（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（三十五）化學(xué)能與電能（2）新型化學(xué)電源（過(guò)題型）（含解析）

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1、（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（三十五）化學(xué)能與電能（2）新型化學(xué)電源（過(guò)題型）（含解析）1有一種“水”電池，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A正極反應(yīng)式：AgCle=AgClBNa不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)C每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子DAgCl是還原產(chǎn)物解析：選C根據(jù)電池總反應(yīng)，可判斷出Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，負(fù)極電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl，故A錯(cuò)誤；在原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)總反應(yīng)式可知，5 mol MnO2生

2、成1 mol Na2Mn5O10，轉(zhuǎn)移2 mol電子，故C正確；反應(yīng)中Ag的化合價(jià)升高，被氧化，Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，AgCl是氧化產(chǎn)物，故D錯(cuò)誤。2已知：H2O2是一種強(qiáng)氧化劑。MgH2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如圖所示。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是()AMg電極是該電池的負(fù)極BH2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C該裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D溶液中Cl向Mg電極移動(dòng)解析：選B組成的原電池的負(fù)極被氧化，鎂為負(fù)極，故A正確；雙氧水作為氧化劑，在石墨電極上被還原成水，發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；原電池中，陰離子移

3、向負(fù)極，Mg電極為該原電池的負(fù)極，則Cl向Mg電極移動(dòng)，故D正確。3.普通水泥在固化過(guò)程中自由水分子減少并產(chǎn)生Ca(OH)2，溶液呈堿性。根據(jù)這一特點(diǎn)科學(xué)家發(fā)明了電動(dòng)勢(shì)(E)法測(cè)水泥初凝時(shí)間，此法的原理如圖所示，反應(yīng)的總方程式為2CuAg2O=Cu2O2Ag。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A裝置中電流方向由Cu經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)到Ag2OB測(cè)量原理示意圖中，Ag2O為負(fù)極C負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Cu2OH2e=Cu2OH2OD電池工作時(shí)，OH向正極移動(dòng)解析：選C由電池總反應(yīng)可知，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cu極是負(fù)極，Ag2O/Ag極是正極，原電池中電流由正極經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向負(fù)極，故電流是由Ag2O/Ag極流向Cu極，A、B

4、錯(cuò)誤；負(fù)極上Cu失電子被氧化生成Cu2O，電極反應(yīng)式為2Cu2OH2e=Cu2OH2O，C正確；電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故OH向Cu電極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。4(2019泉州質(zhì)檢)鋰空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A電解質(zhì)溶液中，Li由多孔電極遷移向鋰電極B該電池放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生了還原反應(yīng)C充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為L(zhǎng)i2O22e=2LiO2D電池中的電解質(zhì)溶液可以是有機(jī)溶劑或稀鹽酸等解析：選C由題圖可知，金屬鋰作負(fù)極，多孔電極作正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，則Li由鋰電極遷移向多孔電極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，

5、電池的正極與電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i2O22e=2LiO2，C正確；由于鋰是活潑金屬，可與稀鹽酸反應(yīng)生成LiCl和H2，故電解質(zhì)溶液不能用稀鹽酸，D錯(cuò)誤。5氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600700 )，具有效率高、噪音低、無(wú)污染、燃料多樣、余熱利用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()A電池工作時(shí)，熔融碳酸鹽只起到導(dǎo)電的作用B負(fù)極反應(yīng)式為H22eCO=CO2H2OC該電池可利用工廠(chǎng)中排出的CO2，減少溫室氣體的排放D電池工作時(shí)，外電路中流過(guò)0.2 mol電子，消耗3.2 g O2解析：選B根據(jù)題圖可知，在氫氧熔

6、融碳酸鹽燃料電池中，通入氫氣的電極作負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H22eCO=CO2H2O，通入氧氣的電極作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O22CO24e=2CO，總反應(yīng)為2H2O22H2O。A項(xiàng)，根據(jù)上述分析，電池工作時(shí)，熔融碳酸鹽參與了電極反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H22eCO=CO2H2O，正確；C項(xiàng)，根據(jù)總反應(yīng)，該電池工作時(shí)沒(méi)有消耗二氧化碳，不能減少溫室氣體的排放，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池工作時(shí)，外電路中流過(guò)0.2 mol電子，消耗0.05 mol氧氣，質(zhì)量為1.6 g，錯(cuò)誤。6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

7、作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A電子從b流出，經(jīng)外電路流向aBHS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9HC如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用率不會(huì)變化D若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H通過(guò)質(zhì)子交換膜解析：選Bb電極通入氧氣，是正極，a電極是負(fù)極，電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯(cuò)誤；a電極是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，即HS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO，電極反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9H，B正確；如果將反應(yīng)物直接燃燒，會(huì)有部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，因此能量的利用率會(huì)變化，C錯(cuò)誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，根據(jù)電荷守恒可

8、知有0.4 mol H通過(guò)質(zhì)子交換膜與0.1 mol氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為水，D錯(cuò)誤。7.一種以天然氣為燃料的固體氧化物燃料電池的原理如圖所示，其中YSZ為610%Y2O3摻雜的ZrO2固體電解質(zhì)，下列有關(guān)敘述正確的是()A電子通過(guò)外電路從b極流向a極Bb極上的電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHC電路中每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗0.28 L的CH4DO2由正極通過(guò)固體電解質(zhì)YSZ遷移到負(fù)極解析：選D該燃料電池中，通入甲烷的電極是負(fù)極、通入氧氣的電極是正極，電子流出的電極為負(fù)極、電子流入的電極為正極，電子從a極沿導(dǎo)線(xiàn)流向b極，故A錯(cuò)誤；b電極上氧氣得電子生成O2，電極反應(yīng)式為O24e=2O2，故B

9、錯(cuò)誤；溫度和壓強(qiáng)未知導(dǎo)致氣體摩爾體積未知，所以無(wú)法計(jì)算甲烷體積，故C錯(cuò)誤；電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則O2由正極通過(guò)固體電解質(zhì)YSZ遷移到負(fù)極，故D正確。8(2018海南高考改編)一種鎂氧電池如圖所示，電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭，電解液為KOH濃溶液。下列說(shuō)法正確的是()A電池總反應(yīng)式為2MgO22H2O=2Mg(OH)2B正極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2C活性炭可以加快O2在負(fù)極上的反應(yīng)速率D電子的移動(dòng)方向由b經(jīng)外電路到a解析：選A負(fù)極電極反應(yīng)式為Mg2e2OH=Mg(OH)2、正極電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，得失電子相同的條件下，將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng)式為2MgO

10、22H2O=2Mg(OH)2，故A正確，B錯(cuò)誤；通入O2的電極是正極，活性炭可以加快O2在正極上的反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；Mg作負(fù)極、活性炭作正極，電子從負(fù)極a經(jīng)外電路到正極b，故D錯(cuò)誤。9.如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是()Aa為電池的正極B電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D放電時(shí)，溶液中Li從b向a遷移解析：選C圖示所給出的是原電池裝置。A項(xiàng)，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，正確；B項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為

11、原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，不正確；D項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，Li為陽(yáng)離子，應(yīng)向正極(a極)遷移，正確。10為了實(shí)現(xiàn)空間站的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO2來(lái)提供O2，我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了如圖裝置，反應(yīng)后，電解質(zhì)溶液的pH保持不變。下列說(shuō)法正確的是()A圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負(fù)極BY電極的反應(yīng)：4OH4e=2H2OO2C圖中離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜D該裝置實(shí)現(xiàn)了“太陽(yáng)能化學(xué)能電能”的轉(zhuǎn)化解析：選BA項(xiàng)，根據(jù)題圖，電荷移動(dòng)的方向，可判斷N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Y電極連接電源的正極，作陽(yáng)極，根據(jù)電解原理，電極反應(yīng)為4OH4e=2H2O

12、O2，正確；C項(xiàng)，反應(yīng)后，電解質(zhì)溶液的pH保持不變，離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該裝置實(shí)現(xiàn)了“太陽(yáng)能電能化學(xué)能”的轉(zhuǎn)化，錯(cuò)誤。11.(2019宿州質(zhì)檢)太陽(yáng)能光電池具有可靠穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，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(shuō)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BCu電極上的電極反應(yīng)式為CO28H8e=CH42H2OC工作時(shí)，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從左池移向右池解析：選D由題圖可知，該裝置系統(tǒng)中存在太陽(yáng)能與化學(xué)能、化學(xué)能與電能及化學(xué)能與熱能等的轉(zhuǎn)化，A錯(cuò)誤；CO2在Cu電極

13、上發(fā)生還原反應(yīng)生成CH4，則電極反應(yīng)式為CO28H8e=CH42H2O，B錯(cuò)誤；H2O在GaN電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O4e=4HO2，根據(jù)得失電子守恒可知，產(chǎn)生O2和CH4的物質(zhì)的量之比為21，在同溫同壓下的體積比為21，C錯(cuò)誤；由上述分析知左池產(chǎn)生H，右池消耗H，則離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H向正極移動(dòng)，即H從左池移向右池，D正確。12某種利用垃圾滲透液發(fā)電的裝置示意圖如下。工作時(shí)，下列說(shuō)法中不正確的是()A鹽橋中Cl向Y極移動(dòng)B化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C電子由X極沿導(dǎo)線(xiàn)流向Y極DY極發(fā)生的反應(yīng)為2NO10e12H=N26H2O，周?chē)鷓H增大解析：選AA項(xiàng)，NH3生成N2，氮元

14、素化合價(jià)升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，X極作負(fù)極；NO生成N2，氮元素化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，Y極作正極，鹽橋中 Cl向負(fù)極X極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，垃圾在微生物的作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成了原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，正確；C項(xiàng)，根據(jù)A項(xiàng)分析可知X極作負(fù)極，Y極作正極，電子由負(fù)極X極沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極Y極，正確；D項(xiàng)，Y極為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2NO10e12H=N26H2O，反應(yīng)消耗H，pH增大，正確。13.(1)近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來(lái)，并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇?？茖W(xué)家還研究了其他轉(zhuǎn)化溫室氣體的方

15、法，利用如圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO。該裝置工作時(shí)，N電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)氫氣是一種理想的清潔能源，其制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。有一種制氫方法為光電化學(xué)分解。其原理如圖所示，鈦酸鍶光電極的電極反應(yīng)為4OH4eO22H2O，則鉑電極的電極反應(yīng)為_(kāi)。解析：(1)根據(jù)裝置圖，N極CO2得電子生成CO，電極反應(yīng)式為CO22H2e=COH2O。(2)依據(jù)裝置圖中的電子流向分析，鉑電極作原電池正極，電極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH。答案：(1)CO22H2e=COH2O(2)2H2O2e=H22OH14.(1)為擺脫對(duì)石油的過(guò)度依賴(lài)，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計(jì)了汽

16、油燃料電池，電池工作原理如圖所示。一個(gè)電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2。以辛烷(C8H18)代表汽油，寫(xiě)出該電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式：_。(2)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，以空氣中的氧氣為氧化劑，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2C4H1026CO52e=34CO210H2O。試回答下列問(wèn)題：該燃料電池的總反應(yīng)式為_(kāi)；正極電極反應(yīng)式為_(kāi)；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

17、，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_。解析：(1)電解質(zhì)能在高溫下能傳導(dǎo)O2，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即1 mol C8H18失去50 mol電子生成8 mol CO2，18 mol H原子轉(zhuǎn)化為9 mol H2O，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式為C8H1850e25O2=8CO29H2O。(2)該電池中，丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，該燃料電池的總反應(yīng)式為2C4H1013O2=8CO210H2O；正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)和二氧化碳生成CO，電極反應(yīng)式為O22CO24e=2CO；由該電極的正極反應(yīng)式O22CO24e=2CO可知加入的物質(zhì)是CO2，由負(fù)極反應(yīng)式2C4H

18、1026CO52e=34CO210H2O可知，CO2來(lái)源于負(fù)極上生成的CO2。答案：(1)C8H1825O250e=8CO29H2O(2)2C4H1013O2=8CO210H2OO22CO24e=2COCO2負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物15全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)硫酸在電池技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是_，實(shí)驗(yàn)室中配制硫酸亞鐵時(shí)需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的釩離子(V2、V3、VO2、VO)為正極和負(fù)極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，

19、電池總反應(yīng)為VO2V3H2OV2VO2H。放電時(shí)的正極反應(yīng)式為_(kāi)，充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為_(kāi)。放電過(guò)程中，電解液的pH_(填“升高”“降低”或“不變”)。(3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是_。aVO、VO2混合液bV3、V2混合液cVO溶液 dVO2溶液eV3溶液 fV2溶液(4)能夠通過(guò)釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是_。解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)放電時(shí)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時(shí)的正極反應(yīng)式為VO2He=VO2H2O；充電時(shí)，陰極反應(yīng)為

20、還原反應(yīng)，其反應(yīng)式為V3e=V2。(3)充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為VO2H2Oe=VO2H，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2溶液，故正極電解液可能是a、c、d。(4)充電和放電過(guò)程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H可以通過(guò)隔膜。答案：(1)電解質(zhì)溶液抑制硫酸亞鐵的水解(2)VO2He=VO2H2OV3e=V2升高(3)acd(4)H16燃料電池是一種將燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。(1)以多孔鉑為電極，如圖甲裝置中A、B口分別通入CH3CH2OH和O2構(gòu)成乙醇燃料電池，則b電極是_(填“正極”或“負(fù)極”)，該電池的負(fù)極電極

21、反應(yīng)式為_(kāi)。(2)科學(xué)家研究了轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用圖乙所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO，該電池負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)，工作時(shí)的總反應(yīng)式為_(kāi)。(3)綠色電源“二甲醚氧氣燃料電池”的工作原理如圖丙所示。氧氣應(yīng)從c處通入，則電極Y為_(kāi)極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)；二甲醚(CH3OCH3)應(yīng)從b處加入，電極X上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)；電池在放電過(guò)程中，電極X周?chē)芤旱膒H_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)b電極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，則b電極為正極。乙醇(CH3CH2OH)在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，負(fù)極反應(yīng)式為CH3CH2OH16OH12e=2CO11H2O。(2)由題圖

22、乙可知，CO2在N極上發(fā)生還原反應(yīng)生成CO，則N為正極，M為負(fù)極。H2O在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，則電極反應(yīng)式為2H2O4e=4HO2。H2O在M極上生成O2，CO2在N極上生成CO，則電池總反應(yīng)式為2CO2=O22CO。(3)二甲醚氧氣燃料電池中，O2通入正極，發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O，電極反應(yīng)式為4HO24e=2H2O。二甲醚(CH3OCH3)在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為CH3OCH33H2O12e=2CO212H。放電過(guò)程中，電極X上CH3OCH3被氧化生成CO2和H，電極X周?chē)芤褐衏(H)增大，溶液的pH減小。答案：(1)正極CH3CH2OH16OH12e=2CO11H2O(2)2H2O4e=4HO22CO2=O22CO(3)正4HO24e=2H2OCH3OCH33H2O12e=2CO212H減小