高考化学第二轮专项复习专题四　选择题专攻1　新型化学电源含答案或解析

新型化学电源1.燃料电池以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响。电池类型导电介质反应式酸性燃料电池H+总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正极负极碱性燃料电池OH-总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32−+6H正极负极熔融碳酸盐燃料电池CO总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正极负极固态氧化物燃料电池O2-总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正极负极质子交换膜燃料电池H+总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O正极负极2.新型一次电池电池类型反应式Mg⁃H2O2电池总反应：H2O2+2H++Mg=Mg2++2H2O正极负极Mg-2e-=Mg2+钠硫电池总反应：2Na+xS=Na2Sx正极负极Na-e-=Na+锂钒氧化物电池总反应：xLi+LiV3O8=Li1+xV3O8正极xLi++LiV3O8+xe-=Li1+xV3O8负极Li-e-=Li+3.新型充电(可逆)电池电池类型反应式高铁电池总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH正极：

负极：

阳极：

阴极：

锂离子电池总反应：Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)正极：Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2负极：LixC6-xe-=xLi++C6阳极：LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+阴极：xLi++xe-+C6=LixC6钠电池钠硫蓄电池总反应：2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr正极：NaBr3+2e-+2Na+=3NaBr负极：2Na2S2-2e-=Na2S4+2Na+阳极：3NaBr-2e-=NaBr3+2Na+阴极：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2钠离子电池总反应：Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn正极：

负极：

阳极：NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+阴极：mNa++Cn+me-=NamCn全钒液流电池总反应：VO2++2H++V2+V3++VO2++H2正极：

负极：

阳极：VO2++H2O-e-=VO2+阴极：V3++e-=V2+4.浓差电池浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示。回答下列问题：(1)铜电极Ⅰ为极，电极反应式为。

(2)当放电完成时，负极区域增加g，(假设两侧溶液的体积均为100mL)。

1.(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ⁃MnO2研制了一种MnO2⁃Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是()A.充电时，Zn2+向阳极方向迁移B.充电时，会发生反应Zn+2MnO2=ZnMn2O4C.放电时，正极反应有MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-D.放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020molMnOOH2.(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是()A.放电时负极质量减小B.储能过程中电能转变为化学能C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧D.充电总反应：Pb+SO42−+2Fe3+=PbSO43.(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2A.放电时V2O5为正极B.放电时Zn2+由负极向正极迁移C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2OD.充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O4.(2023·全国乙卷，12)室温钠⁃硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠⁃硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：12S8+e-→12S82−，12S82−+e-→S42−，2Na++下列叙述错误的是()A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移B.放电时外电路电子流动的方向是a→bC.放电时正极反应为2Na++x8S8+2e-→Na2SD.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能5.(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是()A.电池总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a6.(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。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应H2+2MV2+=2H++2MV+C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动7.(2024·河北，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg⁃CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3⁃丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是()A.放电时，电池总反应为2CO2+Mg=MgC2O4B.充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接C.充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移D.放电时，每转移1mol电子，理论上可转化1molCO28.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是()A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键B.电池总反应为：I3−+ZnZn2++3IC.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPPD.放电时，消耗0.65gZn，理论上转移0.02mol电子9.(2023·山东，11改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法不正确的是()A.甲室Cu电极为负极B.隔膜为阳离子膜C.电池总反应：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响10.(2023·河北，13)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是()A.充电时，b电极上发生还原反应B.充电时，外电源的正极连接b电极C.放电时，①区溶液中的SO42−D.放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O

答案精析盘点核心知识1.O2+4e-+4H+=2H2OCH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+O2+4e-+2H2O=4OH-CH3OH-6e-+8OH-=CO32−+6HO2+4e-+2CO2=2COCH3OH-6e-+3CO32−=4CO2+2HO2+4e-=2O2-CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2OO2+4e-+4H+=2H2OCH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+2.H2O2+2H++2e-=2H2OxS+2e-=S3.FeO42−+3e-+4H2O=Fe(OH)3Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42−+4HZn(OH)2+2e-=Zn+2OH-Na1-mCoO2+me-+mNa+=NaCoO2NamCn-me-=mNa++CnVO2++2H++e-=VO2++HV2+-e-=V3+4.(1)正Cu2++2e-=Cu(2)32解析(2)当两侧CuSO4溶液的浓度变为3mol·L-1时，放电完成，右侧CuSO4增加2mol·L-1，其质量为2mol·L-1×0.1L×160g·mol-1=32g。精练高考真题1.C[充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2+向阴极方向迁移，A错误；放电时，Zn电极为负极，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，B错误；放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为0.010mol)，电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020mol，但正极上还有少量ZnMn2O4生成，因此，生成的MnOOH的物质的量小于0.020mol，D错误。]2.B[放电时，负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42−+2Fe3+，3.C[放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；电池在放电时的总反应为xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5·nH2O，则在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O=xZn+V2O5+nH2O，C不正确；充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O，D正确。]4.A[充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，即电子在外电路的流向为a→b，B正确；将题给硫电极发生的反应依次编号为①②③，由x4×①+x4×②+③可得正极的反应式为2Na++x8S8+2e-Na2Sx，C正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D5.C[该装置为原电池，a为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，b为负极，发生反应：Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O，在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O；电池的总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，A正确；CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，自身被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；由反应2C6H12O6+O2=2C6H12O7可知，1molC6H12O6参加反应时转移2mol电子，消耗18mg(0.1mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极向正极迁移，故Na+迁移方向为b→a，D正确。]6.B[相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e-=MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e-=MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。]7.C[放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，CO2发生还原反应，所以多孔碳纳米管电极为正极，电极反应式为Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4，Mg电极为负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，则放电时电池总反应为2CO2+Mg=MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生氧化反应，为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极移动，C错误；根据放电时的电极总反应2CO2+Mg=MgC2O4可知，每转移1mol电子，理论上可转化1molCO2，D正确。]8.C[由标注框内所示结构可知，其结构中存在碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A项正确；由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn；正极电极反应式为I3−+2e-=3