2019年高考化學(xué) 備考百強校小題精練系列 專題28 可充電電池 燃料電池.doc

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專題28 可充電電池 燃料電池（滿分42分 時間20分鐘）姓名：_ 班級：_ 得分：_1一種微生物電池可進行多種污水凈化和海水淡化的綜合處理，該電池裝置的示意圖如圖所示，其中污水中的有機物用C6H10O5表示，海水用食鹽水代替。下列說法正確的是A b膜為陰離子交換膜B 處理后的含NO3-污水的pH降低C 負(fù)極反應(yīng)式為C6H10O5+7H2O+24e-=6CO2+24H+D 導(dǎo)線中流過lmol電子，理論上有1molCl-通過a膜【答案】D【解析】點睛：該原電池中，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則右邊裝置中電極是正極，電極反應(yīng)式為2NO3-+12H+10e-=N2+6H2O，左邊裝置電極是負(fù)極，負(fù)極上有機物失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，據(jù)此分析解答.2太陽能光電池具有可靠穩(wěn)定、壽命長、安裝維護簡便等優(yōu)點，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。氮化鎵(GaN)光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法中正確的是（ ）A 該裝置系統(tǒng)中只存在光能與電能之間的轉(zhuǎn)化B Cu電極：CO2+8H+-8e-=CH4+2H2OC 工作時，產(chǎn)生的O2、CH4體積比為11(同溫同壓)D 離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H+從左池移向右池【答案】D【解析】點睛：本題考查了原電池原理，難點是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫。本題的易錯點為C，負(fù)極氫氧根失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，2H2O4e- = O2+ 4H+，正極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+CH4+2H2O。 3鈉電池由于其快速充放電的特性受到科研工作者的重視，某鈉離子鈦基電池電池結(jié)構(gòu)如圖所示，電解質(zhì)為含鈉離子的高聚物，已知電池的反應(yīng)方程式為2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。下列關(guān)于該電池說法正確的是A 放電時電池正極為NaxCn B 放電時Na+向電極移動C 充電時陽極反應(yīng)：NaxCn-xe-=nC+xNa+ D 充電時電極與外電源正極相連【答案】D【解析】點睛：本題考查了原電池和電解池中電極反應(yīng)式的書寫和相關(guān)判斷。根據(jù)電子移動的方向正確判斷原電池的正負(fù)極是解題的關(guān)鍵。本題的易錯點為C，需要明確放電是原電池原理，充電是電解原理，充電方式是“正對正、負(fù)對負(fù)”即電池正極連接電源正極，電池負(fù)極連接電源負(fù)極，電極反應(yīng)可以看出為逆反應(yīng)。4中國科學(xué)院成功開發(fā)出一種新型鋁石墨雙離子電池，大幅提升了電池的能量密度。該電池放電時的總反應(yīng)為: AlLi+CxPF6Al+xC+Li+PF6，有關(guān)該電池說法正確的是A 充電時，PF6向陽極移動B 充電時，鋁電極質(zhì)量減少C 放電時，正極反應(yīng)式為:Al+Li+eAlLiD 放電時，電子由石墨沿導(dǎo)線流向鋁【答案】A【解析】電池充電時的總反應(yīng)化學(xué)方程式為Al+xC+Li+PF6-AlLi+CxPF6，則放電時的總反應(yīng)為AlLi+CxPF6=Al+xC+Li+PF6-，放電時AlLi被氧化，為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為AlLi-e-=Al+Li+，正極CxPF6得電子被還原，電極反應(yīng)式為CxPF6+e-=xC+PF6-，充電時，電極反應(yīng)與放電時的反應(yīng)相反。A、充電時，屬于電解池的工作原理，PF6-向陽極移動，故A正確；B、充電時，屬于電解池的工作原理，電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即Al+Li+e-=AlLi，所以鋁電極質(zhì)量增加，故B錯誤；C、放電時，屬于原電池的工作原理，正極CxPF6得電子被還原，電極反應(yīng)式為CxPF6+e-=xC+PF6-，故C錯誤； D、放電時，屬于原電池的工作原理，電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，即由鋁沿導(dǎo)線流向石墨，故D錯誤；故選A。52016年7月報道，南開大學(xué)科研團隊在“可充室溫鈉二氧化碳電池”的研究中取得突破進展，該電池放電時工作情況如圖所示。下列說法錯誤的是A 金屬Na為電池的負(fù)極B 放電時，電解液中Na向碳電極移動C 充電時，碳電極發(fā)生的反應(yīng)為：4Na4e3CO2= 2Na2CO3CD 放電時，每轉(zhuǎn)移2 mol電子，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO2 33.6 L【答案】C【解析】點睛：本題考查可充電電池的工作原理，根據(jù)放電時電子的流向確定放電時的正負(fù)極是解題的關(guān)鍵。注意：放電時的負(fù)極充電時為陰極，放電時的正極充電時為陽極，充電時陽極反應(yīng)式為放電時正極反應(yīng)式的逆過程，充電時陰極反應(yīng)式為放電時負(fù)極反應(yīng)式的逆過程。 6鉛蓄電池是目前常見的二次電池，其放電時總反應(yīng)為Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O。下列說法中正確的是A 放電時，Pb作為電池的負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)B 放電時，內(nèi)電路中的H+ 向Pb電極移動C 充電時，外接電源的負(fù)極需要與Pb電極相連D 充電時，陽極區(qū)附近溶液酸性減弱【答案】C【解析】【分析】由總方程式可知，為原電池時，Pb為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Pb+SO42-2e-=PbSO4，PbO2為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為PbO2+4H+SO42-2e-=2H2O+PbSO4，在充電時，陰極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4+2e-=Pb+SO42-，陽極反應(yīng)為PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+，放電時，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，以此解答該題?！驹斀狻俊军c睛】本題考查原電池和電解池知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和電化學(xué)知識的綜合考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握電解方程式的書寫。在原電池中，負(fù)極失去電子，元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化；正極得到電子，元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動。在電解池中，陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。7微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（ ）A HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42-的反應(yīng)為:HS-+4H2O-8e-= SO42-+9H+B 電子從b流出，經(jīng)外電路流向aC 如果將反應(yīng)物直接燃燒,能量的利用率不會變化D 若該電池電路中有0.4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.45molH+通過質(zhì)子交換膜【答案】A【解析】【分析】由圖可以知道硫酸鹽還原菌可以將有機物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以將硫氫根離子氧化成硫酸根離子，所以兩種細(xì)菌存在，就會循環(huán)把有機物氧化成CO2放出電子，負(fù)極上HS-在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42-，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是HS-+4H2O-8e-= SO42-+9H+；正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)4H+O2+4e-=2H2O，根據(jù)原電池的構(gòu)成和工作原理知識來回答。 【詳解】8一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的工作原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如圖所示。下列說法錯誤的是A 電池工作時，光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，X為電池的負(fù)極B 鍍鉑導(dǎo)電玻璃上發(fā)生氧化反應(yīng)生成I-C 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng):2Ru3+3I-2Ru2+I3-D 電池工作時，電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度基本不變【答案】B【解析】9現(xiàn)如今太陽能電池已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，現(xiàn)代四大發(fā)明之一的共享單車也用上了太陽能電池。哈羅單車前面載物籃的底座就是太陽能電池，電極材料是Li/LiCoO2，太陽能電池的原理如圖所示：下列說法不正確的是 （ ）A 陽光照射該電池時，能量轉(zhuǎn)化過程：太陽能電能化學(xué)能B 光照時負(fù)極的質(zhì)量減少C 太陽能電池板材料是SiD 開鎖時，正極xLi+xe-+Li(1-x)CoO2=LiCoO2【答案】B【解析】【詳解】10將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá)80%（一般柴油發(fā)電機只有40%左右），產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說法錯誤的是（ ）A 上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)B 氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用C 乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH，該電池的負(fù)極反應(yīng)為C2H5OH12e2CO23H2OD 以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為O22H2O4e4OH【答案】C【解析】A燃料電池中，燃料做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)物可以是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)，故A正確；B航天飛行器中氫氧燃料電池的產(chǎn)物是水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用，故B正確；C乙醇燃料電池的電解質(zhì)用KOH時，生成的二氧化碳會和其反應(yīng)生成碳酸鹽，負(fù)極反應(yīng)為：C2H5OH12 e+16OH=2CO32+11H2O，故C錯誤；D燃料電池中正極上氧氣得電子，在堿性環(huán)境下，正極電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4 e=4OH，故D正確；答案選C。 11一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如下圖所示,下列說法不正確的是A X極為電池的負(fù)極 B 電池工作時，光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸 電池工作時，Y極上發(fā)生還原反應(yīng) D 電池的電解質(zhì)溶液中I和I3的濃度不斷減少【答案】D【解析】【分析】由圖，從電子的移動方向可知，電極X為原電池的負(fù)極，Y電極為原電池的正極，電解質(zhì)為I3和I的混合物，I3在正極上得電子被還原，正極反應(yīng)為I3+2e=3I【詳解】【點睛】本題是一道知識遷移題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，解題關(guān)鍵：電子的移動方向確定電極，再根據(jù)原電池、電解池知識作答。122017年5月18日，我國海域天然氣水合物試采成功，下列分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如下圖所示，其中的固體電解質(zhì)是 Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述正確的是 ( )A 該分析儀工作時，電極a為正極B 電極a的反應(yīng)式為：CH4 + 10OH8e=CO32+7H2OC 當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol O2通過時，電子轉(zhuǎn)移4molD 該分析儀可用于分析空氣中的天然氣的含量【答案】D【解析】【詳解】13鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運及污染小等特點。如圖為鎂次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關(guān)說法不正確的是( )A 該燃料電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B 正極反應(yīng)式為ClO+H2O+2e= Cl+2OHC 放電過程中OH移向正極移動.D 電池總反應(yīng)式為Mg+ClO+H2O=Mg(OH)2+Cl【答案】C【解析】【分析】該燃料電池中，鎂易失電子作負(fù)極、次氯酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Mg-2e-=Mg2+，正極電極反應(yīng)式為：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動。 【詳解】14一種用于驅(qū)動潛艇的液氨-液氧燃料電池原理示意如圖，下列有關(guān)該電池說法正確的是A 該電池工作時，每消耗22.4L NH3轉(zhuǎn)移3mol電子B 電子由電極A經(jīng)外電路流向電極BC 電池工作時，OH向電極B移動D 電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+ 4H+ 4e2H2O【答案】B【解析】A、溫度、壓強未知，無法計算22.4L NH3的物質(zhì)的量，A錯誤；B、該電池中氧氣得到電子所在電極B為正極，電極A為負(fù)極，電子由電極A經(jīng)外電路流向電極B，B正確；C、電池工作時，OH向負(fù)極移動，C錯誤；D、該電池電解質(zhì)為堿性，電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+ 2H2O+ 4e4OH-，D錯誤。答案選B?！究键c定位】本題主要是考查電化學(xué)原理的應(yīng)用【名師點晴】該題為高頻考點，明確原電池和電解池的工作原理、各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，以及電解質(zhì)溶液中陰陽離子移動方向，為易錯點。