【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021屆高考化學(xué)(廣東專用)一輪總復(fù)習(xí)限時(shí)訓(xùn)練：熱點(diǎn)回頭專練8-新型化學(xué)電源專項(xiàng)突破

熱點(diǎn)回頭專練8新型化學(xué)電源專項(xiàng)突破1．世博會(huì)中國(guó)館、主題館等建筑使用光伏并網(wǎng)發(fā)電，總功率達(dá)4MW，是歷屆世博會(huì)之最。通過(guò)并網(wǎng)，上海市使用半導(dǎo)體照明(LED)。已知發(fā)出白光的LED是由氮化鎵(GaN)芯片與釔鋁石榴石(YAG，化學(xué)式：Y3Al5O12)芯片封裝在一起做成的。下列有關(guān)敘述正確的是()。A．光伏電池實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能和電能的相互轉(zhuǎn)化B．圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負(fù)極C．電流從a流向bD．LED中的Ga和Y都顯＋3價(jià)解析A項(xiàng)，光伏電池將光能(太陽(yáng)能)直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而電能未轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能；B項(xiàng)，電池內(nèi)部，正電荷向正極移動(dòng)，負(fù)電荷向負(fù)極移動(dòng)，故N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極；C項(xiàng)，a為負(fù)極，b為正極，電流從b流向a；D項(xiàng)，GaN中N顯－3價(jià)，則Ga顯＋3價(jià)，Y3Al5O12中Al、O分別顯＋3、－2價(jià)，則Y顯＋3價(jià)。答案D2．全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池，工作原理如圖所示，a、b均為惰性電極，放電時(shí)左槽溶液顏色由黃色變?yōu)樗{(lán)色。下列敘述正確的是()。A．充電時(shí)右槽溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色B．放電時(shí)，b極發(fā)生還原反應(yīng)C．充電過(guò)程中，a極的反應(yīng)式為：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－VO2＋＋H2OD．電池的總反應(yīng)可表示為：VOeq\o\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋eq\o(,\s\up7(放電),\s\do8(充電))VO2＋＋V3＋＋H2O解析該電池為可充電電池，放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池。依據(jù)顏色變化，推斷放電時(shí)的電極反應(yīng)，進(jìn)而推斷正、負(fù)極。左槽(a)顏色由黃色變藍(lán)色，說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)VOeq\o\al(＋,2)→VO2＋，＋5價(jià)的V得電子生成＋4價(jià)V，即VOeq\o\al(＋,2)＋e－VO2＋，發(fā)生還原反應(yīng)，a電極為正極。則b電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，即V2＋－e－V3＋。A項(xiàng)，充電時(shí)右槽反應(yīng)即放電時(shí)右槽反應(yīng)的逆反應(yīng)，即V3＋＋e－V2＋，顏色由綠色變?yōu)樽仙e(cuò)誤；B項(xiàng)，由上分析，放電時(shí)，b極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電時(shí)a極反應(yīng)，即放電時(shí)的逆反應(yīng)，即VO2＋＋H2O－e－VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，錯(cuò)誤。答案D3．磷酸燃料電池是目前較為成熟的燃料電池，其基本組成和反應(yīng)原理如下：下列說(shuō)法不正確的是()。A．在改質(zhì)器中主要發(fā)生的反應(yīng)為CxHy＋xH2Oeq\o(,\s\up7(800℃))xCO＋(x＋eq\f(y,2))H2B．移位反應(yīng)器中CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＞0，溫度越高，CO轉(zhuǎn)化速率越大C．負(fù)極排出的氣體主要是CO2D．該電池正極的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－2H2O解析由題圖可知，CxHy和H2O通過(guò)改質(zhì)器后，生成CO和H2，A正確；觸媒在合適溫度下活性最強(qiáng)，高于或低于合適溫度，催化活性都會(huì)降低或消逝，B錯(cuò)誤；由圖看出C、D兩項(xiàng)正確。答案B4．(2021·江蘇化學(xué)，9)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()。A．Mg電極是該電池的正極B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．石墨電極四周溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正極移動(dòng)解析Mg-H2O2-海水電池，活潑金屬(Mg)作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Mg－2e－Mg2＋，H2O2在正極(石墨電極)發(fā)生還原反應(yīng)：H2O2＋2e－2OH－(由于電解質(zhì)為中性溶液，則生成OH－)，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。由于負(fù)極陽(yáng)離子(Mg2＋)增多，則Cl－向負(fù)極移動(dòng)以平衡電荷，D錯(cuò)誤。答案C5．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH－4e－＋H2OCH3COOH＋4H＋。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()。A．檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋向負(fù)極移動(dòng)B．若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48L氧氣C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OH＋O2CH3COOH＋H2OD．正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2＋4e－＋2H2O4OH－解析原電池內(nèi)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋2H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，消耗O20.1mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極反應(yīng)式與負(fù)極反應(yīng)式相加可得電池反應(yīng)為CH3CH2OH＋O2CH3COOH＋H2O，C正確。答案C6．鎂燃料電池作為一種高能化學(xué)電源，具有良好的應(yīng)用前景。如圖是鎂空氣燃料電池工作原理示意圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()。A．該電池Mg做負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．該電池的正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－4OH－C．電池工作時(shí)，電子通過(guò)導(dǎo)線由碳電極流向Mg電極D．當(dāng)電路中通過(guò)0.2mol電子時(shí)，消耗的O2體積為1.12L解析該電池Mg做負(fù)極，工作時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)；在電池正極上O2得電子被還原為OH－，B項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極流向碳電極(正極)，C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)，沒有給出氧氣所處狀態(tài)，無(wú)法確定其體積。答案B7．一種新型乙醇電池用磺酸類質(zhì)子做溶劑，比甲醇電池效率高出32倍。電池示意圖如圖所示：電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O。下列對(duì)該電池的說(shuō)法正確的是(雙選)()。A．b極為電池的正極B．電池工作時(shí)電子由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極C．當(dāng)1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6nA個(gè)電子D．電池正極的電極反應(yīng)為4H＋＋O2＋4e－2H2O解析本題考查燃料電池，考查考生對(duì)燃料電池的把握狀況。難度中等。A項(xiàng)，b極通入氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)，為燃料電池正極；B項(xiàng)，b極為正極，故電子流向由a極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到b極；C項(xiàng)，1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移12nA個(gè)電子；D項(xiàng)，正極O2得電子生成H2O，故正極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－2H2O。答案AD8．(2021·廣東六校聯(lián)考)如圖為一種固體離子導(dǎo)體電池與潮濕KI試紙AB連接，Ag＋可以在RbAg4I5晶體中遷移，空氣中氧氣透過(guò)聚四氟乙烯膜與AlI3反應(yīng)生成I2，Ag與I2作用形成電池。下列說(shuō)法中正確的是(雙選)()。A．試紙B端發(fā)生還原反應(yīng)B．Ag＋從銀電極移向石墨，K＋移向A端C．試紙B端消滅棕色D．石墨電極上電極反應(yīng)式：I2＋2e－2I－解析由題意得知銀被氧化，則銀為原電池負(fù)極，石墨為正極；A為電解池陽(yáng)極，B為陰極。A項(xiàng)正確，試紙A端應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，B端發(fā)生還原反應(yīng)；B項(xiàng)錯(cuò)誤，K＋向B端移動(dòng)；C項(xiàng)錯(cuò)誤，由于I－在試紙A端放電生成I2，消滅棕色；D項(xiàng)正確，石墨電極(正極)是單質(zhì)碘發(fā)生還原反應(yīng)。答案AD9．“神舟九號(hào)”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽(yáng)能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應(yīng)急電池。(1)飛船在光照區(qū)運(yùn)行時(shí)，太陽(yáng)能電池帆板將________能轉(zhuǎn)化為________能，除供應(yīng)飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲(chǔ)存起來(lái)。其工作原理為Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do8(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______________________；當(dāng)飛船運(yùn)行到地影區(qū)時(shí)，鎘鎳蓄電池開頭為飛船供電，此時(shí)負(fù)極四周溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)緊急狀況下，應(yīng)急電池會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do8(充電))2Ag＋Zn(OH)2，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________________。(3)若用上述應(yīng)急電池電解200mL含有0.1mol·L－1NaCl和0.1mol·L－1CuSO4的混合溶液(電極均為惰性電極)，當(dāng)消耗1.3g鋅時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為________(填化學(xué)式)，溶液的pH＝________(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)。解析(1)陽(yáng)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，Ni(OH)2為陽(yáng)極；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Cd－2e－＋2OH－Cd(OH)2，故溶液堿性減小。(3)陽(yáng)極上陰離子放電：2Cl－－2e－===Cl2↑，4OH－－4e－O2↑＋2H2O；1.3gZn轉(zhuǎn)移電子：eq\f(1.3g,65g·mol－1)×2＝0.04mol，陰極只有Cu2＋放電，故消耗n(OH－)＝0.04mol－0.2L×0.1mol·L－1＝0.02mol，即產(chǎn)生n(H＋)＝0.02mol，c(H＋)＝eq\f(0.02,0.2)mol·L－1＝0.1mol·L－1，即pH為1。答案(1)太陽(yáng)電Ni(OH)2－e－＋OH－NiOOH＋H2O減小(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2(3)Cl2、O2(少答不行)110．中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)爭(zhēng)辯所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電池。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。(1)該電池工作時(shí)，c口通入的物質(zhì)為________；該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________。(2)工作一段時(shí)間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時(shí)，有________nA個(gè)電子轉(zhuǎn)移。(3)若該電池通入O2的量為1L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則用此電池來(lái)電解NaCl溶液(惰性電極)，最多能產(chǎn)生Cl2的體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。答案(1)O2CH3OH＋H2O－6e－CO2＋6H＋(2)1.2(3)211．(2022·海南化學(xué)，16)新型高效的甲烷燃料電池接受鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某爭(zhēng)辯小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解試驗(yàn)，如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為________、________。(2)閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為___________________________。(3)若每個(gè)電池甲烷通入量為1L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為________(法拉第常數(shù)F＝9.65×104C·mol解析(1)甲烷燃料電池的總反應(yīng)方程式為：CH4＋2O2＋2OH－COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－8OH－，負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得到；(2)由圖示可知，甲烷燃料電池中通入CH4的一極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；(3)1mol甲烷被氧化失去電子8mol，電量為8×9.65×104C，題中雖有兩個(gè)燃料電池，但電子的轉(zhuǎn)移只能用一個(gè)電池的甲烷量計(jì)算，可依據(jù)CH4～8e－～4Cl2計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氯氣的體積為4L。答案(1)2O2＋4H2O＋8e－8OH－CH4＋10OH－－8e－COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(2)H22NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)eq\f(1L,22.4L·mol－1)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C12．(1)碳酸鹽燃料電池，以肯定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣(CO、H2的體積比為1∶①電池總反應(yīng)為__________________________________。②以此電源電解足量的硝酸銀溶液，若陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為21.6g，則陽(yáng)極產(chǎn)生氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為________L。電解后溶液體積為2L，溶液的pH約為________。(2)某爭(zhēng)辯小組利用下列裝置用N2O4生產(chǎn)新型硝化劑N2O5。①現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，接受電解法制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。在該電極上同時(shí)還引入CO2的目的是______________________。②電解過(guò)程中，生成N2O5的電極反應(yīng)方程式為____________________。解析本題考查電化學(xué)學(xué)問(wèn)，考查考生對(duì)電化學(xué)學(xué)問(wèn)的把握狀況及原電池、電解池學(xué)問(wèn)的綜合分析力量。難度較大。(1)一氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量1∶1混合，再與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水。電解硝酸銀溶液陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－Ag，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH－－4e－2H2O＋O2↑，生成21.6g銀時(shí)轉(zhuǎn)移0.2mol電子，依據(jù)電子守恒可知，陽(yáng)極生成氧氣0.05mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.12L。生成氫離子0.2mol，氫離子的濃度為eq\f(0.2mol,2L)