届高考化学一轮复习强化新型化学电源.docx
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届高考化学一轮复习强化新型化学电源
新型化学电源
1、最近国外研究发现一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。
如图为有机污水处理的实验装置。
下列说法正确的是（ ）
A．为加快处理速度，装置可在高温环境中工作
B．若污水中主要含有葡萄糖，则负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极室向负极室移动
D．放电过程中，溶液的酸性逐渐增强
解析：
细菌在高温下不能存活，A错误；污水中主要含有葡萄糖时，负极发生的反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋，B正确；H＋在负极产生，从负极室向正极室移动，C错误；负极产生的H＋与正极产生的OH－恰好结合成水，故溶液的酸性不会增强，D错误。
]
答案：
B
2、一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是（ ）
A．a电极发生还原反应
B．H＋
由右室通过质子交换膜进入左室
C．b电极反应式为2NO
＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极
解析：
b极的硝酸根得到电子生成氮气，发生还原反应，是正极，A错误；燃料电池中阳离子向正极迁移，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，B错误；图中有质子交换膜，说明是酸性介质，硝酸根离子得到电子生成氮气，根据电荷守恒可知反应物中还有氢离子参与反应，C正确；电池工作时，电流从正极（b极）流向负极（a极），D错误。
答案：
C
3、甲醇（CH3OH）是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。
下列说法正确的是（ ）
A．该装置将电能转化为化学能
B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
C．当电路中有1mol电子转移时，有1molH＋移向a电极区
D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流
解析：
该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋，故B正确；当电路中有1mol电子转移时，有1molH＋移向正极区即b电极区，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。
答案：
B
4、锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示，其中电解质
LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。
回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。
（填字母）
（2）电池正极反应式为_______________。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？
________（填“是”或“否”），原因是______________________。
（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_____________。
K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为______________。
解析 由Li＋的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：
Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2，a为负极，其电极反应为：
Li－e－===Li＋，电流由b流向a。
由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
答案
（1）b a
（2）Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2
（3）否 锂能与水发生反应
（4）3MnO2＋6KOH＋KClO3
3K2MnO4＋KCl＋3H2O 2∶1
5、（Ⅰ）21世纪最富有挑战性的课题之一是使汽油氧化直接产生电流。
新研制的某汽油燃料电池的工作原理为：
一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，掺杂了Y2O3的ZrO2晶体作电解质，它在高温下传导O2－离子，填写下列空白。
（1）汽油燃料电池的能量转化率比汽油在发动机里燃料产生动力的能量转化率________（填“高”或“低”）。
（2）若用丁烷（C4H10）代表汽油，则该燃料电池总反应的化学方程式为___________________。
（3）该汽油燃料电池的不足之处是汽油被氧化不完全，产生的________可能堵塞气体通道。
（Ⅱ）古代铁器（埋藏在地下）在严重缺氧的环境中，仍然锈蚀严重（电化学腐蚀）。
原因是一种叫做硫酸盐还原菌的细菌，能提供正极反应的催化剂，可将土壤中的SO
还原为S2－，该反应放出的能量供给细菌生长、繁殖之需。
（1）写出该电化学腐蚀的正极反应的电极反应式：
____________________。
（2）文物出土前，铁器表面的腐蚀产物可能有（写化学式）
_________________________。
解析 （Ⅱ）
（1）在无氧的条件下，正极SO
发生还原反应生成S2－：
SO
＋4H2O＋8e－===S2－＋8OH－；
（2）负极铁发生氧化反应：
Fe－2e－===Fe2＋，生成的
Fe2＋再和S2－和OH－反应生成FeS和Fe（OH）2。
答案 （Ⅰ）
（1）高
（2）2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O （3）炭
（Ⅱ）
（1）SO
＋8e－＋4H2O===S2－＋8OH－
（2）Fe（OH）2，FeS
6.
（1）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。
某微生物燃料电池的工作原理如图所示。
该微生物燃料电池,负极为（填“a”或“b”）,当电路中有0.5mol电子发生转移,则有mol的H+通过质子交换膜。
该电池负极反应式为。
（2）CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图所示。
该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2（C2O4）3
是重要的化工原料。
已知电池的正极反应式:
6O2+6e-
6
6CO2+6
3C2
+6O2
则电池的负极反应式:
。
反应过程中O2的作用是。
该电池的总反应式:
。
解析:
（1）根据图示,在硫氧化菌作用下HS-转化为S
发生氧化反应:
HS-+4H2O-8e-
S
+9H+;电极a上发生氧化反应,电极a为负极,b为正极,当电路中有0.5mol电子发生转移,则有0.5molH+通过质子交换膜。
（2）根据图示,铝为负极,离子液体为AlCl3,因此负极反应式为Al-3e-
Al3+;负极反应式和正极反应式按电子守恒合并,得出总电池反应式为2Al+6CO2
Al2（C2O4）3,因此氧气为催化剂。
答案:
（1）a 0.5 HS-+4H2O-8e-
S
+9H+
（2）Al-3e-
Al3+（或2Al-6e-
2Al3+） 催化剂
2Al+6CO2
Al2（C2O4）3
7、沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是（）
A．碳棒b的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B．光照强度对电池的输出功率有影响
C．外电路的电流方向：
碳棒a→碳棒b
D．酸性增强不利于菌落存活，故工作一段时间后，电池效率降低
解析：
由题图可知，碳棒a作负极，碳棒b作正极。
A项，正极O2得电子生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A正确；B项，CO2在光照和光合菌的作用下反应生成氧气，光照强度对电池的输出功率有影响，故B正确；C项，外电路电流由正极流向负极，即由碳棒b→碳棒a，故C错误；D项，酸性增强会使菌落失活，工作一段时间后，电池效率降低，故D正确。
答案：
C
8、我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。
为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置（如图），实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。
关于该装置的下列说法正确的是（ ）
A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极
B．图中离子交换膜为阳离子交换膜
C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强
D．人体呼出的气体参与X电极的反应：
CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－
解析：
A项，根据正电荷向P型半导体移动，可知P型半导体为正极，而N型半导体为负极，错误；B项，电解质溶液中OH－通过离子交换膜移动到Y极发生氧化反应，则离子交换膜为阴离子交换膜，错误；C项，总反应为2CO2===2CO＋O2，反应前后电解质溶液的pH不变，错误；D项，X极与负极相连，为阴极，发生还原反应：
CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－，正确。
答案：
D
9、我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如图装置可实现：
H2S＋O2===H2O2＋S。
已知甲池中有如下的转化：
下列说法错误的是（ ）
A．该装置可将光能转化为电能和化学能
B．该装置工作时，溶液中的H＋从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池
C．甲池碳棒上发生电极反应：
AQ＋2H＋＋2e－===H2AQ
D．乙池①处发生反应：
H2S＋I
===3I－＋S↓＋2H＋
解析：
该装置是原电池装置，根据图中信息知是将光能转化为电能和化学能的装置，A正确；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，B错误；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，C正确，在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I
得电子生成I－，发生的反应为H2S＋I
===3I－＋S↓＋2H＋，D正确。
答案：
B
10、我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。
图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是（ ）
A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI－被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
解析：
A.放电时，a电极为正极，I2Br－得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，故A正确；B.放电时，负极生成Zn2＋，正极由I2Br－转化为I－和Br－，溶液中离子数目增大，故B正确；C.充电时，b电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，b电极每增重0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br－＋2I－－2e－===I2Br－，有0.02molI－失电子被氧化，故C正确；D.充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误。
答案：
D
11、某新型电池以NaBH4（B的化合价为＋3价）和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2（既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用），该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．每消耗3molH2O2，转移6mole－
B．电池工作时Na＋从b极区移向a区
C．a极上的电极反应式为BH
＋8OH－－8e－===BO
＋6H2O
D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：
NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O
解析：
正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，故B错误；负极发生氧化反应生成BO
，电极反应式为BH
＋8OH－－8e－===BO
＋6H2O，故C正确；电极b采用MnO2为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，负极发生氧化反应生成BO
，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正确。
答案：
B
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