高考化學(xué)第二輪專項(xiàng)復(fù)習(xí)專題四　選擇題專攻1　新型化學(xué)電源含答案或解析

新型化學(xué)電源1.燃料電池以CH3OH燃料電池為例，體會不同介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響。電池類型導(dǎo)電介質(zhì)反應(yīng)式酸性燃料電池H+總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極負(fù)極堿性燃料電池OH-總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32?+6H正極負(fù)極熔融碳酸鹽燃料電池CO總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極負(fù)極固態(tài)氧化物燃料電池O2-總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極負(fù)極質(zhì)子交換膜燃料電池H+總反應(yīng)：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正極負(fù)極2.新型一次電池電池類型反應(yīng)式Mg?H2O2電池總反應(yīng)：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O正極負(fù)極Mg-2e-=Mg2+鈉硫電池總反應(yīng)：2Na+xS=Na2Sx正極負(fù)極Na-e-=Na+鋰釩氧化物電池總反應(yīng)：xLi+LiV3O8=Li1+xV3O8正極xLi++LiV3O8+xe-=Li1+xV3O8負(fù)極Li-e-=Li+3.新型充電(可逆)電池電池類型反應(yīng)式高鐵電池總反應(yīng)：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH正極：

負(fù)極：

陽極：

陰極：

鋰離子電池總反應(yīng)：Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)正極：Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2負(fù)極：LixC6-xe-=xLi++C6陽極：LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+陰極：xLi++xe-+C6=LixC6鈉電池鈉硫蓄電池總反應(yīng)：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr正極：NaBr3+2e-+2Na+=3NaBr負(fù)極：2Na2S2-2e-=Na2S4+2Na+陽極：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+陰極：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2鈉離子電池總反應(yīng)：Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn正極：

負(fù)極：

陽極：NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+陰極：mNa++Cn+me-=NamCn全釩液流電池總反應(yīng)：VO2++2H++V2+V3++VO2++H2正極：

負(fù)極：

陽極：VO2++H2O-e-=VO2+陰極：V3++e-=V2+4.濃差電池濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃度”移向“低濃度”，陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。由于存在離子濃度差而產(chǎn)生電動勢的電池稱為離子濃差電池，當(dāng)兩極室離子濃度相等時放電完成。某離子濃差電池的工作原理如圖所示。回答下列問題：(1)銅電極Ⅰ為極，電極反應(yīng)式為。

(2)當(dāng)放電完成時，負(fù)極區(qū)域增加g，(假設(shè)兩側(cè)溶液的體積均為100mL)。

1.(2024·全國甲卷，12)科學(xué)家使用δ?MnO2研制了一種MnO2?Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時間后，MnO2電極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是()A.充電時，Zn2+向陽極方向遷移B.充電時，會發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2=ZnMn2O4C.放電時，正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D.放電時，Zn電極質(zhì)量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH2.(2023·遼寧，11)某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A.放電時負(fù)極質(zhì)量減小B.儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C.放電時右側(cè)H+通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D.充電總反應(yīng)：Pb+SO42?+2Fe3+=PbSO43.(2023·新課標(biāo)卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2A.放電時V2O5為正極B.放電時Zn2+由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng)：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2OD.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O4.(2023·全國乙卷，12)室溫鈉?硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉?硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：12S8+e-→12S82?，12S82?+e-→S42?，2Na++下列敘述錯誤的是()A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移B.放電時外電路電子流動的方向是a→bC.放電時正極反應(yīng)為2Na++x8S8+2e-→Na2SD.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能5.(2024·新課標(biāo)卷，12)一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示，通過CuO催化消耗血糖發(fā)電，從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)，電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì))電池工作時，下列敘述錯誤的是()A.電池總反應(yīng)為2C6H12O6+O2=2C6H12O7B.b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理論上a電極有0.4mmol電子流入D.兩電極間血液中的Na+在電場驅(qū)動下的遷移方向?yàn)閎→a6.(2019·全國卷Ⅰ，12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說法錯誤的是()A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+=2H++2MV+C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動7.(2024·河北，13)我國科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg?CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3?丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計(jì)克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。下列說法錯誤的是()A.放電時，電池總反應(yīng)為2CO2+Mg=MgC2O4B.充電時，多孔碳納米管電極與電源正極連接C.充電時，電子由Mg電極流向陽極，Mg2+向陰極遷移D.放電時，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO28.(2024·安徽，11)我國學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn?TCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極，以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯誤的是()A.標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價鍵和配位鍵B.電池總反應(yīng)為：I3?+ZnZn2++3IC.充電時，陰極被還原的Zn2+主要來自Zn?TCPPD.放電時，消耗0.65gZn，理論上轉(zhuǎn)移0.02mol電子9.(2023·山東，11改編)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法不正確的是()A.甲室Cu電極為負(fù)極B.隔膜為陽離子膜C.電池總反應(yīng)：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D.NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響10.(2023·河北，13)我國科學(xué)家發(fā)明了一種以和MnO2為電極材料的新型電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)電解質(zhì)溶液的酸堿性不同。放電時，電極材料轉(zhuǎn)化為。下列說法錯誤的是()A.充電時，b電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.充電時，外電源的正極連接b電極C.放電時，①區(qū)溶液中的SO42?D.放電時，a電極的電極反應(yīng)式為MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O

答案精析盤點(diǎn)核心知識1.O2+4e-+4H+=2H2OCH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+O2+4e-+2H2O=4OH-CH3OH-6e-+8OH-=CO32?+6HO2+4e-+2CO2=2COCH3OH-6e-+3CO32?=4CO2+2HO2+4e-=2O2-CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2OO2+4e-+4H+=2H2OCH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+2.H2O2+2H++2e-=2H2OxS+2e-=S3.FeO42?+3e-+4H2O=Fe(OH)3Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42?+4HZn(OH)2+2e-=Zn+2OH-Na1-mCoO2+me-+mNa+=NaCoO2NamCn-me-=mNa++CnVO2++2H++e-=VO2++HV2+-e-=V3+4.(1)正Cu2++2e-=Cu(2)32解析(2)當(dāng)兩側(cè)CuSO4溶液的濃度變?yōu)?mol·L-1時，放電完成，右側(cè)CuSO4增加2mol·L-1，其質(zhì)量為2mol·L-1×0.1L×160g·mol-1=32g。精練高考真題1.C[充電時該裝置為電解池，電解池中陽離子向陰極遷移，即Zn2+向陰極方向遷移，A錯誤；放電時，Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，則充電時陰極反應(yīng)為Zn2++2e-=Zn，即充電時Zn元素化合價應(yīng)降低，B錯誤；放電時，MnO2電極為正極，正極上檢測到MnOOH和少量ZnMn2O4，則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正確；放電時，Zn電極質(zhì)量減少0.65g(物質(zhì)的量為0.010mol)，電路中轉(zhuǎn)移0.020mol電子，由正極的主要反應(yīng)MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-可知，若正極上只有MnOOH生成，則生成MnOOH的物質(zhì)的量為0.020mol，但正極上還有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物質(zhì)的量小于0.020mol，D錯誤。]2.B[放電時，負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯誤；儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯誤；充電時，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42?+2Fe3+，3.C[放電時，Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發(fā)生了還原反應(yīng)，則放電時V2O5為正極，A正確；Zn為負(fù)極，放電時Zn失去電子變?yōu)閆n2+，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2+由負(fù)極向正極遷移，B正確；電池在放電時的總反應(yīng)為xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O，則在充電時的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O=xZn+V2O5+nH2O，C不正確；充電時陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O，D正確。]4.A[充電時為電解池裝置，陽離子移向陰極，Na+由硫電極遷移至鈉電極，A錯誤；放電時Na在a電極失去電子，失去的電子經(jīng)外電路流向b電極，即電子在外電路的流向?yàn)閍→b，B正確；將題給硫電極發(fā)生的反應(yīng)依次編號為①②③，由x4×①+x4×②+③可得正極的反應(yīng)式為2Na++x8S8+2e-Na2Sx，C正確；炭化纖維素紙中含有大量的炭，炭具有良好的導(dǎo)電性，可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能，D5.C[該裝置為原電池，a為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，b為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O，在負(fù)極區(qū)，葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O；電池的總反應(yīng)為2C6H12O6+O2=2C6H12O7，A正確；CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，自身被還原為Cu2O，Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO，因此，CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用，B正確；由反應(yīng)2C6H12O6+O2=2C6H12O7可知，1molC6H12O6參加反應(yīng)時轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗18mg(0.1mmol)葡萄糖時，理論上a電極有0.2mmol電子流入，C錯誤；原電池中陽離子從負(fù)極向正極遷移，故Na+遷移方向?yàn)閎→a，D正確。]6.B[相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時利用MV+和MV2+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，故A正確；左室為負(fù)極區(qū)，MV+在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，電極反應(yīng)式為MV+-e-=MV2+，放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應(yīng)生成H+和MV+，反應(yīng)的方程式為H2+2MV2+=2H++2MV+，故B錯誤；右室為正極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+，電極反應(yīng)式為MV2++e-=MV+，放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV2+，故C正確；電池工作時，氫離子(即質(zhì)子)通過交換膜由負(fù)極向正極移動，故D正確。]7.C[放電時CO2轉(zhuǎn)化為MgC2O4，碳元素化合價由+4價降低為+3價，CO2發(fā)生還原反應(yīng)，所以多孔碳納米管電極為正極，電極反應(yīng)式為Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4，Mg電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+，則放電時電池總反應(yīng)為2CO2+Mg=MgC2O4，A正確；充電時，多孔碳納米管電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，與電源正極連接，B正確；充電時，Mg電極為陰極，電子從電源負(fù)極經(jīng)外電路流向Mg電極，同時Mg2+向陰極移動，C錯誤；根據(jù)放電時的電極總反應(yīng)2CO2+Mg=MgC2O4可知，每轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上可轉(zhuǎn)化1molCO2，D正確。]8.C[由標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)中存在碳碳單鍵、碳碳雙鍵等多種共價鍵，還有由N提供孤電子對、Zn2+提供空軌道形成的配位鍵，A項(xiàng)正確；由圖可知，該新型水系鋅電池的負(fù)極是鋅，正極是超分子材料，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，則充電時，該電極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn；正極電極反應(yīng)式為I3?+2e-=3