高三化學一輪化學反應原理題型必練68新型電池

2022屆高三化學一輪化學反應原理題型訓練：68新型電池一、單選題（共17題）1．從海水中提取金屬鋰的裝置如圖所示。工作時，在電極c處依次檢測到兩種氣體。下列說法正確的是A．電池工作一段時間后，海水的pH變小B．b為電源的負極且b電極發(fā)生還原反應C．電極c處得到的兩種氣體分別為和D．該電池的能量轉化原理：太陽能→化學能→電能2．我國科學家研發(fā)了一種KCO2二次電池，電池總反應為：4KSn＋3CO22K2CO3＋C＋4Sn。下列說法錯誤的是A．充電時，a電極為陰極B．充電時，電路中每轉移1mole，b電極質量減少12gC．放電時，電子由a極經過外電路流向b極D．放電時，a電極發(fā)生的電極反應為：KSne＝K＋＋Sn3．硼化釩(VB2)空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如下。該電池反應產物分別是B和V最高價氧化物。下列說法正確的是A．反應過程中溶液的pH升高B．電池持續(xù)反應過程中，選擇性透過膜只能用陽離子選擇性膜C．硼化釩屬于原子晶體，電路通過1mole時消耗硼化釩的質量為6.596gD．VB2極的電極反應式為：2VB2+2OH22e=2VO+4B(OH)+6H2O4．中科院研制出一種陶瓷基混合導體透氧膜，它允許電子和O2同時透過，可實現水連續(xù)分解制H2，工作時，CO、H2O分別在透氧膜的兩側反應，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．CO在b側反應B．該裝置實現了太陽能轉化為化學能C．當產生H233.6L時，CO消耗1.5molD．a側的電極反應式為：H2O+2e=H2↑+O25．近日，中國科學院深圳先進技術研究院研發(fā)出一種高性能的鈣離子電池：以溶有六氟磷酸鈣Ca(PF6)2的碳酸酯類溶劑為電解液，放電時合金Ca7Sn6發(fā)生去合金化反應，陰離子()從石墨烯中脫嵌，進入電解質溶液。放電時其工作原理如下圖所示。下列說法正確的是(已知：比能量為單位質量的電極放出電能的大小)A．此高性能的鈣離子電池放電時，化學能可以全部轉化為電能B．放電時，a電極的電極反應式為：Ca7Sn614e=7Ca2++6SnC．充電時，b電極接電源的負極D．與鋰離子電池相比較鈣離子電池具有材料儲量豐富、比能量高的優(yōu)點6．某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質傳遞H+，其基本結構見圖，電池總反應可表示為：2H2+O2=2H2O，下列有關說法正確的是A．電子通過外電路從b極流向a極B．H+由a極通過固體電解質傳遞到b極C．每轉移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D．b極上的電極反應式為：O2+2H2O+4e=4OH7．如圖為某二次電池充電時的工作原理示意圖，該過程可實現鹽溶液的淡化。下列說法錯誤的是A．放電時，負極反應式為：Bi3e+H2O+Cl=BiOCl+2H+B．放電時，每生成1molBi消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3C．充電時，a極為電源正極D．充電時，電解質溶液的pH變小8．一種高性能的堿性硼化釩(VB2)—空氣電池如下圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應：該電池工作時，下列說法正確的是A．負載通過0.04mol電子時，有0.224LO2參與反應B．正極區(qū)溶液的pH降低、負極區(qū)溶液的pH升高C．電池總反應為D．電子由VB2電極經負載、復合碳電極、KOH溶液回到VB2電極9．一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應如圖所示，下列說法錯誤的是①(激發(fā)態(tài))②③④A．X極發(fā)生的反應為氧化反應B．電池工作時，光能先轉化為電能，電能再轉化成化學能C．電池工作時，Y極為正極D．電池工作一段時間后，電池的電解質溶液中I—和I的濃度幾乎不變10．用Li和石墨的復合材料以及納米Fe2O3材料作電極的鋰離子電池，在循環(huán)充放電過程中可實現對磁性的可逆調控(如圖)。下列有關說法一定錯誤的是A．放電時，總反應式是6Li＋Fe2O3=3Li2O＋2FeB．該電池的電解質溶液可以是硫酸溶液C．充電時，陽極發(fā)生的是氧化反應D．充放電過程中，電池可在被磁鐵不吸引和吸引之間循環(huán)調控11．燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)使用和污染輕等特點。一種甲酸(化學式為，其中碳元素為價)燃料電池的基本結構如圖所示，兩電極區(qū)間用允許、通過的半透膜隔開。下列說法錯誤的是A．X可選用硫酸溶液B．放電時從甲池向乙池移動C．放電時的負極反應為：D．甲池消耗甲酸，則乙池至少通入標準狀況下12．研究發(fā)現，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是A．加入降低了正極反應的活化能B．電池工作時正極區(qū)溶液的pH減小C．被完全氧化時有被還原D．正極附近的溶液中會發(fā)生反應：13．利用Na2CO3和碳納米管組裝NaCO2二次電池(加下圖所示)。b電極中的碳納米管可作導體、反應物和CO2通道等。電池的總反應：3CO2+4Na2Na2CO3+C下列關于該電池的說法不正確的是A．放電時，電解液中的Na+向b電極移動B．電池組裝后，在使用前必須先充電C．用水配制該電池的電解液D．充電時，b極反應為2Na2CO3+C4e=4Na++3CO2↑14．我國科學家報道了如圖所示的可充電Na—Zn雙離子電池體系。下列說法正確的是A．充電時，a為電源正極B．充電時，Na+從正極中脫出進入溶液C．放電時，負極附近溶液的堿性增強D．放電時，正極反應式為Na0.6MnO2+xe=Na0.6xMnO2+xNa+15．中國科學院唐永炳團隊設計的新型鋁一石墨雙離子電池，工作原理如圖，其放、充電的反應為：AlLi+Cx(PF6)LiPF6+xC+Al，下列說法正確的是A．放電時鋰離子向負極移動B．充電時陽極反應為Al3e=Al3+C．該電池負極和正極的鋁均未參與電極放電D．該電池可用LiPF6水溶液做電解質溶液16．能源危機一直以來都是社會普遍的問題，國際能源期刊報道了一種正負電極均利用涉及氫氣反應的全氫電池，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A．電解質溶液中Na+通過離子交換膜向右移動B．負極的電極反應式：H22e+2OH=2H2OC．NaClO4的作用是傳導離子并參與電極反應D．右邊吸附層中發(fā)生了還原反應17．鋰空氣電池因其比能量非常高，具有廣闊應用前景。下圖是兩種不同的鋰空氣(LiO2)電池，下列分析錯誤的是A．放電時圖1中電流從a電極經電解液流回b電極B．放電時，兩種電池負極反應式均為：Lie=Li+C．轉移相同電子，兩種電池正極產物的物質的量相同D．兩種不同的鋰空氣電池比能量不同二、填空題（共4題）18．我國科學家最近發(fā)明了一種電池，電解質為、和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個電解質溶液區(qū)域，結構示意圖如下：回答下列問題：(1)電池中，Zn為_______極，B區(qū)域的電解質為_______(填“”“”或“KOH”)。(2)電池反應的離子方程式為_______。(3)陽離子交換膜為圖中的_______(填“a”或“b”)膜。19．目前，液流電池是電化學儲能領域的一個研究熱點，優(yōu)點是儲能容量大、使用壽命長。一種簡單釩液流電池的電解液存儲在儲液罐中，放電時的結構及工作原理如圖：回答下列問題：(1)放電時，導線中電子方向為_______，質子通過質子交換膜方向為______(填“從A到B”或“從B到A”)。(2)用該電池作為電源電解飽和食鹽水，電解反應的離子方程式為_____________；若欲利用電解所得產物制取含149gNaClO的消毒液用于環(huán)境消毒，理論上電解過程中至少需通過電路________mol電子。(3)若將該電池電極連接電源充電，則B極連接電源的______極，A發(fā)生的電極反應為_________。20．（1）氨氣是合成眾多含氮物質的原料，利用H2N2生物燃料電池，科學家以固氮酶為正極催化劑、氫化酶為負極催化劑，X交換膜為隔膜，在室溫條件下合成NH3的同時還獲得電能。其工作原理圖如下，則X膜為______交換膜，正極的電極反應式為______。（2）O2輔助的Al—CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應產物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負極反應式:_________，電池的正極反應式:__________，反應過程中O2的作用是___________，該電池的總反應式:____________________。21．（I）利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________溶液（填化學式），陽極電極反應式為_________________________，電解過程中Li+向__________電極遷移（填“A”或“B”）。(Ⅱ)如圖為綠色電源“二甲醚(CH3OCH3)燃料電池”的工作原理示意圖．b電極是________極。請寫出負極的電極反應方程式：__________________參考答案1．A【分析】由圖可知，該裝置為電解池，由工作時，在電極c處依次檢測到兩種氣體可知，電極c為電解池的陽極，海水中的氯離子和水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣和氧氣，電極d為陰極，鋰離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成鋰，與電極c相連的a電極為太陽能電池的正極，電極b為負極?！驹斀狻緼．由分析可知，電極c為電解池的陽極，海水中的氯離子和水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣和氧氣，由水放電的電極反應式2H2O—4e—=O2↑+4H+可知，海水中氫離子濃度增大，pH變小，故A正確；B．由分析可知，電極b為太陽能電池的負極，負極發(fā)生氧化反應，故B錯誤；C．由分析可知，電極c為電解池的陽極，海水中的氯離子和水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣和氧氣，故C錯誤；D．由分析可知，該裝置為電解池，能量轉化原理為太陽能→電能→化學能，故D錯誤；故選A。2．B【分析】根據電池總反應可知放電時K被氧化，CO2被還原，所以放電時K為負極，反應式為KSne＝K＋＋Sn，b為正極吸收CO2，反應式為3CO2+4e═2CO+C；充電時a為陰極，b為陽極釋放CO2，據此分析解答?！驹斀狻緼．充電時，K＋移向a極，則a電極為陰極，故A正確；

B．充電時，b為陽極，電極反應式為：C+2CO4e=3CO2，每轉移4mole，b電極消耗12gC，則轉移1mole，b電極質量減少3g，故B錯誤；

C．放電時，a為負極，b為正極，電子由負極流向正極，則電子由a極經過外電路流向b極，故C正確；

D．放電時K被氧化，a為負極，電極發(fā)生的電極反應為：KSne＝K＋＋Sn，故D正確；

故選：B。3．C【詳解】略4．C【分析】由圖知，CO在b側失去電子被氧化，電子從b側透過膜進入a側，水得電子轉變?yōu)闅錃?，據此回答；【詳解】A．據分析，CO在b側反應，A正確；B．光照下，水得電子生成H2和O2，O2經過透氧膜進入b側，CO在b側失去電子被氧化、在O2參與下生成二氧化碳，則該裝置實現了太陽能轉化為化學能，B正確；C．未指明處于標準狀況，當產生H233.6L時，不能計算出消耗CO的物質的量，C不正確；D．a側，水得電子轉變?yōu)闅錃?，電極反應式為：H2O+2e=H2↑+O2，D正確；答案選C。5．B【詳解】A．該裝置為原電池，電池放電時，化學能除了轉變?yōu)殡娔埽€有一部分轉化為熱能，A錯誤；B．根據圖示可知，鈣離子向b電極移動，因此a電極為負極，發(fā)生氧化反應，Ca7Sn6

—14e

=7Ca2+

+6Sn，B正確；C．b電極為原電池的負極，充電時，b電極應該接電源的正極，C錯誤；D．由于鈣的原子量大于鋰的原子量，所以單位質量的鈣離子電極放出電能低于鋰離子電池，鈣離子電池比能量比鋰離子電池要低，D錯誤；答案為：B。6．B【詳解】A.因氫元素化合價升高失電子，則為負極，這則電子是通過外電路由極流向，故錯誤；B.原電池中，陽離子向正極移動，所以由極通過固體酸電解質傳遞到極，B正確；C.根據反應為，每轉移電子，消耗標準下氫氣是，故錯誤；D.該電池為酸性電池，則正極的反應為，故D錯誤；答案選B。7．A【詳解】A．由圖可知：充電時，Bi電極上，Bi失電子生成BiOCl，該反應式為Bi+Cl+H2O3e=BiOCl+2H+，選項所給為充電的陽極反應，故A錯誤；B．放電時，Bi為正極，BiOCl得電子發(fā)生還原反應，每生成1molBi轉移3mol電子，而負極上Na3Ti2(PO4)3轉化為Ti2(PO4)3失去2mol電子，由電子守恒可知每生成1molB，消耗1.5molNa3Ti2(PO4)3，故B正確；

C．由圖可知：充電時，Bi電極上，Bi失電子生成BiOCl，該反應式為Bi+Cl+H2O3e=BiOCl+2H+，則Bi為陽極，所以a為電源正極，故C錯誤；D．由圖可知：陽極反應為Bi+Cl+H2O3e=BiOCl+2H+，電解時有H+生成，故電解質溶液pH減小，故D正確；故答案：A。8．C【分析】根據圖示的電池結構，左側VB2失電子生成VO和B(OH)，反應的電極方程式如題干所示，右側空氣中的氧氣得電子生成OH，反應的電極方程式為O2+4e+2H2O=4OH，電池的總反應方程式為4VB2+11O2+20OH+6H2O=8B(OH)+4VO?！驹斀狻緼．負載通過0.04mol電子時，有0.01molO2參與反應，即標況下的體積為0.224L，未給定氣體狀態(tài)，A說法錯誤；B．正極區(qū)生成氫氧根離子，溶液的pH升高、負極區(qū)消耗氫氧根離子，溶液的pH減小，B說法錯誤；C．分析可知，電池總反應為4VB2+11O2+20OH+6H2O=8B(OH)+4VO，C說法正確；D．電子由VB2電極經負載流向復合碳電極，溶液中不能傳遞電子，D說法錯誤；答案為C。9．B【分析】由電子的移動方向可知，電極X為太陽能電池的負極，在太陽光的作用下，在負極轉化為，在負極上失去電子發(fā)生氧化反應生成；電極Y為正極，離子在正極得到電子發(fā)生還原反應生成I—離子，正極放電生成的I—離子與負極放電生成的又發(fā)生反應生成離子和，則電池工作時，光能先轉化為化學能，化學能再轉化成電能，實質上是光能轉化為電能，電池中所有化學物質理論上都沒有被損耗?！驹斀狻緼．由分析可知，電極X為太陽能電池的負極，在負極上失去電子發(fā)生氧化反應生成，故A正確；B．由分析可知，電池工作時，光能先轉化為化學能，化學能再轉化成電能，故B錯誤；C．由分析可知，電池工作時，Y極為正極，故C正確；D．由分析可知，電池工作時，光能先轉化為化學能，化學能再轉化成電能，實質上是光能轉化為電能，電池中所有化學物質理論上都沒有被損耗，則電池工作一段時間后，電池的電解質溶液中I—和I的濃度幾乎不變，故D正確；故選B。10．B【分析】由圖可知該電池充放電時的反應為：6Li+Fe2O33Li2O+2Fe，則放電時負極反應式為Lie═Li+，正極反應式為Fe2O3+6Li++6e═3Li2O+2Fe，充電時，陽極、陰極電極反應式與正極、負極電極反應式正好相反，據此分析解答?！驹斀狻緼．由圖可知，該電池充放電時的反應為：6Li+Fe2O33Li2O+2Fe，故A正確；B．金屬鋰可以和酸發(fā)生反應，不能用硫酸做電解質，故B錯誤；C．充電時，陽極與正極相反，電極反應式為2Fe+3Li2O6e=Fe2O3+6Li+，為氧化反應，故C正確；D．充電時，Fe作為陽極失電子，電池逐漸擺脫磁鐵吸引，放電時又生成鐵，電池被磁鐵吸引，故D正確；故選B。11．C【分析】根據中碳元素為價，中碳元素為+4價，所以發(fā)生氧化反應，為燃料電池的負極，乙池中的Fe3+變成Fe2+，所以發(fā)生還原反應，為燃料電池的正極，以此分析解答本題?！驹斀狻緼．由圖可知：乙池中發(fā)生的反應為：Fe3++e=Fe2+,4H++4Fe2++O2=4Fe3++2H2O，是Fe2+在酸性條件下被O2氧化，出來的是K2SO4，所以X可選用硫酸溶液，故A正確；B．根據分析可知：甲池為燃料電池的負極，乙池為燃料電池的正極，放電時陽離子由負極移向正極，所以從甲池向乙池移動，故B正確；C．根據分析可知：甲池為燃料電池的負極，放電時的負極反應為：，故C錯誤；D．根據分析可知：甲池為燃料電池的負極，放電時的負極反應為：；乙池為燃料電池的正極，放電時的正極反應為：Fe3++e=Fe2+,4H++4Fe2++O2=4Fe3++2H2O，根據得失電子守恒，甲池消耗甲酸，轉移1mol電子，則乙池至少需要通入標準狀況下O2的體積V==,故D正確；故答案：C。12．B【分析】乙醇燃料電池中，通入乙醇的為負極，電極反應式為CH3CH2OH+3H2O12e=2CO2+12H+，通入氧氣的一極為正極，由工作原理圖可知，正極發(fā)生反應HNO3+3e+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，二者加合可得O2+4e+4H+=2H2O，則HNO3在正極起催化作用，據此分析解答?！驹斀狻緼．由分析知，HNO3在正極起催化作用，作催化劑，則加入HNO3降低了正極反應的活化能，故A正確；B．電池工作時正極區(qū)的總反應為O2+4e+4H+=2H2O，則溶液中氫離子濃度減小，pH增大，故B錯誤；C．根據得失電子守恒可知，1molCH3CH2OH被完全氧化時，轉移12mol電子，則有3molO2被還原，故C正確；D．由分析知，正極附近會發(fā)生反應，HNO3+3e+3H+=NO↑+2H2O，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，故D正確；故選B。13．C【分析】電池的總反應：3CO2+4Na2Na2CO3+C，放電時，Al復合電極做負極，失電子，碳納米管做正極，得電子；充電時Al復合電極做陰極，得電子，碳納米管做陽極，失電子?！驹斀狻緼．放電時，電解液中的陽離子向正極移動，所以Na+向b電極移動，A正確；B．電池組裝后，Al復合電極無Na單質，不能直接放電，所以在使用前必須先充電，B正確；C．電池使用過程中有很活潑的鈉單質存在，會與水劇烈反應，所以不可用水配制該電池的電解液，C錯誤；D．總反應為：3CO2+4Na2Na2CO3+C，充電時，b極為陽極，所以電極反應為2Na2CO3+C4e=4Na++3CO2↑，D正確；答案選C。14．B【分析】根據圖象信息可知，放電時，Zn失電子，與氫氧根離子反應生成[Zn(OH)4]2，作負極；正極上，Mn化合價降低，得電子，由Na0.6xMnO2變?yōu)镹a0.6MnO2；做電解池時與原電池相反，[Zn(OH)4]2得電子生成Zn，則a極為負極。【詳解】A．由分析可知，充電時，a為電源負極，A說法錯誤；B．充電時為電解池，此時的陽極(即放電時的正極)電極反應式為：Na0.6MnO2+xe=Na0.6xMnO2+xNa+，Na+從電極上脫出進入溶液，B說法正確；C．放電時，負極Zn失電子，與氫氧根離子反應生成[Zn(OH)4]2，則負極附近溶液的堿性減弱，C說法錯誤；D．放電時，正極得電子，Mn的化合價降低，反應式為Na0.6xMnO2+xNa++xe=Na0.6MnO2，D說法錯誤；答案為B。15．C【分析】該電池反應為：AlLi+Cx(PF6)LiPF6+xC+Al，放電時AlLi/Al電極為負極，失電子，石墨電極為正極，得電子；放電時AlLi/Al電極為陰極，得電子，石墨電極為陽極，失電子?！驹斀狻緼．放電時陽離子向正極移動，鋰離子向正極移動，A錯誤；B．根據總反應AlLi+Cx(PF6)LiPF6+xC+Al可知充電時陽極反應為：+xCe=Cx(PF6)，B錯誤；C．該電池負極和正極的鋁均未參與電極放電，化合價始終為0，C正確；D．因為AlLi合金中的Li常溫下會與水反應，該電池不可用LiPF6水溶液做電解質溶液，D錯誤；答案選C?！军c睛】AlLi合金是鋁單質和鋰單質混合在一起的物質。16．C【分析】根據圖中電子轉移方向，可以判斷出電池左側為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為H22e+2OH=2H2O，電池右側為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為2H++2e=H2↑?！驹斀狻緼．電解質溶液中，Na+通過離子交換膜向正極移動，即向右移動，A正確；B．電池左側為負極，電極反應式為H22e+2OH=2H2O，B正確；C．經分析，NaClO4不參與電極反應，C錯誤；D．右邊吸附層得到電子，發(fā)生還原反應，D正確；故選C。17．C【分析】根據化合價的變化判斷電池的正負極，根據化合價的升降、電荷守恒及電解液進行書寫電極反應?！驹斀狻緼．放電時，根據圖1右側充入的氧氣判斷，b為正極，a為負極，則電流從a電極經電解液流回b電極，故A正確；B．放電時，圖1和圖2中負極都為Li，根據電解質液傳導離子判斷，傳導離子為鋰離子，故電極反應為：Lie=Li+，故B正確；C．圖1中正極反應為：O2+2e+2Li+=Li2O2，圖2中正極反應為：O2+4e+2H2O=4OH，根據電子數相同判斷正極產物的物質的量不同，故C不正確；D．比能量是指電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，根據正極氧氣的化合價變化不同判斷比能量不同，故D正確；故答案選C?！军c睛】18．負a【詳解】(1)根據圖示可知，Zn失去電子變成，與溶液中的結合形成，所以Zn電極為負極；A區(qū)域的電解質為KOH，B區(qū)域的電解質為，C區(qū)域的電解質為，故答案為：負；；(2)負極的電極反應式為，正極的電極反應式為，總反應的離子方程式為，故答案為：；(3)A區(qū)域中，發(fā)生反應變?yōu)?，為了維持溶液呈電中性，多余的通過離子交換膜進入B區(qū)域，因此a膜為陽離子交換膜，故答案為：a。19．從B到A；從B到A2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑4負VO2＋－e－＋H2O＝VO＋2H＋【分析】放電時，A極室VO→VO2＋，V元素化合價降低，發(fā)生還原反應，A是正極；B極室V2＋→V3＋，V元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，B是負極；【詳解】(1)放電時，A是正極、B是負極，導線中電子方向為B到A，陽離子移向正極，質子通過質子交換膜方向為從B到A；(2)電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣、氯氣，電解反應的離子方程式為2C