋＋2SD．微生物作用下S循環(huán)(歧化)生成的n(SOeq\o\al(2－,4))和n(HS－)之比為1∶5答案C解析原電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，a極為正極，H＋向a極遷移，A錯(cuò)誤；大塊沉積物中的FeOOH中鐵顯＋3價(jià)，B錯(cuò)誤；由圖可知b極上FeS2發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S和Fe2＋，電極反應(yīng)式為FeS2－2e－=Fe2＋＋2S，C正確；由圖可知S循環(huán)的反應(yīng)為4S＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(微生物))SOeq\o\al(2－,4)＋3HS－＋5H＋，n(SOeq\o\al(2－,4))和n(HS－)之比為1∶3，D錯(cuò)誤。7．(2020·湖南3月線上聯(lián)考)復(fù)旦大學(xué)王永剛的研究團(tuán)隊(duì)制得一種柔性水系鋅電池，該可充電電池以鋅鹽溶液作為電解液，其原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．放電時(shí)，N極發(fā)生還原反應(yīng)B．充電時(shí)，Zn2＋向M極移動(dòng)C．放電時(shí)，每生成1molPTO－Zn2＋，M極溶解Zn的質(zhì)量為260gD．充電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式為2PTO＋8e－＋4Zn2＋=PTO－Zn2＋答案D解析放電時(shí)，金屬Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zn2＋，即M電極為負(fù)極，則N電極為正極，電極反應(yīng)式為2PTO＋8e－＋4Zn2＋=PTO－Zn2＋；充電時(shí)，外加電源的正極連接原電池的正極N，外加電源的負(fù)極連接原電池的負(fù)極。該原電池中，放電時(shí)M電極為負(fù)極，N電極為正極，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；充電時(shí)，原電池的負(fù)極M連接外加電源的負(fù)極作陰極，電解質(zhì)中陽離子Zn2＋移向陰極M，故B正確；放電時(shí)，正極反應(yīng)式為2PTO＋8e－＋4Zn2＋=PTO－Zn2＋，負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，電子守恒有4Zn～PTO－Zn2＋，所以每生成1molPTO－Zn2＋，M極溶解Zn的質(zhì)量＝65g/mol×4mol＝260g，故C正確；充電時(shí)，原電池的正極N連接外加電源的正極作陽極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PTO－Zn2＋－8e－=2PTO＋4Zn2＋，故D錯(cuò)誤。8．(2020·福建南平市高三質(zhì)檢)中國科學(xué)院大連化物所的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出鋅碘單液流電池的概念，實(shí)現(xiàn)鋅碘單液流中電解液的利用率近100%,其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．放電時(shí)A電極反應(yīng)式為：Zn＋2e－=Zn2＋B．放電時(shí)電解質(zhì)儲(chǔ)罐中離子總濃度減小C．M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜D．充電時(shí)A極增重65g，C區(qū)增加離子數(shù)為2NA答案C解析放電時(shí)，B電極為正極，I2得到電子生成I－，電極反應(yīng)式為I2＋2e－=2I－，A電極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，左側(cè)即負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，右側(cè)是正極，電極反應(yīng)式為I2＋2e－=2I－，所以儲(chǔ)罐中的離子總濃度增大，故B錯(cuò)誤；離子交換膜是防止正負(fù)極I2、Zn接觸發(fā)生自發(fā)電，負(fù)極區(qū)生成Zn2＋，正電荷增加，正極區(qū)生成I－，負(fù)電荷增加，所以Cl－通過M膜進(jìn)入負(fù)極，K＋通過N膜進(jìn)入正極，所以M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜，故C正確；充電時(shí)，A極反應(yīng)式Zn2＋＋2e－=Zn，A極增重65g轉(zhuǎn)移2mol電子，所以C區(qū)增加2molK＋、2molCl－，離子總數(shù)為4NA，故D錯(cuò)誤。9．(2020·湖北黃岡中學(xué)高三測試)三元電池成為2019年我國電動(dòng)汽車的新能源，其電極材料可表示為LiNeq\o(i,\s\up6(＋2))xeq\o(C,\s\up6(＋3))oyeq\o(M,\s\up6(＋4))nzO2，且x＋y＋z＝1。充電時(shí)電池總反應(yīng)為LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)=Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6，其電池工作原理如圖所示，兩極之間有一個(gè)允許特定的離子X通過的隔膜。下列說法正確的是()A．允許離子X通過的隔膜屬于陰離子交換膜B．充電時(shí)，A為陰極，Li＋被氧化C．可從無法充電的廢舊電池的石墨電極中回收金屬鋰D．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－=LiNixCoyMnzO2答案D解析根據(jù)LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)=Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6可知，x是Li＋，允許Li＋通過的隔膜屬于陽離子交換膜，A錯(cuò)誤；根據(jù)充電時(shí)電池總反應(yīng)LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)=Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6可知，A為陰極A上發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；根據(jù)充電時(shí)電池總反應(yīng)可知，無法充電的廢舊電池的石墨電極中沒有鋰元素，不能回收金屬鋰，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，總反應(yīng)為Li1－aNixCoyMnzO2＋LiaC6=LiNixCoyMnzO2＋6C(石墨)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li1－aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae－=LiNixCoyMnzO2，D正確。10．(2020·山東濟(jì)南外國語學(xué)校測試)我國科研人員研制出一種室溫下“可呼吸”的Na－CO2二次電池。放電時(shí)該電池“吸入”CO2，充電時(shí)“呼出”CO2?！拔搿盋O2時(shí)，其工作原理如圖所示。吸收的全部CO2中，有eq\f(2,3)轉(zhuǎn)化為Na2CO3固體沉積在多壁碳納米管(MWCNTs)電極表面。下列說法正確的是()A．“吸入”CO2時(shí)，鈉箔為負(fù)極B．“吸入”CO2時(shí)的正極反應(yīng)：4Na＋＋3CO2－4e－=2Na2CO3＋CC．“呼出”CO2時(shí)，Na＋向多壁碳納米管電極移動(dòng)D．每“呼出”22.4LCO2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.75mol答案A解析“吸入”CO2時(shí)是原電池裝置，由題圖可知，活潑金屬鈉在反應(yīng)中失去電子轉(zhuǎn)化為Na＋，是電源的負(fù)極，A正確；正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4Na＋＋3CO2＋4e－=2Na2CO3＋C，B錯(cuò)誤；“呼出”CO2時(shí)是電解池裝置，電解池中，陽離子向陰極移動(dòng)，所以Na＋向鈉箔電極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；沒有指明狀態(tài)是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，則22.4LCO2的物質(zhì)的量不一定為1mol，無法計(jì)算，D錯(cuò)誤。11．(2020·浙江名校一聯(lián))鈉離子電池具有成本低、能量轉(zhuǎn)換效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。一種鈉離子電池用碳基材料(NamCn)作負(fù)極，利用鈉離子在正、負(fù)極之間嵌、脫過程實(shí)現(xiàn)充、放電，該鈉離子電池的工作原理為Na1－mCoO2＋NamCneq\o(,\s\up7(充電),\s\do7(放電))NaCoO2＋Cn。下列說法錯(cuò)誤的是(