高中化学能力提升卷-化学电源

高中化学专题能力提升卷—化学电源

一、单选题（共15题）

1.钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首

选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：

下列说法中错误的是

A.放电时，Na+通过交换膜向N极移动

B.充电时，光照可促进电子的转移

C.充电时，TiCh光电极上发生的电极反应为31+2e=I；

D.放电时，若负极室有2moi阴离子发生反应，则电路中转移3moi电子

2.酶生物燃料电池是指直接或间接利用生物酶作为催化剂的一类特殊燃料电池。如图是固氮酶电池的工作

A.介体BV2+/BV+在电极与酶之间传递电子

B.电池工作时，H+由负极区向正极区定向移动

++2+

C.阳极区固氮酶催化发生的反应：N2+6BV+6H=2NH3+6BV

D.固氮酶电池实现了温和条件下人工合成氨

3.把垃圾渗透液变废为宝，并利用微生物在碱性环境中实现对外供电，其装置如图所示，下列说法正确的

是

A.在盐桥中K+和Ct移动速率差异很大

B.图2微生物硝化过程中N元素发生了还原反应

C.负载中电子由Y流向X

D.X电极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH=N2+6H2O

4.汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,下列叙述正

确的是

A.PbCh是电池的负极B.放电时PbCh得电子，被氧化

C.充电时，生成PbCh和PbD.电池放电时，溶液酸性增强

5.下列说法错误的是

A.锌铺干电池中，锌筒是负极，不断被消耗

B.手机的锂离子电池属于二次电池

C.构成原电池的正极和负极的材料必须是两种活泼性不同的金属

D.太阳能电池的主要材料是高纯硅

6.一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为

2CH3OH+3O2+4OH=2CO;+6H2O。则有关说法正确的是

A.放电时CH30H参与反应的电极为正极

B.放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

C.标准状况下，通入5.6L02并完全反应后，有0.5mol电子转移

D.放电时负极的电极反应为CH3OH+8OH-6e=CO;'+6H2O

A.图1所示装置能将化学能转化为电能

B.图2所示反应为吸热反应

C.蓄电池充电时也发生了氧化还原反应

D.锌锦干电池中，锌筒作正极

8.以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—Ch、N2H4—Ch、（CH3XNNH2—O2清洁燃料电池，下列说

法正确的是

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，K0H的物质的量均减小

C.消耗ImolCh时，理论上N2H4—。2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L

D.消耗等质量燃料，（C%）2NNH2—。2燃料电池的理论放电量最大

9.碱性锌镒干电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO（OH）+Zn（OH）2o下列关于该电池的说法中正确

的是

A.Zn为负极，MnO?为正极B.工作时电子由MnO?经由外电路流向Zn

C.工作时OH-移向正极D.电池放电过程中，溶液的酸碱性一定不变

10.设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A.足量的铜与2mol浓硫酸加热反应生成S02为Imol

B.在反应KC1O4+8HC1=KC1+4C12T+4H2O中，每生成4moicb转移的电子为7moi

C.氢氧燃料电池正极消耗22.4L气体时，负极消耗的气体分子数目为2NA

D.标准状况下，11.2LCL溶于水，溶液中C「、CIO和HC10的微粒数之和为NA

11.NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A.1LPH=4的o.lmolCKQ。溶液中Cr?O；离子数为0.19

B.向FeBr?溶液中通入适量C1=当有ImolFe"被氧化时，共转移的电子数为3以

C.lOOmLO.lmol-L的NaOH水溶液中含有氧原子数为0.019

D.铅蓄电池中，当正极增加6.4g时，电路中通过的电子数目为0.2NA

12.2020年12月，俄罗斯的一家上市公司QuantumScape。它的研究成果“固态锂金属电池”通过“无负极”

制造工艺和陶瓷材料的固态分离器实现了突破。或能突破现有电动汽车锂离子电池的局限，实现更高的能

量密度，15分钟80%快充，并且更安全。下列说法错误的是

A.锂离子电池的正极反应式为：Li-e=Li+

B.高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料

C.基态锂离子的电子排布式为Is?

D.该电池的电解质不可能是酸性溶液

13.我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CCh”电池，工作过程中，Na2cCh与C

均沉积在多壁碳纳米管电极上。其工作原理如图所示，下列叙述错误的是

A.充电时，电源电极a为正极，Na+向钠箔电极方向移动

B.充电时，阳极反应式为2Na2cO3+C4e=3CO2+4Na+

C.采用多壁碳纳米管作电极可以增强吸附CO2的能力

D.放电时，电路中转移0.4mole:多壁碳纳米管电极增重21.2g

14.新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFeO,电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图

所示，电池工作时的总反应为LiFePO4+6C、、Li,.xFePO4+LixC6o下列说法错误的是

电极a|一恒-------|学

LiCLii.,FeP04

Li+-—►

电解质电解质

隔膜

A.充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接

B.电池工作时，正极的电极反应为LiLxFePC\+xLi++xe=LiFePO4

C.电池工作时，负极材料质量减少1.4g,转移0.4mol电子

D.电池进水将会大大降低其使用寿命

15.如图所示的氢氧燃料电池，下列有关该电池的说法错误的

B.电子由b电极经过灯泡流向a电极

C.电池总反应式为O2+2H2=2H?O

D.氢氧燃料电池能量转化率很高

二、多选题（共5题）

16.南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如

图。下列说法错误的是

A.工作时的能量转化形式：太阳能一＞化学能-电能

B.铜箔为阳极，发生还原反应

C.阳极区可能有Cb和生成

D.固体陶瓷膜可让海水中Li+选择性通过

17.一种以锌-石墨烯纤维无纺布为负极、石墨烯气凝胶（嵌有母2,可表示为CnBr2）为正极、盐-水“齐聚物”

为电解质溶液的双离子电池如图所示。下列有关该电池的说法正确的是

A.放电时，石墨烯气凝胶电极上的电极反应式为C.Br2-2e=Q+2Br

B.多孔石墨烯可增大电极与电解质溶液的接触面积，也有利于Br?扩散至电极表面

C.电池总反应为Zn+qBr?—ZnBr’+y

D.充电时，Zn?+被还原，Zn在石墨烯纤维无纺布电极侧沉积，BL被氧化后在阴极嵌入

18.钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型

首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图，下列说法中正确的是

A.放电时，Na+通过交换膜向M极移动

B.充电时，光照可促进电子的转移

C.充电时，TiCh光电极上发生的电极反应为3r+2e=I；

D.放电时,若负极室有2moi阴离子发生反应，则电路中转移3mol电子

19.如图所示是一种工作原理图。电池工作时，下列叙述错误的是

A.负极反应：2s"2EB.交换膜为阳离子交换膜

2

C.左室中K+浓度逐渐增大D.电池总反应：S;+3I-=2S-+I3-

20.LED系列产品是一类新型节能产品。图甲是NaBJWHzCh燃料电池的装置示意图，图乙是LED发光二

极管的装置示意图。下列叙述正确的是

B1工A

[I'H.O,

二II匚

BOj+H,0!I]匚NaO,

离子交换膜

图甲

A.B极发生氧化反应，电极反应式为BH4+8OH-8e=BO1+6H2O

B.每有ImolHzCh参与反应，生成0.25molBC）2

C.图甲中的离子交换膜为阴离子交换膜

D.图乙中的导线a与图甲中的A极相连，导线b与B极相连时，LED二极管可以正常发光

三、综合题（共4题）

21.2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布：中国二氧化碳排放力争2030年前达

到峰值，2060年前实现“碳中和”。为达成这一目标，一方面要减少碳排放，另一方面要尽量吸收不可避免

的碳排放。

（1）以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为吸收“碳排放”提供了一个新途径，该反应的机理及各分

子化学键完全断裂时的能量变化如图所示:

(ggjwzasiZnjo^Q⑥

@o)则mol@◎

①上述过程中，能量的变化形式是由转化为

②根据数据计算，标准状况下22.4LCO式g）分解生成CO（g）和5（g）需要（填“吸收”或“放

出"）kJ的能量。

（2）CO,分解产生的CO和02可以作为CO-O2燃料电池的原料。如图为CO-O2燃料电池的构造示意图，根

据电子运动方向，可知氧气从口通入（填“a”或"b”），X极为电池的（填“正”或“负”）

极，K+向极移动（填“X”或"Y”）。

22.铀及其化合物在工业生产中应用广泛。以某玻璃废料（主要成分为CeCh、SiCh、Fe2O3>FeO等）为原

料制备CeO2和NH4Fe（SO4）242H2。（硫酸铁镂晶体），其流程如下（已知CeO?既不溶于稀硫酸，也不溶于

氢氧化钠溶液）：

回答下列问题：

⑴浸取玻璃废料选用的“稀酸A”为（填“稀硫酸”或“稀盐酸”）.

（2）向滤渣1加入H2O2的目的是（用离子方程式表示）。为了提高溶解“滤渣1”的速率，常采用加

热措施，但温度高于60℃时溶解速率减慢，其主要原因是。

（3）为了不引入杂质，所选用固体1的化学式为。

（4）制备2molCeO2需要NaClO的质量为。

（5）锌锦液流电池放电时的工作原理如图所示。

①放电时电池的总离子反应方程式为。

②充电时，当a极增重6.5g时,有mol离子通过交换膜以平衡电荷。

23.钵锌铁氧体是应用广泛的高性能磁性材料。现以akg废旧碱性锌镒电池为原料（含镒元素的物质：MnO2

占b%,MnOOH占c%）制备铸锌铁氧体，主要流程如下：

（1）酸浸废电池时，被溶解生成Zn?+的物质有,SO2的作用是（填字母编号）。

A.漂白剂B.沉淀剂C.氧化剂D.还原剂

（2）除汞是以氮气为载体吹入滤液带出汞蒸汽，经KMnCU溶液吸收而实现的。如图是KMnO4溶液处于不

同pH时对应的单位时间Hg去除率变化图，图中物质为Hg与MnOj在该pH范围反应的主要产物。

①pH<6时反应的离子方程式为

②汞的去除速率随pH变化的规律是o

(3)锌钵干电池中MnCh可以用碳酸镭在空气中煨烧制得。

已知25℃,101kPa时：2MnO(s)+O2(g)=2MnO2(s)AH=-272.0kJ/mol

MnCOj(s)=MnO(s)+CO?(g)AH=+116.6kJ/mol

碳酸镐在空气中煨烧反应生成MnO2的热化学方程式是。

(4)x=0.2的镒锌铁氧体具有较高的饱和磁场强度，该钛锌铁氧体的组成用氧化物形式(最简整数比)表

示为。若制得这种镒锌铁氧体的质量为100kg,在制取过程中不考虑损耗，需补充硫酸镭晶

体(MnSO4H2O)kg。(只列出计算式)

24.I.锂——空气电池能够提供相当于普通锂离子电池10倍的能量，因此它是很有前途的电池技术。下图

是锂一空气电池放电时的工作示意图。

(1)图1中电极a是极。

(2)电池中间的固体电解质(含阳离子交换膜)还能阻止H2O、N2、02等物质的通过防止Li和这些物质

反应。Li和水在常温下发生反应的化学方程式为。

II.某些锂电池广泛应用于手机、数码相机及便携式电脑中。此种锂电池的负极通常由金属锂构成，正极由

二氯亚飒(SOC12)和碳材料构成。总反应为：4Li+2SOCl2=4LiCI+S+SO2T.此种锂电池是一次电池，在放

电时有气体产生。以下说法中正确的是。

A.放电时电池内部Li+向负极移动

B.放电过程中，电池负极发生氧化反应

C.放电时每移动2moi电子，有ImolS被还原

D.放电时电池正极反应为：2soeb+4e-=SO2+S+4Cr

III.锂电池回收具有重要意义，重点回收的正极材料，其主要成分为钻酸锂(LiCoCh)、铝箔等。

某回收工艺流程如下:

NnOH溶液

一国体

操作］卜［AI(OH)j

废旧锂电池，T^IT

CoSO,溶液

激S—I>Ssj£

LoSO,溶液

"r饱和N,COj溶液H1SO4.HjO,,

LiaCO,国体—1-L

(1)废旧电池残留有单质锂，拆解时需隔绝空气，是因为锂易与空气中的反应。

(2)酸浸时钻酸锂发生反应的化学方程式为o若用盐酸代替H2sCU、H2O2混合液也

能达到酸浸目的，但不利之处是

(3)