【創(chuàng)新設計】2021高考化學總復習(江西版)作業(yè)本：熱點回頭專練6-新型化學電源專項突破

熱點回頭專練6新型化學電源專項突破1．世博會中國館、主題館等建筑使用光伏并網(wǎng)發(fā)電，總功率達4MW，是歷屆世博會之最。通過并網(wǎng)，上海市使用半導體照明(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，化學式：Y3Al5O12)芯片封裝在一起做成的。下列有關敘述正確的是 ()。A．光伏電池實現(xiàn)了太陽能和電能的相互轉化B．圖中N型半導體為正極，P型半導體為負極C．電流從a流向bD．LED中的Ga和Y都顯＋3價解析A項，光伏電池將光能(太陽能)直接轉變?yōu)殡娔埽娔芪崔D化為太陽能；B項，電池內(nèi)部，正電荷向正極移動，負電荷向負極移動，故N型半導體為負極，P型半導體為正極；C項，a為負極，b為正極，電流從b流向a；D項，GaN中N顯－3價，則Ga顯＋3價，Y3Al5O12中Al、O分別顯＋3、－2價，則Y顯＋3價。答案D2．全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲能電池，工作原理如圖所示，a、b均為惰性電極，放電時左槽溶液顏色由黃色變?yōu)樗{色。下列敘述正確的是()。A．充電時右槽溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色B．放電時，b極發(fā)生還原反應C．充電過程中，a極的反應式為：VO2＋＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OD．電池的總反應可表示為：VO2＋＋V2＋＋2H＋eq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))VO2＋＋V3＋＋H2O解析該電池為可充電電池，放電時為原電池，充電時為電解池。依據(jù)顏色變化，推斷放電時的電極反應，進而推斷正、負極。左槽(a)顏色由黃色變藍色，說明發(fā)生反應VO2＋→VO2＋，＋5價的V得電子生成＋4價V，即VO2＋＋e－=VO2＋，發(fā)生還原反應，a電極為正極。則b電極為負極，發(fā)生氧化反應，即V2＋－e－=V3＋。A項，充電時右槽反應即放電時右槽反應的逆反應，即V3＋＋e－=V2＋，顏色由綠色變?yōu)樽仙?，錯誤；B項，由上分析，放電時，b極為負極，發(fā)生氧化反應，錯誤；C項，充電時a極反應，即放電時的逆反應，即VO2＋＋H2O－e－=VO2＋＋2H＋，錯誤。答案D3．磷酸燃料電池是目前較為成熟的燃料電池，其基本組成和反應原理如下：下列說法不正確的是 ()。A．在改質(zhì)器中主要發(fā)生的反應為CxHy＋xH2Oeq\o(→,\s\up10(800℃))xCO＋(x＋eq\f(y,2))H2B．移位反應器中CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＞0，溫度越高，CO轉化速率越大C．負極排出的氣體主要是CO2D．該電池正極的電極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O解析由題圖可知，CxHy和H2O通過改質(zhì)器后，生成CO和H2，A正確；觸媒在合適溫度下活性最強，高于或低于合適溫度，催化活性都會降低或消逝，B錯誤；由圖看出C、D兩項正確。答案B4．某新型電池，以NaBH4(B的化合價為＋3價)和H2O2作原料，該電池可用作深水勘探等無空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()。A．電池工作時Na＋從b極區(qū)移向a極區(qū)B．每消耗3molH2O2，轉移3mole－C．b極上的電極反應式為：H2O2＋2e－＋2H＋=2H2OD．a(chǎn)極上的電極反應式為：BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O解析該電池工作時，a電極反應式為BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O；b電極反應式為4H2O2＋8e－=8OH－；隨著不斷放電，a極負電荷削減，b極負電荷增多，故Na＋從a極區(qū)移向b極區(qū)；每消耗3molH2O2轉移6mole－，故A、B、C錯誤，D正確。答案D5．一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為：CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋。下列有關說法正確的是 ()。A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H＋向負極移動B．若有0.4mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C．電池反應的化學方程式為：CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正極上發(fā)生的反應為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析原電池內(nèi)陽離子向正極移動，A項錯誤；酸性溶液中，正極電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，D項錯誤，轉移0.4mol電子時，消耗O20.1mol，即標準狀況下為2.24L，B項錯誤；正極反應式與負極反應式相加可得電池反應為CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2O，C正確。答案C6．鎂燃料電池作為一種高能化學電源，具有良好的應用前景。如圖是鎂－空氣燃料電池工作原理示意圖。下列有關該電池的說法正確的是 ()。A．該電池Mg做負極，發(fā)生還原反應B．該電池的正極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電池工作時，電子通過導線由碳電極流向Mg電極D．當電路中通過0.2mol電子時，消耗的O2體積為1.12L解析該電池Mg做負極，工作時發(fā)生氧化反應，A項錯；在電池正極上O2得電子被還原為OH－，B項正確；電池工作時，外電路中電子由負極流向碳電極(正極)，C項錯；D項，沒有給出氧氣所處狀態(tài)，無法確定其體積。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：電池總反應為C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O。下列對該電池的說法正確的是 ()。A．b極為電池的負極B．電池工作時電子由b極沿導線經(jīng)燈泡再到a極C．當1mol乙醇被氧化轉移6NA個電子D．電池正極的電極反應為4H＋＋O2＋4e－=2H2O解析本題考查燃料電池，考查考生對燃料電池的把握狀況。難度中等。A項，b極通入氧氣，發(fā)生還原反應，為燃料電池正極；B項，b極為正極，故電子流向由a極沿導線經(jīng)燈泡再到b極；C項，1mol乙醇被氧化轉移12NA個電子；D項，正極O2得電子生成H2O，故正極反應式為4H＋＋O2＋4e－=2H2O。答案D8．(2021·皖南八校三次聯(lián)考)如圖為一種固體離子導體電池與潮濕KI試紙AB連接，Ag＋可以在RbAg4I5晶體中遷移，空氣中氧氣透過聚四氟乙烯膜與AlI3反應生成I2，Ag與I2作用形成電池。下列說法中正確的是 ()。A．試紙A端發(fā)生還原反應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式：I2＋2e－=2I－解析由題意得知銀被氧化，則銀為原電池負極，石墨為正極；A為電解池陽極，B為陰極。A項錯誤，試紙A端應發(fā)生氧化反應；B項錯誤，K＋向B端移動；C項錯誤，由于I－在試紙A端放電生成I2，消滅棕色；D項正確，石墨電極(正極)是單質(zhì)碘發(fā)生還原反應。答案D9．“神舟九號”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應急電池。(1)飛船在光照區(qū)運行時，太陽能電池帆板將________能轉化為________能，除供應飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲存起來。其工作原理為Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充電時，陽極的電極反應式為______________________；當飛船運行到地影區(qū)時，鎘鎳蓄電池開頭為飛船供電，此時負極四周溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)緊急狀況下，應急電池會自動啟動，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))2Ag＋Zn(OH)2，其負極的電極反應式為________________________。(3)若用上述應急電池電解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)，當消耗1.3g鋅時，陽極產(chǎn)生的氣體為________(填化學式)，溶液的pH＝________(假設電解前后溶液的體積不變)。解析(1)陽極是失電子發(fā)生氧化反應的一極，Ni(OH)2為陽極；放電時負極反應為Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，故溶液堿性減小。(3)陽極上陰離子放電：2Cl－－2e－=Cl2↑，4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；1.3gZn轉移電子：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．中國科學院長春應用化學爭辯所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電池。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。(1)該電池工作時，c口通入的物質(zhì)為________；該電池負極的電極反應式為________________。(2)工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應生成CO2時，有________NA個電子轉移。(3)若該電池通入O2的量為1L(標準狀況)，且反應完全，則用此電池來電解NaCl溶液(惰性電極)，最多能產(chǎn)生Cl2的體積為________L(標準狀況)。答案(1)O2CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋(2)1.2(3)211．(2022·海南化學，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。某爭辯小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解試驗，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為________、________。(2)閉合K開關后，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方程式為___________________________________。(3)若每個電池甲烷通入量為1L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為________(法拉第常數(shù)F＝9.65×104C·mol－1，列式計算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為________L(標準狀況)。解析(1)甲烷燃料電池的總反應方程式為：CH4＋2O2＋2OH－=CO32－＋3H2O，正極反應式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，負極反應式由總反應式減去正極反應式即可得到；(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，題中雖有兩個燃料電池，但電子的轉移只能用一個電池的甲烷量計算，可依據(jù)CH4～8e－～4Cl2計算出標準狀況下產(chǎn)生氯氣的體積為4L。答案(1)2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O(2)H22NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)eq\f(1L,22.4L·mol－1)×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C412．(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)直接做燃料，其工作原理如圖所示。①電池總反應為_________________________________________________。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，則陽極產(chǎn)生氣體標準狀況下體積為________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。在該電極上同時還引入CO2的目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________。②電解過程中，生成N2O5的電極反應方程式為__________________________________________________________________________________________。解析本題考查電化學學問，考查考生對電化學學問的把握狀況及原電池、電解池學問的綜合分析力量。難度較大。(1)一氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量1∶1混合，再與氧氣反應生成二氧化碳和水。電解硝酸銀溶液陰極反應為Ag＋＋e－=Ag，陽極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，生成21.6g銀時轉移0.2mol電子，依據(jù)電子守恒可知，陽極生成氧氣0.05mol，其在標準狀況下的體積為1.12L。生成氫離子0.2mol，氫