化學(xué)熱點題型訓(xùn)練新型電池含解析

2021年高考化學(xué)熱點題型訓(xùn)練新型電池含解析2021年高考化學(xué)熱點題型訓(xùn)練新型電池含解析2021年高考化學(xué)熱點題型訓(xùn)練新型電池含解析新型電池1。最近報道的一種處理垃圾滲濾液并用其發(fā)電的示意圖如下.裝置工作時,下列說法不正確的是A.化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.鹽橋中K+向X極移動C。電子由X極沿導(dǎo)線流向Y極D.Y極發(fā)生的反應(yīng)為2NO3-+10e—+12H+=N2+6H2O，周圍pH增大【答案】B【詳解】根據(jù)題意，利用該裝置發(fā)電，說明該裝置為原電池裝置，根據(jù)圖象，NH3在X電極上轉(zhuǎn)化成N2,N的化合價由－3價→0價,化合價升高,根據(jù)原電池工作原理，即X電極為負極,Y電極為正極；A、該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,故A說法正確；B、根據(jù)原電池工作原理，陽離子向正極移動，即K＋向Y電極移動，故B說法錯誤；C、根據(jù)原電池的工作原理，電子從X電極經(jīng)外電路流向Y電極，故C說法正確；D、根據(jù)圖象，Y電極上NO3－→N2，化合價降低,電極反應(yīng)式為2NO3－＋12H＋＋10e－=N2＋6H2O，消耗H＋,因此pH增大，故D說法正確。2.我國最近在太陽能光電催化-化學(xué)耦合分解硫化氫研究中獲得新進展，相關(guān)裝置如圖所示.下列說法正確的是A。該制氫工藝中光能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.該裝置工作時，H+由b極區(qū)流向a極區(qū)C。a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe3++e—=Fe2+D。a極區(qū)需不斷補充含F(xiàn)e3+和Fe2+的溶液【答案】A【分析】本題考查太陽能光催化和光電催化，為解決天然氣和石油化工過程中產(chǎn)生的大量H2S資源高值化轉(zhuǎn)化(H2+S）提供了一個潛在的新途徑,是電化學(xué)的應(yīng)用，有一定的難度。解題關(guān)鍵：抓住電子流動的方向，理清發(fā)生的氧化還原反應(yīng).【解析】A、該制氫工藝中光能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；該裝置工作時，H＋由b極區(qū)放電生成氫氣，a極區(qū)流向b極區(qū)，故B錯誤；a極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子,所以a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2＋-e－═Fe3＋，故C錯誤；D、該過程涉及兩個反應(yīng)步驟,第一步利用Fe3＋/Fe2＋電對的氧化態(tài)高效捕獲H2S得到硫和還原態(tài)，所以a極區(qū)無需不斷補充含F(xiàn)e3＋和Fe2＋的溶液，故D錯誤.3。以CH4、O2、熔融Na2CO3組成的燃料電池電解制備N2O5，裝置如圖所示。下列說法正確的是A。石墨1為電池負極，Pt2為電解池陽極B。石墨2上的電極反應(yīng)為：C。陽極的電極反應(yīng)為:N2O4+2HNO3-2e—=N2O5+2H+D。每制得1molN2O5，理論上消耗標(biāo)況下2．8L的CH4【答案】C【分析】圖中左側(cè)裝置為燃料電池，石墨1：通入甲烷的一極為原電池的負極,發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4+4CO32—8e-=6CO2，石墨2：通入氧氣和CO2的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e—+2CO2=2CO32-，N2O5中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．因此應(yīng)該在左側(cè)生成N2O5,即在陽極區(qū)域生成，據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知：Pt2極陰極發(fā)生2H++2e—=H2↑的反應(yīng),Pt1極陽極為N2O4+2HNO3—2e—═2N2O5+2H+，以此解答該題。【詳解】A。根據(jù)上面分析可知石墨1為電池負極，Pt2為電解池陰極，故A錯誤；B.石墨2上的電極反應(yīng)為：O2+4e—+2CO2=2CO32—，故B錯誤；C。陽極的電極反應(yīng)為：N2O4+2HNO3—2e-═2N2O5+2H+，故C正確；D.電極反應(yīng)式：CH4+4CO32——8e—=6CO2，N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,每制得1molN2O5，理論上消耗標(biāo)況下CH4=2。8L，故D錯誤。4.高錳酸鉀在化工醫(yī)藥、水處理等很多方面有重要應(yīng)用，可以用電解法制備，裝置如下.直流電源采用乙烷-空氣的堿性燃料電池.下列說法不正確的是(已知電流效率η=×100%）A.電源負極的電極反應(yīng)式為C2H6—14e—+18OH-=2CO32—+12H2OB.該離子交換膜為陰離子交換膜C。a極為直流電源的正極D.若消耗0。02mo1，產(chǎn)生0.055mol，則【答案】B【詳解】A。電源負極上乙烷在堿性條件下失電子產(chǎn)生碳酸根離子，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為C2H6-14e—+18OH—=2CO32—+12H2O，選項A正確;B.電解池左側(cè)Pt電極的電極反應(yīng)為MnO42——e-=MnO4-，右側(cè)稀氫氧化鉀溶液變?yōu)闈鈿溲趸浫芤海覀?cè)電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH—，鉀離子通過離子交換膜進行右側(cè),故該離子交換膜為陽離子交換膜，選項B不正確；C。電解池左側(cè)Pt電極的電極反應(yīng)為MnO42--e-=MnO4—,Pt電極為陽極，則a極為直流電源的正極，選項C正確；D。O2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e—+2H2O=4OH—，若消耗0。02mo1O2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0。02mo1×4=0.08mol,根據(jù)電極反應(yīng)MnO42—-e—=MnO4—,產(chǎn)生0。055mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0。055mol，電流效率η=×100%=68.75%,選項D正確.5。我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中發(fā)生反應(yīng)：。下列說法正確的是A.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為AQ＋2H＋－2e－===H2AQB.乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S＋I3—===3I－＋S＋2H＋C。該裝置中電能轉(zhuǎn)化為光能D。H＋從甲池移向乙池【答案】B【解析】A、甲池中碳棒是正極，該電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即AQ+2H++2e—=H2AQ，A錯誤；B、在乙池中，硫化氫失電子生成硫單質(zhì)，碘單質(zhì)得電子生成I-，發(fā)生的反應(yīng)為H2S+I3-＝3I—+S↓+2H+,B正確;C、根據(jù)圖中信息知道是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,C錯誤；D、裝置的是原電池裝置，原電池中陽離子移向正極，甲池中碳棒是正極，所以氫離子從乙池移向甲池，D錯誤。6。下圖是新型鎂-鋰雙離子二次電池，下列關(guān)于該電池的說法不正確的是（）A.放電時，Li+由左向右移動B。放電時，正極的電極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4C。充電時,外加電源的正極與Y相連D.充電時，導(dǎo)線上每通過1mole—,左室溶液質(zhì)量減輕12g【答案】D【分析】放電時，左邊鎂為負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為Mg—2e—=Mg2+,右邊為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Li1—xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4，陽離子移向正極；充電時，外加電源的正極與正極相連,負極與負極相連,結(jié)合電子轉(zhuǎn)移進行計算解答?！驹斀狻緼．放電時,為原電池，原電池中陽離子移向正極，所以Li+由左向右移動，故A正確;B、放電時，右邊為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Li1﹣xFePO4+xLi++xe﹣＝LiFePO4，故B正確；C、充電時，外加電源的正極與正極相連，所以外加電源的正極與Y相連,故C正確；D、充電時，導(dǎo)線上每通過1mole﹣，左室得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Mg2++2e﹣＝Mg，但右側(cè)將有1molLi+移向左室，所以溶液質(zhì)量減輕12﹣7＝5g，故D錯誤.7.名校高考模擬題精選（1)H2是一種重要的清潔能源。2018年我國某科研團隊利用透氧膜，一步即獲得合成氨原料和合成液態(tài)燃料的原料。其工作原理如圖所示(空氣中N2與O2的物質(zhì)的量之比按4：1計)。工作過程中，膜I側(cè)所得=3，則膜I側(cè)的電極方程式為________________________。（2)根據(jù)題意完成下列問題：有學(xué)者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料。若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負極反應(yīng)式為_______________________________，電池總反應(yīng)式為________________________。(3)①利用在特定條件下用鉑電極(陽極為鉑絲）電解飽和硫酸氫鉀溶液的方法制備K2S2O8（過二硫酸鉀）。在低溫下電解液中主要含有K+、H+和離子，電流通過溶液后發(fā)生反應(yīng).陽極區(qū)電極反應(yīng)式為______________________________，X為_________交換膜(填“質(zhì)子"、“陽離子"或“陰離子”），當(dāng)電路中通過0.2mole—時,兩邊溶液質(zhì)量的變化差為_________。②甲烷燃料電池采用鉑為電極，兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)溶液為300mL1。0mol·L-1的NaOH溶液。當(dāng)O2通入量為8.96L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）且反應(yīng)完全時，所得溶液中各離子濃度由大到小的順序為_______________________________?！敬鸢浮浚?）12H2O+O2+28e—=12H2↑+14O2-（2）SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42－（3)①2HSO4--2e-=S2O82-+2H+質(zhì)子0.2g②.c（Na+）>c(HCO3—）>c（CO32-）>c（OH-)>c（H+）【分析】（1）由圖可知：在膜II測CH4中的C失去電子被氧化為CO，膜I側(cè)氧氣水得到電子，據(jù)此分析解答；（2）SO2—O2-H2SO4形成燃料電池,通O2的電極為正極發(fā)生還原反應(yīng),同SO2的電極為負極發(fā)生氧化反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)式按照先總后分的順序，先寫出總的原電池方程式，然后寫出正極的電極反應(yīng)式，用總方程式減去正極反應(yīng)式就是負極的電極反應(yīng)式。【詳解】(1）由圖可知:在膜II測CH4中的C失去電子被氧化為CO，膜I側(cè)氧氣、水得到電子,每1molO2反應(yīng)，得到4個電子，在膜I側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)為：①O2+4e—=2O2-，②H2O+2e-=H2+O2-↑,假設(shè)O2為1，則N2為4，由于在空氣中N2與O2的物質(zhì)的量之比按4：1，反應(yīng)后膜I側(cè)所得=3，則反應(yīng)后得到H2為12，即有12molH2O發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2，所以①+12×②可得膜I的總反應(yīng)式：12H2O+O2+28e-=12H2↑+14O2—；(2).原電池總方程式為2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，正極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，用總的減去正極的電極反應(yīng)式得負極電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋,

因此，本題正確答案是：SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋；2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42(3）。①電解硫酸氫鉀溶液制備過二硫酸鉀,所以說明硫元素化合價升高，即陽極為硫酸氫離子失去電子生成過二硫酸根離子，電極反應(yīng)為：2HSO4-—2e—=S2O82—+2H+;溶液為酸性，反應(yīng)生成過多的氫離子,陰極反應(yīng)為：2H++2e—=H2,所以為質(zhì)子交換膜。當(dāng)有0。2mol電子轉(zhuǎn)移時，陽極區(qū)