2021届高考化学一轮复习强化：新型化学电源

新型化学电源

1、最近国外研究发现一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。如图为有机污水处理的实验装置。下列说法正确的是( )

A．为加快处理速度，装置可在高温环境中工作

B．若污水中主要含有葡萄糖，则负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H ＋

C．放电过程中，H＋从正极室向负极室移动

D．放电过程中，溶液的酸性逐渐增强

解析：细菌在高温下不能存活，A错误；污水中主要含有葡萄糖时，负极发生的反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋，B正确；H＋在负极产生，从负极室向正极室移动，C错误；负极产生的H＋与正极产生的OH－恰好结合成水，故溶液的酸性不会增强，D错误。]

答案：B

2、一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是( )

A．a电极发生还原反应

B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室

C．b电极反应式为2NO－3＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O

D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极

解析：b极的硝酸根得到电子生成氮气，发生还原反应，是正极，A错误；燃料电池中阳离子向正极迁移，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，B错误；图中有质子交换膜，说明是酸性介质，硝酸根离子得到电子生成氮气，根据电荷守恒可知反应物中还有氢离子参与反应，C正确；电池工作时，电流从正极(b极)流向负极(a极)，D错误。

答案：C

3、甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。下列说法正确的是( )

A．该装置将电能转化为化学能

B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋

C．当电路中有1mol电子转移时，有1molH＋移向a电极区

D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流

解析：该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋，故B正确；当电路中有1 mol 电子转移时，有1 mol H＋移向正极区即b电极区，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。

答案：B

4、锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质

LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2。

回答下列问题：

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。

(填字母)

(2)电池正极反应式为_______________。

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是______________________。

(4)MnO 2 可与KOH 和KClO 3在高温下反应，生成K 2MnO 4，反应的化学方程式为_____________。

K 2MnO 4在酸性溶液中歧化，生成KMnO 4和MnO 2的物质的量之比为______________。

解析 由 Li ＋ 的迁移方向可知，b 为正极，其电极反应为：Li ＋＋MnO 2＋e －===LiMnO 2，a 为负极，其电极反应为：Li － e －===Li ＋，电流由b 流向a 。由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。 答案 (1)b a

(2)Li ＋ ＋ MnO 2＋e －===LiMnO 2 (3)否 锂能与水发生反应

(4)3MnO 2＋6KOH ＋KClO 3=====高温3K 2MnO 4＋KCl ＋3H 2

O 2∶1 5、(Ⅰ)21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。新研制的某汽油燃料电池的工作原理为：一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，掺杂了Y 2O 3 的ZrO 2晶体作电解质，它在高温下传导O 2－离子，填写下列空白。 (1)汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃料产生动力的能量转化

率________(填“高”或“低”)。

(2)若用丁烷(C4H10)代表汽油，则该燃料电池总反应的化学方程式为___________________。

(3)该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全，产生的________可能堵塞气体通道。

(Ⅱ)古代铁器(埋藏在地下)在严重缺氧的环境中，仍然锈蚀严重(电化学腐蚀)。原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，可将土壤中的SO2－4还原为S2－，该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。(1)写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式：

____________________。

(2)文物出土前，铁器表面的腐蚀产物可能有(写化学式)

_________________________。

解析(Ⅱ)(1)在无氧的条件下，正极SO2－4发生还原反应生成S2－：SO2－4＋4H2O ＋8e－===S2－＋8OH－；(2)负极铁发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，生成的

Fe2＋再和S2－和 OH－反应生成FeS和Fe(OH)2。

答案(Ⅰ)(1)高(2)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (3)炭

(Ⅱ)(1)SO2－4＋8e－＋4H2O===S2－＋8OH－

(2)Fe(OH)2，FeS

6.(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。

该微生物燃料电池,负极为 (填“a”或“b”),当电路中有0.5 mol电子发生转移,则有 mol的H+通过质子交换膜。该电池负极反应式为。(2)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

已知电池的正极反应式:6O 2+6e-6

6CO 2+63C2+6O2

则电池的负极反应式: 。

反应过程中O2的作用是。

该电池的总反应式: 。