高考化学二轮总复习课后习题 小题提速练11 新型化学电源

小题提速练11 新型化学电源
1.(江西重点中学盟校第一次联考)某科研小组在研究硅氧材料的电化学
性能时,将硅氧材料作为正极,金属锂作为负极,非水体系的LiPF6作为电
解液,起到在正、负极间传递Li+的作用,且充、放电时电解液所含的物质
种类不发生变化。

电池放电时的总反应为5SiO2+(4+x)Li
2Li2Si2O5+Li x Si。

下列说法中错误的是( )
A.硅氧材料导电性差,可与石墨形成复合物以增强电极的导电性
B.电池充电时,电解液中的Li+向锂电极移动
C.放电时的正极反应为5SiO2+(4+x)Li++(4+x)e-2Li2Si2O5+Liol 电子,
则硅氧材料的质量增加28+7x
g
x
2.(广西桂林、梧州一模)水系可充电电池因其成本低、高离子电导率、高
安全性和环境友好性等优势而备受关注。

一种新型无隔膜Zn/MnO2液流电
池的工作原理如图所示。

电池以锌箔、石墨毡为集流体,ZnSO4和MnSO4的
混合液作电解质溶液,下列说法正确的是( )
A.放电时,当外电路转移1 mol e-时,两电极质量变化的差值为11 g
B.过程Ⅱ为放电过程,石墨毡电极的电极反应为MnO2-2e-+4H+Mn2++2H2O
C.过程Ⅰ为锌沉积过程,A连电源的正极,锌离子得到电子发生还原反应
生成锌
D.放电时,沉积在石墨毡上的MnO2逐渐溶解,石墨毡电极质量减小,锌箔质量增大
3.(四川成都二诊)钠离子电池易获取,正负极材料均采用铝箔(可减少铜箔用量),因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。

现有一种正极材料为KFe2(CN)6,固体电解质为Na3PS4,负极材料为Na2Ti3O7的钠离子电池。

下列有关叙述错误的是( )
A.正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2价、+3价
B.放电时,正极可能发生Fe2(CN)6-+e-Fe2(CN)62-
C.放电时,电子从负极流经固体电解质到达正极
D.充电时,负极区发生还原反应,并且Na+增多
4.(河南商丘第三次模拟)某科研团队研制了一种基于阳离子型活性分子的中性水系有机液流电池,以[Pyr-TEMPO]和[Pyr-PV]Cl4作为中性水系有
机液流电池的电极材料,已知放电时[Pyr-PV]2+先转化为[Pyr-PV]3+,再转化为[Pyr-PV]4+,电池工作原理如图所示。

下列说法正确的是( )
A.放电的过程中,氯离子由b电极向a电极移动
B.放电时,负极的电极反应之一为
[Pyr-PV]3+-e-[Pyr-PV]4+
C.a电极的电势比b电极的低
D.充电时,b电极为阳极,发生氧化反应
5.(江西鹰潭第二次模拟)北京冬奥会使用了液流电池做备用电源。

液流电池具有储能时间长、安全稳定的优势,电池中的电解液在正负极附近各自循环。

电池的总反应为2NaBr+(x-1)Na2S x Br2+xNa2S x-1,其中x=2~4。

下列说法正确的是( )
A.电池可用铁做负极
2--2e-(ol离子
B.放电时正极反应为x S x-1
D.电池的离子选择膜可以用阳离子交换膜,也可用阴离子交换膜
6.(四川德阳三诊)近年来我国研发了一种治理污水有机物的技术,通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚,其原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.B极为电池的正极,发生还原反应
B.微生物膜的作用主要是提高电极B的导电性
C.A极的电极反应为+H++2e-Cl-+
D.当去除0.1 mol CH3COO-时,有0.4 mol H+通过质子交换膜
7.(陕西西安五区县高三联考二)据文献报道,一种新型的微生物脱盐电池的装置如图所示,关于该电池的装置说法正确的是( )
A.Y为阴离子选择性交换膜
B.左室溶液碱性增强
C.负极反应是CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+
D.转移2 mol电子,海水脱去氯化钠的质量是58.5 g
8.(陕西渭南第一次模拟)利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。

下列说法错误的是( )
A.该过程将化学能转化为电能
B.电子流向:B电极→用电器→A电极
C.A电极上发生氧化反应,电极反应为X-2e-Y+2H+
D.当外电路通过4N A电子时,消耗标准状况下氧气的体积为22.4 L(设N A 为阿伏加德罗常数的值)
9.(陕西榆林第三次模拟)最近我国科学家研制出一种可充电Na-Zn双离子电池体系,其工作原理如图所示。

下列说法错误的是( )
A.充电时,阴极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-
B.放电时,b为正极,发生还原反应
C.放电时,若a极质量减少6.5 g,则有0.2 mol Na+通过阳离子交换膜
D.放电时,负极区溶液的pH增大
10.(河南郑州第二次质量预测)钛铁合金具有优异的性能,在航天和生物医学等领域有广泛的应用。

下图是以二氧化钛、氧化亚铁混合粉末压制的块体和石墨坩埚做电极材料,以CaCl2熔盐为离子导体(不参与电极反应)制备钛铁合金的电解装置示意图。

下列相关说法正确的是( )
A.石墨坩埚连接直流电源的负极
B.通入Ar气主要是为了保护石墨坩埚不被氧化
C.TiO2发生的电极反应为TiO2-4e-Ti+2O2-
D.每生成16.0 g TiFe2时,流出气体在标准状况下的体积大于4.48 L
参考答案
小题提速练11 新型化学电源
1.D 解析石墨具有良好的导电性,硅氧材料导电性差,可与石墨形成复合物以增强电极的导电性,A项正确;由电池放电时的总反应可知,电池充电的总反应为2Li2Si2O5+Li x Si5SiO2+(4+x)Li,锂电极上发生还原反应,Li电极作阴极,故电解液中的Li+向锂电极移动,B项正确;由电池放电时的总反应可知,放电时的正极反应为5SiO2+(4+x)Li++(4+x)e-
2Li2Si2O5+Li x Si,C项正确;充电时,Li电极作阴极,硅氧材料电极作阳极,其质量减小,D项错误。

2.A 解析此为新型无隔膜Zn/MnO2液流电池,则过程Ⅱ为放电过程,Zn为负极,石墨毡为正极。

放电时,负极发生反应Zn-2e-Zn2+,转移2mol电子,质量减少65g;正极发生反应MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O,转移
2mol电子,质量减少87g,故转移2mol电子,两极质量变化的差值为22g,故当外电路转移1mole-时,两电极质量变化的差值为11g,A项正确;过程Ⅱ为放电过程,石墨毡电极为原电池的正极,得电子,B项错误;锌沉积过程发生Zn2+转化为Zn的还原反应,A极连电源的负极,C项错误;放电时,沉
积在石墨毡上的MnO2逐渐溶解,石墨毡电极质量减小,锌箔中锌失电子被氧化,锌箔质量也减小,D项错误。

3.C 解析钾离子显+1价、CN-显-1价,化合物中元素的正负化合价代数和为0,则正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2价、+3价,A正确;放电时,正极发生还原反应,可能发生Fe2(CN)6-+e-Fe2(CN)62-,B正确;放电时,电子从负极流经导线到达正极,电子不流经固体电解质,C错误;充电时,负极区即阴极发生还原反应,阳离子向阴极移动,则Na+增多,D正确。

4.B 解析已知放电时[Pyr-PV]2+先转化为[Pyr-PV]3+,再转化为[Pyr-PV]4+,可知b电极失电子,发生氧化反应,为电源负极,则a电极为正极。

放电时,a电极为正极,b电极为负极,则氯离子由a电极向b电极移动,A错误;已知放电时[Pyr-PV]2+先转化为[Pyr-PV]3+,再转化为
[Pyr-PV]4+,则负极的电极反应之一为[Pyr-PV]3+-e-[Pyr-PV]4+,B正确;放电时,a电极为正极,b电极为负极,则充电时,a电极为阳极,b电极为阴极,故无论放电或充电,a电极的电势均比b电极的高,C错误;充电时,b电极为阴极,发生还原反应,D错误。

5.C 解析由电池的总反应2NaBr+(x-1)Na 2S x Br 2+xNa 2S x-1可知,放
电时NaBr 生成Br 2,溴元素化合价升高,则为负极,电极反应为2Br --2e -Br 2,正极电极反应为(x-1)S x 2-+2e -x S x -12-,充电时电极反应相反。

铁是活泼金属,若电池用铁做负极,在负极上有Br 2生成,对铁有腐蚀性,因此不能用Fe 做负极,A 错误;放电时正极发生还原反应,正极电极反
应为(x-1)S x 2-+2e -x S x -1
2-,B 错误;充电时,阴极电极反应为Br 2+2e -2Br -,转移1mol 电子,生成1molBr -,还有1molNa +移动至阴极与溴离子结合生成NaBr,则阴极附近增加2mol 离子,C 正确;为保证两极溶液不混合,离子交换膜应选阳离子交换膜,只允许Na +通过,D 错误。

6.C 解析A 极为原电池的正极,对氯苯酚在酸性条件下得到电子发
生还原反应生成苯酚和氯离子,电极反应为+H ++2e -Cl -+,C 正
确;B 极为负极,乙酸根离子在微生物膜做催化剂的作用下失去电子,发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子,电极反应为CH 3COO --8e -+4H 2O
2HC O 3-+9H +,A 错误,B 错误;负极反应式为CH 3COO --8e -+4H 2O
2HC O 3-+9H +
,
消耗0.1mol 乙酸根离子时,转移电子的物质的量为0.8mol,整个电路中通过的电量相同,因此去除0.1mol 乙酸根离子时,有0.8mol 氢离子通过质子交换膜,D 错误。

7.C 解析原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极,从而达到脱盐的目的,因此Y为阳离子交换膜,X为阴离子交换膜,A错误;左室为负极,CH3COO-失电子生成二氧化碳,负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-
2CO2↑+7H+,生成了氢离子,溶液碱性减弱,B错误,C正确;转移电子数与钠离子、氯离子所带电荷数相同,因此转移2mol电子,各有2mol钠离子和2mol氯离子分别通过交换膜,可除去氯化钠2mol,质量为
2mol×58.5g·mol-1=117g,D错误。

8.B 解析由题图可知,B极氧气得电子发生还原反应,作正极,电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,则A极为负极,失电子发生氧化反应,电极反应为X-2e-Y+2H+,正极区消耗氢离子,负极区生成氢离子,氢离子由负极区通过质子交换膜进入正极区。

该装置是原电池,反应原理为有机物的氧化反应,故该过程将化学能转化为电能,A正确;A电极为负极,B电极为正极,故电子流向:A电极→用电器→B电极,B错误;由题图知X→Y少了2个H,有机物失去2个电子,电极反应正确,C正确;由反应O2+4e-+4H+2H2O可知,1mol氧气参与反应,转移4mol电子,则当外电路通过4N A电子时,消耗标准状况下氧气的体积为22.4L,D正确。

9.D 解析放电时Zn失电子,a为负极,充电时,阴极反应为
[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,A正确;根据A可知放电时,b为正极,发生还原反应,B正确;放电时,若a极为负极,Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,正极反应:Na0.6-olNa+通过阳离子交换膜,C正确;放电时,负极发生的电极反应为Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-,消耗OH-,溶液的pH减小,D错误。

10.D 解析该装置的目的是制备钛铁合金,所以需要Fe2+、Ti4+发生还原反应,而CaCl2熔盐不参与电极反应,所以阳极应是O2-被氧化生成氧气。

电解过程中需要Fe2+、Ti4+发生还原反应,所以二氧化钛、氧化亚铁混合粉末压制的块体应为阴极,连接电源的负极,A错误;Ti、Fe性质活泼,容易被生成的氧气氧化,所以通入Ar气主要是为了保护钛铁合金不被氧化,B错误;TiO2得电子发生还原反应,电极反应为TiO2+4e-Ti+2O2-,C错
=0.1mol,需生成0.1molTi、0.2molFe,根据电误;16.0gTiFe2,即16.0g
160g·mol-1
极反应TiO2+4e-Ti+2O2-、FeO+2e-Fe+O2-可知,共转移0.8mol电子,O2-在阳极被还原,电极反应为2O2--4e-O2↑,所以生成0.2mol氧气,标准状况下体积为0.2mol×22.4L·mol-1=4.48L,但同时流出的气体还有Ar,所以流出气体在标准状况下的体积大于4.48L,D正确。