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2020高考化学关键题型第九讲 化学电源

来源:leyu乐鱼体育官网   发布时间:2021-11-11 02:15nbsp;  点击量:

本文摘要:一、解题计谋二、题型分析【典例1】【2019·课标全国Ⅰ,12】使用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池事情时MV2+/MV+在电极与酶之间通报电子,示意图如图所示。

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一、解题计谋二、题型分析【典例1】【2019·课标全国Ⅰ,12】使用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池事情时MV2+/MV+在电极与酶之间通报电子,示意图如图所示。下列说法错误的是(  )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反映H2+2MV2+===2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反映生成NH3D.电池事情时质子通过交流膜由负极区向正极区移动【谜底】B【剖析】由题图和题意知,电池总反映是3H2+N2===2NH3。

该合成氨反映在常温下举行,并形成原电池发生电能,反映不需要高温、高压和催化剂,A项正确;视察题图知,左边电极发生氧化反映MV+-e-===MV2+,为负极,不是阴极,B项错误;正极区N2在固氮酶作用下发生还原反映生成NH3,C项正确;电池事情时,H+通过交流膜,由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移,D项正确。【典例2】【2019·课标全国Ⅲ,13】为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期使用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了接纳强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池,结构如图所示。电池反映为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是(  )A.三维多孔海绵状Zn具有较高的外貌积,所沉积的ZnO疏散度高B.充电时阳极反映为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反映为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)D.放电历程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区【谜底】D【剖析】该电池接纳的三维多孔海绵状Zn具有较大的外貌积,可以高效沉积ZnO,且所沉积的ZnO疏散度高,A正确;凭据题干中总反映可知该电池充电时,Ni(OH)2在阳极发生氧化反映生成NiOOH,其电极反映式为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-===NiOOH(s)+H2O(l),B正确;放电时Zn在负极发生氧化反映生成ZnO,电极反映式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l),C正确;电池放电历程中,OH-等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区,D错误。

【典例3】【2018·课标全国Ⅱ,12】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网划分作为电极质料,电池的总反映为:3CO2+4Na====2Na2CO3+C。下列说法错误的是(  )A.放电时,ClO向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反映为:3CO2+4e-===2CO+CD.充电时,正极反映为:Na++e-===Na【谜底】D【剖析】电池放电时,ClO向负极移动,A项正确;联合总反映可知放电时需吸收CO2,而充电时释放出CO2,B项正确;放电时,正极CO2得电子被还原生成单质C,即电极反映式为3CO2+4e-===2CO+C,C项正确;充电时阳极发生氧化反映,即C被氧化生成CO2,D项错误。

【牢固训练】1.某电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池是以K2FeO4和Zn为电极质料,KOH溶液为电解溶质溶液,其总反映为:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列说法正确的是(  )A.Zn为电池的正极B.充电时阳极反映为:Fe(OH)3-3e-+5OH- =FeO42-+4H2OC.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化D.该电池放电历程中电解质溶液浓度稳定【谜底】B【剖析】A.凭据电池的总反映可知,高铁电池放电时肯定是锌在负极失去电子,错误;B.充电时阳极发生Fe(OH)3失电子的氧化反映,即反映为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O,正确;C.放电时正极反映为FeO42+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-,每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,错误;D.凭据电池总反映式可知,放电时有KOH生成,电解质KOH的浓度增大,错误。

2.水系钠离子电池宁静性能好、价钱低廉、对情况友好,有着庞大的市场前景。某钠离子电池事情原理如图,电池总反映为:2NaFePO4F + Na3Ti2(PO4)3 2Na2FePO4F+ NaTi2(PO4)3下列说法错误的是A.充电时,a接电源正极B.放电时,溶液中的Na+在NaFePO4F电极上得电子被还原C.充电时,阴极上的电极反映为NaTi2(PO4)3+2Na++2e﹣=Na3Ti2(PO4)3D.理论上,该电池在充电或放电历程中溶液中的c(Na+)稳定【谜底】B【剖析】2NaFePO4F + Na3Ti2(PO4)3 2Na2FePO4F+ NaTi2(PO4)3分析方程式得出NaFePO4F变为Na2FePO4F,Fe在降低,发生还原反映,该物质作原电池的正极,Na3Ti2(PO4)3变为NaTi2(PO4)3,Ti在升高,发生氧化反映,该物质作原电池的负极。A、放电时a为正极,因此充电时,a接电源正极,正确;B、放电时,溶液中的Na+不放电,而是Na3Ti2(PO4)3中Ti在失去电子,错误;C、阴极主要是NaTi2(PO4)3获得电子,因此阴极上的电极反映为NaTi2(PO4)3+ 2Na+ + 2e- =Na3Ti2(PO4)3,正确;D、凭据溶液中电荷守恒关系,理论上,该电池在充电或放电历程中溶液中的c(Na+)稳定,正确。

3.一种充电电池放电时的电极反映为:H2+2OH— 2e—=2H2O、NiO(OH) + H2O +e—=Ni(OH)2+ OH—。当为电池充电时,与外电源正极毗连的电极上发生的反映是( )A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化【谜底】D【剖析】当为电池充电时相当于电解,与外电源正极毗连的电极是阳极,失去电子,发生氧化反映,是放电时正极反映的逆反映,则发生的反映是Ni(OH)2的氧化,正确。谜底选D。

4.氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700 ℃),具有效率高、噪声低、无污染等优点。熔融碳酸盐燃料电池的事情原理如图所示。下列说法正确的是(  )A.电池事情时,熔融碳酸盐只起到导电的作用B.负极反映式为H2-2e-+CO===CO2+H2OC.电子流向:电极a→负载→电极b→熔融碳酸盐→电极aD.电池事情时,外电路中通过0.2 mol电子,消耗3.2 g O2【谜底】B【剖析】A.分析可知电池事情时,熔融碳酸盐起到导电的作用,和氢离子联合生成二氧化碳,二氧化碳在正极生成碳酸根离子循环使用,故A错误;B.原电池事情时,H2失电子在负极反映,负极反映为H2+CO-2e-===H2O+CO2,故B正确;C.电池事情时,电子从负极电极a-负载-电极b,电子不能通过熔融碳酸盐重新回到电极a,故C错误;D.电极反映中电子守恒正极的电极反映为O2+2CO2+4e-===2CO,电池事情时,外电路中流过0.2 mol电子,反映消耗0.05 mol O2,消耗O2质量=0.05 mol×32 g/mol=1.6 g,故D错误。

5.下图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前,被膜离隔的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后划分变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(  )A.放电时,负极反映为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+B.充电时,阳极反映为2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+C.放电时,Na+经由离子交流膜,由b池移向a池D.用该电池电解饱和食盐水,发生2.24 L H2时,b池生成17.40 g Na2S4【谜底】C【剖析】放电前,被膜离隔的电解质为Na2S2(右罐)和NaBr3(左罐),则Na2S2在负极失电子,NaBr3在正极得电子;充电时,阴极为负极的逆反映,阳极为正极的逆反映;A.放电时,负极Na2S2失电子,则负极的电极反映式为:2S-2e-===S,故A错误;B.充电时,阳极上Br-失电子转化为Br,则阳极的电极反映式为:3Br--2e-===Br,故B错误;C.电池放电时,Na2S2和NaBr3反映,则电池的总反映方程式为:2Na2S2+NaBr3===Na2S4+3NaBr,Na+经由离子交流膜,由b池移向a池,故C正确;D. 用该电池电解饱和食盐水,发生2.24 L H2时,此气体不是尺度状况下的体积,无法举行换算,则b池生成Na2S4的质量纷歧定是17.40 g,故D错误。6.我国科学家在液流电池研究方面取得新希望。

一种硫/碘体系(K2S2/KI)的液流电池事情原理如图所示。下列说法正确的是(  )A.放电时电池右侧电极为负极,发生氧化反映B.放电时,电池左侧的电极反映为S+2e-===2S2-C.充电时,电池的总反映为3I-+S===I+2S2-D.充电时,电解质溶液中K+经交流膜向右侧移动【谜底】C【剖析】凭据题图可知,放电时右侧电极上I获得电子,发生还原反映:I+2e-===3I-,则右侧电极为正极,A项错误;放电时左侧电极上S2-失去电子,发生氧化反映:2S2--2e-===S,B项错误;放电时电池总反映为:I+2S2-===3I-+S,则充电时电池总反映为:3I-+S===I+2S2-,C项正确;充电时,左侧电极为阴极,右侧电极为阳极,电解质溶液中K+经交流膜向阴极(左侧)移动,D项错误。7.某高能电池以磷酸溶液作为电解质溶液,使用乙烯直接氧化法制乙酸,其总反映式为CH2===CH2+O2===CH3COOH。

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某兴趣小组将该反映设计成如图所示的燃料电池,下列有关说法正确的是(  )A.在电池事情历程中,溶液中的PO向正极移动B.电子移动偏向:电极a→磷酸溶液→电极bC.负极的电极反映式为CH2===CH2-4e-+2H2O===CH3COOH+4H+D.当电路中通过0.04 mol电子时,到场反映的CH2===CH2为224 mL【谜底】C【剖析】A项,凭据原电池的事情原理,阴离子向负极移动,即PO向负极移动,A错误;B项,电子不能通过电解质溶液,电子移动偏向应为电极a→负载→电极b,B错误;C项,凭据电池总反映式及电解质溶液是磷酸溶液,可写出负极反映式:CH2===CH2+2H2O-4e-===CH3COOH+4H+,C正确;D项,凭据负极的电极反映式可知,当电路中通过0.04 mol电子时,到场反映的CH2===CH2为0.01 mol,但题中没有给出气体所处的状态,故无法盘算气体的体积,D错误。8.当电解质中某离子的浓度越大时,其氧化性或还原性越强,使用这一性质,有人设计出如图所示“浓差电池”(其电动势取决于物质的浓度差,是由一种物质从高浓度向低浓度转移而发生的。

)其中,甲池为3 mol·L-1的AgNO3溶液,乙池为1 mol·L-1的AgNO3溶液,A、B均为Ag电极。实验开始先断开K1,闭合K2,发现电流计指针发生偏转。下列说法不正确的是(  )A.实验开始先断开K1,闭合K2,此时NO向B电极移动B.断开K1,闭合K2,一段时间后电流计指针归零,此时两池银离子浓度相等C.当电流计指针归零后,断开K2,闭合K1,一段时间后B电极的质量增加D.当电流计指针归零后,断开K2,闭合K1,乙池溶液浓度增大【谜底】C【剖析】断开K1,闭合K2后,形成浓差电池,A为正极,B为负极,阴离子移向负极,则NO向B电极移动,A项正确;断开K1,闭合K2后,形成浓差电池,一段时间后电流计指针归零,说明没有电流,此时两池银离子浓度相等,B项正确;闭合K1,断开K2后,该装置为电解池,与电源正极相连的B电极是阳极,阳极上金属银被氧化发生银离子,甲池中的NO向乙池移动,则乙池中硝酸银浓度增大,C项错误,D项正确。


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