新高考2025版高考化學一輪復習微專題小練習專練30新型電池的開發(fā)和利用

專練30新型電池的開發(fā)和利用1.[2024·湖南卷]海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰-海水電池構造示意圖如下。下列說法錯誤的是（）A．海水起電解質溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能D．該鋰-海水電池屬于一次電池2.[2024·濟南市檢測]以硝酸鹽為離子導體的NaO2電池裝置與其某一電極M旁邊的反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．鎳電極上發(fā)生還原反應B．Na2O是該過程中的中間產(chǎn)物C．固體電解質能起到隔絕空氣的作用D．M極的電極反應為4Na＋＋O2＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2e－=4NaNO23.[2024·合肥市檢測]某科研機構研發(fā)的NO-空氣燃料電池的工作原理如圖所示，下列敘述正確的是（）A．a(chǎn)電極為電池負極B．電池工作時H＋透過質子交換膜從右向左移動C.b電極的電極反應為NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))D．當外電路中通過0.2mol電子時，a電極處消耗O21.12L4.[2024·武漢市四月調研]我國某科研團隊借助氧化還原介質RM，將Li-CO2電池的放電電壓提高至3V以上，該電池的工作原理如圖。下列說法正確的是（）A．LiFePO4電極的電勢比多孔碳電極的高B．負極反應：LiFePO4－xe－=Li1－xFePO4＋xLi＋C．RM和RM＋－COeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))均為該電池反應的催化劑D．LiFePO4電極每減重7g，就有22gCO2被固定5.試驗裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒（a′、b′）作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的潮濕試紙上同時寫字，a′端的字跡呈白色。下列結論正確的是（）A．a(chǎn)為負極B．b′端的字跡呈藍色C．電子流向為：b→b′→a′→aD．假如將a′、b′換為銅棒，與碳棒作電極時的現(xiàn)象相同6.MCFC型燃料電池可同時供應電和水蒸氣，其工作溫度為600～700℃，所用燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3。已知該電池的總反應為2H2＋O2=2H2O，下列有關該電池的說法正確的是（）A．該電池的正極反應式為4OH－＋4e－=O2↑＋2H2OB．該電池的負極反應式為H2－2e－=2H＋C．放電時OH－向負極移動D．當生成1molH2O時，轉移2mol電子7.我國科學家研制了一種新型的高比能量鋅－碘溴液流電池，其工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲存電解質溶液，提高電池的容量。下列敘述不正確的是（）A．放電時，a電極反應為I2Br－＋2e－=2I－＋Br－B．放電時，溶液中離子的數(shù)目增大C．充電時，b電極每增重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化D．充電時，a電極接外電源負極8.[2024·江蘇揚州中學月考]如圖是一種電解質溶液可以循環(huán)流淌的新型電池。下列說法正確的是（）A．PbO2電極的電極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋=Pb2＋＋2H2OB．若將Cu換成Pb，則電路中電子轉移方向不變更C．Cu電極為負極，放電過程中失去電子而被還原D.放電不會影響循環(huán)液中H2SO4與CuSO4物質的量之比9.一種新型太陽光電化學電池貯能時電解質溶液中離子在兩極發(fā)生如下圖所示的轉化。下列說法正確的是（）A．貯能時，光能轉變?yōu)殡娔蹷．貯能和放電時，電子在導線中流向相同C．貯能時，氫離子由a極區(qū)遷移至b極區(qū)D．放電時，b極發(fā)生：VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O10.[2024·河北石家莊二中月考]科學家獨創(chuàng)了一種Al－PbO2電池，電解質溶液中溶質為K2SO4、H2SO4、KOH，通過x和y兩種離子交換膜將電解質溶液隔開，形成M、R、N三個電解質溶液區(qū)域（a＞b），結構示意圖如圖所示。下列說法正確的是（）A．K＋通過x膜移向M區(qū)B．R區(qū)域的電解質濃度漸漸減小C．放電時，Al電極發(fā)生的反應為Al－3e－＋4OH－=[Al（OH）4]－D．消耗1.8gAl時N區(qū)電解質溶液質量削減18.0g11.[2024·全國乙卷]室溫鈉-硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結構如圖所示。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：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))，eq\f(1,2)Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))＋e－→Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2（1－eq\f(x,4)）e－→Na2Sx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淌的方向是a→bC．放電時正極反應為：2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD．炭化纖維素紙的作用是增加硫電極導電性能專練30新型電池的開發(fā)和利用1．B海水中含有大量的電解質，故A項正確；Li是活潑金屬，作負極，則N極是正極，正極上海水中溶解的O2、CO2等均能放電，B項錯誤；由于Li易與水反應，故玻璃陶瓷應具有良好的防水功能，同時為形成閉合的回路，也應具有傳導離子的功能，C項正確；該電池屬于一次電池，D項正確。2．D金屬鈉比鎳活潑，液態(tài)鈉為負極，鎳電極為正極，鎳電極上發(fā)生還原反應，A項正確；由圖可知，鈉最終轉化為Na2O2，Na2O是該過程中的中間產(chǎn)物，B項正確；液態(tài)鈉能和空氣中的O2、水蒸氣發(fā)生反應，故固體電解質能起到隔絕空氣的作用，C項正確；M極發(fā)生反應：NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2e－＋2Na＋=Na2O＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋O2＋Na2O=Na2O2＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，總反應為2Na＋＋O2＋2e－=Na2O2，D項錯誤。3．Ca極為正極，A項錯誤；電池工作時陽離子移向正極，H＋透過質子交換膜從左向右移動，B項錯誤；b極為負極，電極反應為NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，C項正確；由a極反應式O2＋4H＋＋4e－=2H2O，知當外電路中通過0.2mol電子時，a電極處消耗O20.05mol，但未說明是否為標準狀況，其體積不能計算，D項錯誤。4．B由圖中Li＋移動方向可知，LiFePO4電極為負極，則LiFePO4電極的電勢比多孔碳電極的低，A項錯誤；由圖中的物質轉化關系可知負極反應為LiFePO4－xe－=Li1－xFePO4＋xLi＋，B項正確；RM是該電池反應的催化劑，RM＋－COeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))為中間產(chǎn)物，C項錯誤；由CO2＋RM→RM＋－COeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、2RM＋－COeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2Li＋＋2e－=2RM＋Li2C2O4知，2molLi＋參加反應，固定2molCO2，則負極減重7g，有44gCO2被固定，D項錯誤。5．Ba′端的字跡呈白色，說明碳棒a′上發(fā)生氧化反應：Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，碳棒a′為陽極，則a為正極，A項錯誤；碳棒b′為陰極，發(fā)生還原反應：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，c（OH－）增大，石蕊變?yōu)樗{色，B項正確；電子流向：陽極a′→電源正極a→電源負極b→陰極b′，電子不通過電解質溶液，C項錯誤；假如將a′、b′換為銅棒，則陽極反應為Cu－2e－=Cu2＋、陰極反應為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，陽極端字跡不變白色，因此現(xiàn)象不同，D項錯誤。6．D該燃料電池的燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3，總反應為2H2＋O2=2H2O，負極反應式為2H2＋2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－4e－=2H2O＋2CO2，正極反應式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，故A、B均錯誤；電解質中移動的陰離子為COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，不是OH－，故C錯誤；依據(jù)負極反應式知，生成1molH2O時轉移2mol電子，故D正確。7．D本題涉及原電池正負極的推斷、電極反應式的書寫等學問，通過工作原理示意圖的分析，考查學生接受、汲取、整合化學信息的實力。新型高能電池的原理應用體現(xiàn)了科學探究與創(chuàng)新意識的學科核心素養(yǎng)。由工作原理示意圖中Zn2＋遷移的方向可推斷放電時a為正極，b為負極。放電時，a極得到電子，發(fā)生還原反應，使溶液中離子數(shù)目增大，A、B項正確；充電時，a極接外接電源的正極，D項錯誤；充電時，b極為陰極，電極反應式為Zn2＋＋2e－=Zn，每增重0.65g，轉移0.02mol電子，a極為陽極，電極反應式為2I－＋Br－－2e－=I2Br－，轉移0.02mol電子，有0.02molI－被氧化，C項正確。8．BPbO2得電子，發(fā)生還原反應，為正極，電極反應式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－=PbSO4＋2H2O，A項錯誤；若將Cu換成Pb，鉛仍作負極，則電路中電子轉移方向不變，B項正確；放電過程中銅失電子，被氧化，電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋，C項錯誤；由總反應Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知，放電時硫酸轉化為硫酸銅和硫酸鉛，則H2SO4與CuSO4物質的量之比變小，D項錯誤。9．D光照時貯能，VO2＋失電子轉化為VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，b為陽極，a為陰極，放電時b為正極，a為負極。貯能時，光能轉變?yōu)榛瘜W能，A錯誤；貯能時，電子由b極流出，放電時，電子由a極流出，在導線中流向不相同，B錯誤；貯能時，氫離子由陽極b區(qū)遷移至陰極A區(qū)，C錯誤；放電時，b極為正極，發(fā)生的電極反應為：VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，D正確。10．C由圖可知，原電池工作時，Al電極為負極，被氧化生成[Al（OH）4]－，PbO2電極為正極，發(fā)生還原反應，電解質溶液中溶質M為KOH，R為K2SO4，N為H2SO4。M區(qū)為負極區(qū)，陽離子流向正極區(qū)，故K＋通過x膜移向R區(qū)，A項錯誤；鉀離子通過x膜向R區(qū)移動，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))通過y膜向R區(qū)移動，R區(qū)域的電解質濃度漸漸增大，B項錯誤；原電池工作時，Al作負極，負極反應為Al－3e－＋4OH－=[Al（OH）4]－，C項正確；消耗1.8gAl時電路中轉移的電子物質的量為eq\f(1.8g,27g·mol－1)×3＝0.2mol，則N區(qū)有0.1molSOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))經(jīng)過y進入R區(qū)，依據(jù)負極反應式PbO2＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2e－＋4H＋=PbSO4＋2H2O，消耗0.1molSOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，同時流出0.1molSOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故相當于N區(qū)消耗了0.2molH2SO4同時生成了0.2molH2O，N區(qū)電解質溶液質量削減了0.2mol×98g·mol－1－0.2mol×18g·mol－1＝16.0g，D項錯誤。11．A由題意可知放電時硫電極得電子，硫電極為原電池正極，鈉電極為原電池負極。充