2025年高考二轮复习化学选择题热点练8新型化学电源及分析

8.新型化学电源及分析(分值:24分)学生用书P265(选择题每小题3分)1.(2024·广东佛山质检一)如图装置可合成重要的化工中间体乙醛酸,双极膜中的H2O能解离为H+和OH,下列说法正确的是()A.石墨也可以用Pb代替B.双极膜解离出来的H+向石墨电极移动C.H2C2O4在Pb电极表面发生反应:HOOC—COOH+2e+2H+HOOC—CHO+H2OD.当石墨电极析出1molO2,Pb电极附近一定生成2mol乙醛酸答案:C解析:由图可知,铅电极为电解池的阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,石墨电极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢离子进入阴极区。若用铅电极代替石墨电极,铅会在阳极失去电子发生氧化反应生成铅离子,所以不能用铅电极代替石墨电极,A错误;由分析可知,铅电极为电解池的阴极,石墨电极为阳极,双极膜解离出来的氢氧根离子进入阳极区、氢离子进入阴极区,B错误;铅电极为电解池的阴极,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,电极反应式为HOOC—COOH+2e+2H+HOOC—CHO+H2O,C正确;铅电极为电解池的阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,酸性条件下草酸在阴极得到电子发生还原反应生成乙醛酸和水,则石墨电极析出1mol氧气时,无法计算铅电极附近生成乙醛酸的物质的量,D错误。2.(2024·湖南雅礼中学模考)近日,西湖大学团队开发了一类水溶性有机储能小分子(M),并提出在电池充放电过程中实现电化学碳捕获一体化,其反应装置与原理如图所示。下列说法正确的是()A.充电时,电极A连接电源的负极B.放电时电极B发生的反应为N+2OH2eM+2H2OC.该电池可采用阴离子交换膜D.充电时,外电路通过1mole,理论上该电池最多能够捕获11.2LCO2(标准状况下)答案:B解析:由装置图中物质变化分析可以知道,M→N的变化为加氢反应,是还原反应,N→M的反应过程是去氢过程,为氧化反应,则放电条件下,电极B为原电池的负极,发生电极反应N+2OH2eM+2H2O,电极A为原电池正极,实现K3[Fe(CN)6]→K4[Fe(CN)6]的转化,该电池可采用阳离子交换膜,避免M、N的阴离子移向负极反应,充电时,正极A连接电源正极做电解池的阳极,负极B连接电源负极,做电解池阴极,据此分析回答问题。由分析,充电时,电极A连接电源的正极,A错误;放电时电极B发生的反应为N+2OH2eM+2H2O,B正确;由上述分析,该电池采用阳离子交换膜,C错误;充电时,外电路通过1mole,产生1mol氢氧根离子,根据CO2+OHHCO3-,理论上该电池最多能够捕获22.4LCO2(标准状况下),D错误;故选B。3.(2024·湖南常德一模)水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点,该电池以V2CTx(含V、C、N元素)为正极材料,电解质溶液中主要存在团簇离子NH4+(CH3COOH)3。其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是(A.放电时,NH4+(CH3COOH)3向YB.放电时,Y极的电极反应式为V2CTx+NH4+(CH3COOH)3+2e(V,e)2CTx·[NH4+(CH3C.NH4+与CH3D.充电时,NH4+(CH3COOH)3增加了1mol时,X答案:C解析:电池以V2CTx为正极材料,因此Y为正极,X为负极,据此作答。放电时Y为正极,阳离子向正极移动,即NH4+(CH3COOH)3向Y极方向移动,故A正确;放电时,Y为正极,发生还原反应,Y极的电极反应式为V2CTx+NH4+(CH3COOH)3+2e(V,e)2CTx·[NH4+(CH3COOH)3],故B正确;类比于铵根离子能与氯离子形成离子键,但CH3COOH各原子均达到稳定状态,可推知与铵根离子不能形成离子键,故C错误;充电时,X电极为阴极,Y电极为阳极,发生的反应为(V,e)2CTx·[NH4+(CH3COOH)3]2eV2CTx+NH4+(CH3COOH)3,NH4+(CH3COOH)3增加了1mol时,转移电子2mol,根据电荷守恒可知,阴极也转移电子2mol,MnO2得电子生成Na0.6MnO2,可知得到2molNa+,则X极质量增加464.(2024·广东顺德区适应性考试)lTMoS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e)和空穴(h+),其制氧效果优越,原理如图所示。下列叙述正确的是()A.放电时电势高低:a<bB.放电时,电子流向:b→离子交换膜→aC.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关D.放电时存在反应:2H2O+4h+(空穴)O2↑+4H+答案:C解析:由图可知,放电时Zn在b电极失去电子生成[Zn(OH)4]2,则b为负极,a为正极,电势高低:a>b,A错误;放电时,电子流向:b→导线→a,B错误;lTMoS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e)和空穴(h+),驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电,则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,C正确;由图可知,放电时,O2在正极得到电子生成H2O,电极方程式为O2+4e+4H+2H2O,D错误。5.(2024·陕西商洛尖子生学情诊断)某新型光催化钠离子二次电池的工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A.充电时,阴极的电极反应式为S42-+6eB.离子交换膜应选择阳离子交换膜C.放电时,每消耗1molNaI3,离子交换膜左室电解质溶液质量理论上增加46gD.适当提高电解液的浓度可提升该电池存储的能量答案:C解析:充电时,为电解池,石墨电极上S元素被还原,石墨电极为阴极,光催化电极上I元素被氧化,光催化电极作阳极;则放电时石墨电极为负极,光催化电极为正极。充电时,石墨电极为阴极,电极反应式为S42-+6e4S2,A正确;放电时,钠离子由左侧向右侧迁移,充电时,钠离子由右侧向左侧迁移,故离子交换膜为阳离子交换膜,B正确;放电时,消耗NaI3,电极反应式为I3-+2e3I,每消耗1molNaI3,转移电子2mol,且钠离子由左侧向右侧迁移,离子交换膜左室电解质溶液质量减少46g,C错误;6.(2024·湖南长沙一模)氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料,因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。下图为该电池的示意图,下列说法正确的是()A.放电时,OH从电极a移向电极bB.充电时,电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极C.放电时,总反应为Bi2O3+3H2O+6NiO6NiOOH+2BiD.充电时,电路转移9.03×1024个电子,阳极质量增加255g答案:D解析:放电时,电极a为负极,电极反应式为2Bi6e+6OHBi2O3+3H2O,电极b为正极,电极反应式为NiOOH+eNiO+OH,充电时,电极a为阴极,电极反应式为Bi2O3+3H2O+6e2Bi+6OH,电极b为阳极,电极反应式为NiO+OHeNiOOH。放电时,OH从电极b移向电极a,故A错误;充电时,电子从电源负极→电极a,电极b→电源正极,电子不经过电解质溶液,故B错误;放电时,电极a为负极,电极反应式为2Bi6e+6OHBi2O3+3H2O,电极b为正极,电极反应式为NiOOH+eNiO+OH,总反应式为6NiOOH+2BiBi2O3+3H2O+6NiO,故C错误;充电时,电极b为阳极,电极反应式为NiO+OHeNiOOH,电路转移9.03×1024个电子,即15mol电子,根据原子守恒可知,阳极增加的质量为15molOH的质量,15mol×17g·mol1=255g,故D正确;故选D。7.(2024·湖南雅礼中学二模)下图是一种能将底物通过电化学转化为电能的微生物燃料电池,可以大大提高能量转化效率,以下说法不正确的是()A.理论上,每消耗1molO2,就有4molH+通过质子交换膜B.两种微生物的存在保证了S元素循环的作用C.负极电极反应式为HS+4H2O8e9H++SO4D.升高温度,可以有效提高该电池的放电效率答案:D解析:硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成CO2和HS,由H+的移动方向可知,a是负极,HS在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,反应式为HS+4H2O8e9H++SO42-;b是正极,氧气得电子发生还原反应,反应式为O2+4e+4H+2H2O,两种细菌存在循环作用把有机物氧化成正极的电极反应式为O2+4e+4H+2H2O,1mol氧气参加反应时,有4mol电子转移,故有4molH+通过质子交换膜,故A正确;硫氧化菌将HS氧化为SO42-,硫酸盐还原菌将SO42-还原为HS,恰好完成了S元素的循环,故B正确;由分析可知,a电极为负极,负极反应为HS+4H2O8e9H++SO42-,故C正确;升高温度会把微生物杀死,导致该电池失活,8.(2024·甘肃白银名校联合调研)一种将酸—碱双电解液分开且具有双溶解沉积反应的酸碱混合高电压水系可充电电池的充电过程如图。下列说法中错误的是()A.充电时,电极a与电源的负极相连B.放电时,在电极a区加入KOH溶液作电解质溶液C.放电时,电极b的电极反应式为MnO2+4H++2eMn2++2H2OD.充电时,当电极a处生成6.5gZn时,有0.1molK+通过交换膜N答案:D解析:充电时,电极a上[Zn(OH)4]2得到电子生成Zn,为电解池的阴极,与电源的负极相连,电极方程式为[Zn(OH)4]2+2eZn+4OH,电极b为电解池的阳极,电极方程式为Mn2++2H2O2eMnO2+4H+。由分析可知,充电时,电极a与电源的负极相连,A正确;放电时电极a发生的反应是Zn转化为Zn(OH)2,这是一个氧化