化学热点题型训练新型电池含解析

2021年高考化学热点题型训练新型电池含解析2021年高考化学热点题型训练新型电池含解析2021年高考化学热点题型训练新型电池含解析新型电池1。最近报道的一种处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图如下.装置工作时,下列说法不正确的是A.化学能转变为电能B.盐桥中K+向X极移动C。电子由X极沿导线流向Y极D.Y极发生的反应为2NO3-+10e—+12H+=N2+6H2O，周围pH增大【答案】B【详解】根据题意，利用该装置发电，说明该装置为原电池装置，根据图象，NH3在X电极上转化成N2,N的化合价由－3价→0价,化合价升高,根据原电池工作原理，即X电极为负极,Y电极为正极；A、该装置为原电池，将化学能转化成电能,故A说法正确；B、根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即K＋向Y电极移动，故B说法错误；C、根据原电池的工作原理，电子从X电极经外电路流向Y电极，故C说法正确；D、根据图象，Y电极上NO3－→N2，化合价降低,电极反应式为2NO3－＋12H＋＋10e－=N2＋6H2O，消耗H＋,因此pH增大，故D说法正确。2.我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示.下列说法正确的是A。该制氢工艺中光能最终转化为化学能B.该装置工作时，H+由b极区流向a极区C。a极上发生的电极反应为Fe3++e—=Fe2+D。a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液【答案】A【分析】本题考查太阳能光催化和光电催化，为解决天然气和石油化工过程中产生的大量H2S资源高值化转化(H2+S）提供了一个潜在的新途径,是电化学的应用，有一定的难度。解题关键：抓住电子流动的方向，理清发生的氧化还原反应.【解析】A、该制氢工艺中光能转化为电能,最终转化为化学能，故A正确；该装置工作时，H＋由b极区放电生成氢气，a极区流向b极区，故B错误；a极上发生氧化反应，失电子,所以a极上发生的电极反应为Fe2＋-e－═Fe3＋，故C错误；D、该过程涉及两个反应步骤,第一步利用Fe3＋/Fe2＋电对的氧化态高效捕获H2S得到硫和还原态，所以a极区无需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，故D错误.3。以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5，装置如图所示。下列说法正确的是A。石墨1为电池负极，Pt2为电解池阳极B。石墨2上的电极反应为：C。阳极的电极反应为:N2O4+2HNO3-2e—=N2O5+2H+D。每制得1molN2O5，理论上消耗标况下2．8L的CH4【答案】C【分析】图中左侧装置为燃料电池，石墨1：通入甲烷的一极为原电池的负极,发生氧化反应，电极反应式为CH4+4CO32—8e-=6CO2，石墨2：通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e—+2CO2=2CO32-，N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5,即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：Pt2极阴极发生2H++2e—=H2↑的反应,Pt1极阳极为N2O4+2HNO3—2e—═2N2O5+2H+，以此解答该题。【详解】A。根据上面分析可知石墨1为电池负极，Pt2为电解池阴极，故A错误；B.石墨2上的电极反应为：O2+4e—+2CO2=2CO32—，故B错误；C。阳极的电极反应为：N2O4+2HNO3—2e-═2N2O5+2H+，故C正确；D.电极反应式：CH4+4CO32——8e—=6CO2，N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，根据转移电子数相等,每制得1molN2O5，理论上消耗标况下CH4=2。8L，故D错误。4.高锰酸钾在化工医药、水处理等很多方面有重要应用，可以用电解法制备，装置如下.直流电源采用乙烷-空气的碱性燃料电池.下列说法不正确的是(已知电流效率η=×100%）A.电源负极的电极反应式为C2H6—14e—+18OH-=2CO32—+12H2OB.该离子交换膜为阴离子交换膜C。a极为直流电源的正极D.若消耗0。02mo1，产生0.055mol，则【答案】B【详解】A。电源负极上乙烷在碱性条件下失电子产生碳酸根离子，反应的电极反应式为C2H6-14e—+18OH—=2CO32—+12H2O，选项A正确;B.电解池左侧Pt电极的电极反应为MnO42——e-=MnO4-，右侧稀氢氧化钾溶液变为浓氢氧化钾溶液，右侧电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH—，钾离子通过离子交换膜进行右侧,故该离子交换膜为阳离子交换膜，选项B不正确；C。电解池左侧Pt电极的电极反应为MnO42--e-=MnO4—,Pt电极为阳极，则a极为直流电源的正极，选项C正确；D。O2发生的电极反应为O2+4e—+2H2O=4OH—，若消耗0。02mo1O2，转移电子数为0。02mo1×4=0.08mol,根据电极反应MnO42—-e—=MnO4—,产生0。055mol，转移电子数为0。055mol，电流效率η=×100%=68.75%,选项D正确.5。我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中发生反应：。下列说法正确的是A.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ＋2H＋－2e－===H2AQB.乙池溶液中发生的反应为H2S＋I3—===3I－＋S＋2H＋C。该装置中电能转化为光能D。H＋从甲池移向乙池【答案】B【解析】A、甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ+2H++2e—=H2AQ，A错误；B、在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，碘单质得电子生成I-，发生的反应为H2S+I3-＝3I—+S↓+2H+,B正确;C、根据图中信息知道是将光能转化为电能的装置,C错误；D、装置的是原电池装置，原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，D错误。6。下图是新型镁-锂双离子二次电池，下列关于该电池的说法不正确的是（）A.放电时，Li+由左向右移动B。放电时，正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4C。充电时,外加电源的正极与Y相连D.充电时，导线上每通过1mole—,左室溶液质量减轻12g【答案】D【分析】放电时，左边镁为负极失电子发生氧化反应，反应式为Mg—2e—=Mg2+,右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li1—xFePO4+xLi++xe—=LiFePO4，阳离子移向正极；充电时，外加电源的正极与正极相连,负极与负极相连,结合电子转移进行计算解答。【详解】A．放电时,为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以Li+由左向右移动，故A正确;B、放电时，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li1﹣xFePO4+xLi++xe﹣＝LiFePO4，故B正确；C、充电时，外加电源的正极与正极相连，所以外加电源的正极与Y相连,故C正确；D、充电时，导线上每通过1mole﹣，左室得电子发生还原反应，反应式为Mg2++2e﹣＝Mg，但右侧将有1molLi+移向左室，所以溶液质量减轻12﹣7＝5g，故D错误.7.名校高考模拟题精选（1)H2是一种重要的清洁能源。2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计)。工作过程中，膜I侧所得=3，则膜I侧的电极方程式为________________________。（2)根据题意完成下列问题：有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为_______________________________，电池总反应式为________________________。(3)①利用在特定条件下用铂电极(阳极为铂丝）电解饱和硫酸氢钾溶液的方法制备K2S2O8（过二硫酸钾）。在低温下电解液中主要含有K+、H+和离子，电流通过溶液后发生反应.阳极区电极反应式为______________________________，X为_________交换膜(填“质子"、“阳离子"或“阴离子”），当电路中通过0.2mole—时,两边溶液质量的变化差为_________。②甲烷燃料电池采用铂为电极，两电极上分别通入CH4和O2,电解质溶液为300mL1。0mol·L-1的NaOH溶液。当O2通入量为8.96L（标准状况）且反应完全时，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_______________________________。【答案】（1）12H2O+O2+28e—=12H2↑+14O2-（2）SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42－（3)①2HSO4--2e-=S2O82-+2H+质子0.2g②.c（Na+）>c(HCO3—）>c（CO32-）>c（OH-)>c（H+）【分析】（1）由图可知：在膜II测CH4中的C失去电子被氧化为CO，膜I侧氧气水得到电子，据此分析解答；（2）SO2—O2-H2SO4形成燃料电池,通O2的电极为正极发生还原反应,同SO2的电极为负极发生氧化反应，书写电极反应式按照先总后分的顺序，先写出总的原电池方程式，然后写出正极的电极反应式，用总方程式减去正极反应式就是负极的电极反应式。【详解】(1）由图可知:在膜II测CH4中的C失去电子被氧化为CO，膜I侧氧气、水得到电子,每1molO2反应，得到4个电子，在膜I侧发生的电极反应为：①O2+4e—=2O2-，②H2O+2e-=H2+O2-↑,假设O2为1，则N2为4，由于在空气中N2与O2的物质的量之比按4：1，反应后膜I侧所得=3，则反应后得到H2为12，即有12molH2O发生反应产生H2，所以①+12×②可得膜I的总反应式：12H2O+O2+28e-=12H2↑+14O2—；(2).原电池总方程式为2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，正极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，用总的减去正极的电极反应式得负极电极反应式为SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋,

因此，本题正确答案是：SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋；2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4或2SO2＋O2＋2H2O＝4H＋＋2SO42(3）。①电解硫酸氢钾溶液制备过二硫酸钾,所以说明硫元素化合价升高，即阳极为硫酸氢离子失去电子生成过二硫酸根离子，电极反应为：2HSO4-—2e—=S2O82—+2H+;溶液为酸性，反应生成过多的氢离子,阴极反应为：2H++2e—=H2,所以为质子交换膜。当有0。2mol电子转移时，阳极区