2022年高考一轮复习高三化学课时作业：第6章-综合课时4新型化学电源-Word版含答案.docx

综合课时4　新型化学电源

(时间：45分钟)
1．某燃料电池是以苯酚(C6H6O)为燃料，微生物为媒介的一种燃料电池，总反应方程式为C6H6O ＋ 7O26CO2 ＋ 3H2O。下列有关说法正确的是 (　　)。
A．苯酚在正极，发生氧化反应
B．O2在负极，发生还原反应
C．反应结束后，电解液的酸度可能略有增加
D．正极的电极反应是C6H6O ＋ 11H2O － 28e－===6CO2 ＋ 28H＋
答案　C
2．可用于电动汽车的铝­空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 (　　)。
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析　O2在以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时形成OH－，A正确；以NaOH溶液为电解液时，铝形成AlO，B 错误；以NaOH溶液为电解液时，该电池的总反应为4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，C 错误 ；原电池工作时外电路电子由负极流向正极，D 错误。
答案　A
3．(2022·南京一调)硼化钒VB2­空气电池是目前储电力量最高的电池，电池示意图如图所示，该电池工作时反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5。下列说法正确的是 (　　)。

A．电极a为电池负极
B．图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过
C．电子由VB2极经KOH溶液流向电极a
D．VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋ 11H2O
解析　依据原电池反应和氧化还原反应原理知，电极a为正极，A错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过，B错误；电子由VB2极经负载流向电极a，C错误；依据总反应和电子转移状况可知D正确。
答案　D
4．(2022·南昌模拟)Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有关该电池的下列说法中正确的是 (　　)。
A．若有1.12 L氧气参与反应，则有0.2 mol电子发生转移
B．质子由正极移向负极
C．该电池的总反应为S2－＋2O2===SO
D．正极的电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
解析　A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，D错误。
答案　C
5．如图表示一种使用惰性电极材料，以N2和H2为电极反应物、HCl­NH4Cl溶液为电解质溶液，既能供应能量，又能实现氮固定的新型燃料电池。下列说法正确的是 (　　)。

A．分别出的A物质是HCl
B．通入氮气的一极电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH
C．电池在工作一段时间后溶液的 pH 不会变化
D．放电时，通入氢气的一极电极四周溶液的 pH 增大
解析　依据图示可知，通入氢气的一极为负极，通入氮气的一极为正极，电池总反应是氢气与氮气反应生成氨气，生成的氨气会与氯化氢反应生成氯化铵，所以分别出的A物质应当是氯化铵，A选项错误；反应消耗氯化氢，生成氯化铵，所以溶液的 pH 增大，C选项错误；放电时，通入氢气的一极氢气转变为氢离子，电极四周溶液的 pH 减小，D选项错误。
答案　B
6．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是 (　　)。
A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O
D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析　解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不行能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。
答案　C
7．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入 KOH 溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－ － 14e－===2CO＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是 (　　)。
A．通入氧气的一极为正极
B．参与反应的 O2 与C2H6的物质的量之比为 7∶2
C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降
D．放电一段时间后，正极区四周溶液的 pH 减小
解析　A项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B项，1 mol 乙烷参与反应时转移14 mol 电子，则参与反应的氧气的物质的量为＝mol ，故正确；C项，依据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH－，则 pH 增大，故错误。
答案　D
8．争辩人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 (　　)。
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析　该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；阴离子OH－向负极移动，C项错误。
答案　C
9．争辩人员最近创造了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间的含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是 (　　)。
A．正极反应：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
解析　电池的正极得电子，A项错误；阳离子Na＋向正极移动，C项错误；反应后 Ag 的化合价上升，AgCl 是氧化产物，D项错误。
答案　B
10．(2022·武汉联考)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是 (　　)。

A．放电时，LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过交换膜从左向右移动，阴极反应式为6C＋xe－＋xLi＋===LixC6
C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
解析　A项，放电时为原电池，由反应方程式中元素化合价的变化可知C元素化合价上升，发生失去电子的氧化反应；B项，充电时为电解池，阳离子移向阴极，左侧为电解池的阴极，发生反应为6C＋xe－＋xLi＋===LixC6，则Li＋由右向左移动；C项，放电时电池的负极发生氧化反应，则充电时负极应当发生还原反应，故与外接电源的负极相连；D项，放电时正极发生获得电子的还原反应。
答案　B
11．世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4 MW，是历届世博会之最。通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是 (　　)。

A．光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化
B．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极
C．电流从a流向b
D．LED中的Ga和Y都显＋3价
解析　A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项，a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显－3价，则Ga显＋3价，Y3Al5O12中Al、O分别显＋3、－2价，则Y显＋3价。
答案　D
12．(2022·皖南八校三次联考)如图为一种固体离子导体电池与潮湿KI试纸AB连接，Ag＋可以在RbAg4I5晶体中迁移，空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成I2，Ag与I2作用形成电池。下列说法中正确的是 (　　)。

A．试纸A端发生还原反应
B．Ag＋从银电极移向石墨，K＋移向A端
C．试纸B端消灭棕色
D．石墨电极上电极反应式：I2＋2e－===2I－
解析　由题意得知银被氧化，则银为原电池负极，石墨为正极；A为电解池阳极，B为阴极。A项错误，试纸A端应发生氧化反应；B项错误，K＋向B端移动；C项错误，由于I－在试纸A端放电生成I2，消灭棕色；D项正确，石墨电极(正极)是单质碘发生还原反应。
答案　D
13．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供应飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
充电时，阳极的电极反应式为______________________；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开头为飞船供电，此时负极四周溶液的碱性________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为________________________。
(3)若用上述应急电池电解200 mL含有0.1 mol·L－1 NaCl和0.1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液(电极均为惰性电极)，当消耗1.3 g锌时，阳极产生的气体为________(填化学式)，溶液的pH＝________(假设电解前后溶液的体积不变)。
解析　(3)阳极上阴离子放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；1.3 g Zn转移电子：×2＝0.04 mol，阴极只有Cu2＋放电，故消耗n(OH－)＝0.04 mol－0.2 L×0.1 mol·L－1＝0.02 mol，即产生n(H＋)＝0.02 mol，c(H＋)＝mol·L－1＝0.1 mol·L－1，即pH为1。
答案　(1)太阳　电　Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　减小
(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
(3)Cl2、O2(少答不行)　1
14．(2022·海南卷，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质
LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。
(填字母)
(2)电池正极反应式为_____________________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，缘由是______________________________________________________。
(4)MnO2 可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为___________________________________________________________。
K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为_______________________________________________________________。
解析　由 Li＋ 的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2，a为负极，其电极反应为：Li － e－===Li＋，电流由b流向a。由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
答案　(1)b　a
(2)Li＋ ＋ MnO2＋e－===LiMnO2
(3)否　锂能与水发生反应
(4)3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1
15．(Ⅰ)21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。新研制的某汽油燃料电池的工作原理为：一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，掺杂了Y2O3 的ZrO2晶体作电解质，它在高温下传导O2－离子，填写下列空白。
(1)汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃料产生动力的能量转化率________(填“高”或“低”)。
(2)若用丁烷(C4H10)代表汽油，则该燃料电池总反应的化学方程式为__________________________________________________________。
(3)该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全，产生的________可能堵塞气体通道。
(Ⅱ)古代铁器(埋藏在地下)在严峻缺氧的环境中，仍旧锈蚀严峻(电化学腐蚀)。缘由是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌，能供应正极反应的催化剂，可将土壤中的SO还原为S2－，该反应放出的能量供应细菌生长、繁殖之需。
(1)写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式：
_______________________________________________________________。
(2)文物出土前，铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式)
_______________________________________________________________。
解析　(Ⅱ)(1)在无氧的条件下，正极SO发生还原反应生成S2－：SO＋4H2O＋8e－===S2－＋8OH－；(2)负极铁发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，生成的
Fe2＋再和S2－和 OH－ 反应生成FeS和Fe(OH)2。
答案　(Ⅰ)(1)高　(2)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O　(3)炭
(Ⅱ)(1)SO＋8e－＋4H2O===S2－＋8OH－
(2)Fe(OH)2，FeS