新高考2021届高考化学小题必练10新型化学电源(含答案)

高考化学小题必练

（新高考）小题必练10：新型化学电源

高考中的新型电源有“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量高等特点。取材与这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以大多数考生对这类试题感到难，实际上这些题目主要考查学生对原电池的工作原理的迁移应用能力。

1．【2020年山东卷】微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO−的溶液为例)。下列说法错误的是（）

A．负极反应为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+

B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1

【答案】B

【解析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正

极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1mol Clˉ移向负极，同时有1mol Na+移向正极，即除去1mol NaCl，质量为58.5g，故C正确；D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4∶2=2∶1，故D正确；故选B。

【点睛】涉及到相关的计算时，注意整个电池中正极和负极转移的电子数守恒。2．【2020年天津卷】熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电

池反应为2Na+xS Na2S x，(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误

．．的是（）

A．Na 2S4的电子式为

xS+2Na+2e=Na S

B．放电时正极反应为+-

2x

C．Na和Na2S x分别为电池的负极和正极

Na-β-Al O为隔膜的二次电池

D．该电池是以23

【答案】C

【解析】根据电池反应：2Na+xS Na2S x 可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，

xS+2Na+2e=Na S。电极反应为：Na-e−=Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为+-

2x A．Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为

，故A正确；B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，xS+2Na+2e=Na S，故B正确；C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫

电极反应为：+-

2x

单质，故C错误；D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解Na-β-Al O为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；答案选C。池，23

【点睛】信息型原电池，根据给出的总反应方程式，结合原电池的正负极发生的反应，判断出正负极材料和反应物。

3．【2020年全国卷3】一种高性能的碱性硼化钒(VB 2)—空气电池如下图所示，其中在VB 2

电极发生反应：--3--2442VB +16OH -11e =VO +2B(OH)+4H O 该电池工作时，下列说法错误

的是（ ）

A ．负载通过0.04mol 电子时，有0.224L(标准状况)O 2参与反应

B ．正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 升高

C ．电池总反应为3222444VB 11O 20OH 6H O 8B(OH)4VO ---+++=+

D ．电流由复合碳电极经负载、VB 2电极、KOH 溶液回到复合碳电极

【答案】B

【解析】根据图示的电池结构，左侧VB 2发生失电子的反应生成3-4VO 和-

4B(OH)，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH −，反应的电极方程式为O 2+4e −+2H 2O=4OH −，电池的总反应方程式为4VB 2+11O 2+20OH −+6H 2O=8-4B(OH)+4 3-4VO 。

A ．当负极通过0.04mol 电子时，正极也通过0.04mol 电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol 电子消耗0.01mol 氧气，在标况下为0.224L ，A 正确；

B ．反应过程中正极生成大量的OH −使正极区pH 升高，负极消耗OH −使负极区OH -浓度减小pH 降低，B 错误；

C ．根据分析，电池的总反应为4VB 2+11O 2+20OH −+6H 2O=8-4B(OH)+43-

4VO ，C 正确；D ．电池中，电子由VB 2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB 2电极→KOH 溶液→复合碳电极，D 正确；故选B 。

【点睛】本题在解答时应注意正极的电极方程式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的氧气得电子生成氢氧根；在判断电池中电流流向时，电流流向与电子流向相反。

1．微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，下图为其工作

原理及废水中2-

Cr O离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是（）

27

A．有机物被氧化，M为电源负极

B．电池工作时，N极附近溶液pH增大

C．Cr2O2−7离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活

D．处理0.1mol Cr2O2−7时有0.6mol H+从交换膜右侧向左侧迁移

【答案】D

【解析】由图知，电子流入电极N，则N电极为正极，发生还原反应，Cr2O72-得电子生成Cr3+，M极失电子发生氧化反应，有机物被氧化生成CO2，为原电池的负极。A．由分析可知，M电极有机物失电子发生氧化反应，M为负极，故A正确；B．根据图示，正极反应为Cr2O2−7 +6e−+14H+=2Cr3++7H2O，消耗氢离子，N极附近溶液pH增大，故B正确；C．Cr2O2−7具有强氧化性，能使蛋白质变性，浓度较大时，可能会造成还原菌失活，故C正确；D．Cr元素由+6价变为+3价，处理0.lmol Cr2O2−7时转移0.6mol电子，根据电荷守恒，处理0.1mol Cr2O2−7时有0.6mol H+从交换膜左侧向右侧迁移，故D错误；答案选D。

2．（双选）以石墨为电极材料，熔融硝酸钠为电解质，NO2-O2燃料电池的工作原理如图所示。

下列关于该燃料电池的说法不正确的是（）

A．石墨I电极的电势高于石墨Ⅱ电极的电势

B．石墨Ⅱ电极上消耗的NO2的体积与生成的N2O5的体积之比为2∶1