【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】（四川專用）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 特色訓(xùn)練5 新型電池的開(kāi)發(fā)與利用（含解析）

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1、 特色訓(xùn)練5　新型電池的開(kāi)發(fā)與利用 1．(2013成都名校聯(lián)考)Harbermann等設(shè)計(jì)出利用Desulfovibrio desulfurcan菌種生成的硫化物作為介體的微生物燃料電池，電池內(nèi)部有質(zhì)子通過(guò)，該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護(hù)可連續(xù)運(yùn)行5年。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中正確的是 (　　)。 A．若有1.12 L氧氣參與反應(yīng)，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移 B．質(zhì)子由正極移向負(fù)極 C．該電池的總反應(yīng)為S2－＋2O2===SO D．正極的電極反應(yīng)式為2

2、O2＋8e－＋4H2O===8OH－ 解析　A項(xiàng)沒(méi)有注明標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯(cuò)誤；質(zhì)子應(yīng)由負(fù)極移向正極，B錯(cuò)誤；正極的電極反應(yīng)式為2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，D錯(cuò)誤。 答案　C 2．以氨作為燃料的固體氧化物(含有O2－)燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高的特點(diǎn)，另外氨氣含氫量高，不含碳，易液化，方便運(yùn)輸和貯存，是很好的氫源載體。其工作原理如圖所示，下列關(guān)于氨固體氧化物燃料電池的說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為4NH3＋5O2===4NO＋6H2O B．固體氧

3、化物作為電池工作的電解質(zhì)，其作用是讓電子在電池內(nèi)移動(dòng) C．電池工作時(shí)，在接觸面上發(fā)生的電極反應(yīng)為2NH3＋3O2－－6e－===N2＋ 3H2O D．外電路的電流方向?yàn)閺碾姌Oa流向電極b 解析　A項(xiàng)，電池的總反應(yīng)為4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，錯(cuò)；B項(xiàng)，電子在外線路中移動(dòng)，在電池內(nèi)部進(jìn)行定向移動(dòng)的是離子，錯(cuò)；C項(xiàng)，電極a為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O，正確；D項(xiàng)，a是負(fù)極，b是正極，外電路中的電流方向應(yīng)該是從b流向a，錯(cuò)。 答案　C 3．可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)

4、極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極 解析　無(wú)論是NaOH溶液還是NaCl溶液，在正極上都是O2得到電子被還原結(jié)合H2O生成OH－，A正確；生成的Al(OH)3是兩性氫氧化物，在堿溶液中發(fā)生反應(yīng)生成[Al(OH)4]－，B錯(cuò)誤；生成的Al(OH)3與NaOH反

5、應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，消耗電解質(zhì)中的NaOH，使電解液pH降低，C錯(cuò)誤；原電池中，電子在外電路從負(fù)極流向正極，D錯(cuò)誤。 答案　A 4．(2013川東四市聯(lián)考)高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是 (　　)。 A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe(O

6、H)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng) 解析　由電池總反應(yīng)式看出，放電時(shí)Zn失電子，應(yīng)參與負(fù)極反應(yīng)，A項(xiàng)正確；充電時(shí)，F(xiàn)e(OH)3→K2FeO4，F(xiàn)e的化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極應(yīng)有1 mol K2FeO4被還原，C錯(cuò)；放電時(shí)，正極附近有KOH生成，D正確。 答案　C 5．大運(yùn)會(huì)期間，深圳新能源汽車(chē)上有一種質(zhì)子交換膜燃料電池，其工作原理如下圖所示，下列敘述正確的是

7、 (　　)。 A．通入氧氣的電極發(fā)生氧化反應(yīng) B．通入氫氣的電極為正極 C．總反應(yīng)式為O2＋2H22H2O D．正極的電極反應(yīng)式為：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析　質(zhì)子交換膜燃料電池中，H2作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋；O2作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O；燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，總反應(yīng)式不能寫(xiě)“點(diǎn)燃”條件。 答案　D 6．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＋xH2O

8、xCO＋(x＋)H2 B．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CO2 D．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)降低或消失，B錯(cuò)誤；由圖看出C、D兩項(xiàng)正確。 答案　B 7．鋰離子電池已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的可充電電池。某種鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其中兩極區(qū)間的隔膜只允許Li＋通過(guò)。電池充電時(shí)的總反應(yīng)化學(xué)方程式為： LiCoO2=

9、==Li1－xCoO2＋xLi。關(guān)于該電池的推論錯(cuò)誤的是 (　　)。 A．放電時(shí)，Li＋主要從負(fù)極區(qū)通過(guò)隔膜移向正極區(qū) B．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)xLi－xe－===xLi＋ C．充電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．充電時(shí)，負(fù)極(C)上鋰元素被氧化 解析　由題知放電時(shí)的反應(yīng)為：Li1－xCoO2＋xLi===LiCoO2，則正極反應(yīng)為：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，負(fù)極反應(yīng)為：xLi－xe－===xLi＋，Li＋主要從負(fù)極區(qū)通過(guò)隔膜移向正極區(qū)，A、B正確；充電過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，C正確；充電時(shí)負(fù)極(C)接的是外接電源的負(fù)極，此時(shí)C為陰極，電極反應(yīng)應(yīng)

10、該是xLi＋＋xe－===xLi，鋰元素被還原，D錯(cuò)誤。 答案　D 8．熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。 試回答下列問(wèn)題： (1)該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________； (2)正極電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________

11、______________________________。 (3)為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是________，它來(lái)自______________________________________________________________。 (4)某學(xué)生想用該燃料電池和如圖所示裝置來(lái)電解飽和食鹽水： ①寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式_______________________________________。 ②將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在該裝置附近，發(fā)現(xiàn)試紙變藍(lán)，待一段時(shí)間后又發(fā)現(xiàn)藍(lán)色褪去，這是

12、因?yàn)檫^(guò)量的Cl2將生成的I2氧化。若反應(yīng)的Cl2和I2的物質(zhì)的量之比為5∶1，且生成兩種酸。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________________。 ③若電解后得到200 mL 3.25 molL－1 NaOH溶液，則消耗C4H10的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為_(kāi)_______mL。 答案　(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (2)13O2＋26CO2＋52e－===26CO (3)CO2　負(fù)極產(chǎn)物 (4)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ ②5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10HCl＋2HIO3?、?60 5