化学电源高考化学抢分全国通用.docx

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化学电源高考化学抢分全国通用

秘籍10化学电源

1．（2018·浙江11月，17）金属（M）－空气电池的工作原理如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．金属M作电池负极

B．电解质是熔融的MO

C．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．电池反应2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2

【答案】B

【解析】金属（M）－空气电池中M失电子做负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M（OH）2，故B错误；空气得电子做正极，电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2，故D正确。

2．室温下，利用下图，可回收酸性废水中低浓度的铜，下列说法错误的是（　　）

A．电极2为正极，只发生反应：

Cu2＋＋2e－═══Cu

B．Y为阴离子交换膜，2室流出的溶液是Na2SO4溶液

C．每8molNaOH参加反应，有8mol电子转移

D．此装置在回收铜的同时还有电流产生

【答案】A

【解析】由图可知，Cu2＋、H＋在电极2被还原，则电极2为正极，电极反应式还有2H＋＋2e－═══H2↑，A错误。

电极1上BH

转化为B（OH）

，电极反应式为BH

＋8OH－－8e－═══B（OH）

＋4H2O,1室中Na＋透过X膜向2室迁移，3室中SO

透过Y膜向2室迁移，故Y为阴离子交换膜，X为阳离子交换膜，2室中流出Na2SO4溶液，B正确；由负极反应式可知，消耗8molNaOH时，转移8mol电子，C正确；该装置形成原电池，在回收铜的同时，有电流产生，D正确。

1．原电池的构成及工作原理

2．原电池装置中盐桥和离子交换膜的作用

（1）盐桥的作用

原电池装置中盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：

a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。

（2）离子交换膜作用

离子交换膜可看作“盐桥”的变式应用。

离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。

3．（2019·全国卷Ⅰ）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，示意图如图所示。

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NH3

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

【答案】B

【解析】由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2═══2NH3。

该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－═══MV2＋，为负极，不是阴极，B错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧（负极区）向右侧（正极区）迁移，D正确。

4．我国某科研机构研究表明，利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如下图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．N为该电池的负极

B．该电池可以在高温下使用

C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小

D．M的电极反应式为：

C6H5OH＋28e－＋11H2O═══6CO2＋28H＋

【答案】C

【解析】由图中信息可知，N电极上Cr2O

被还原生成Cr（OH）3，则N电极是正极，A错误；该电池内部有微生物参与，不能在高温下使用，B错误；左室产生H＋由阳离子交换膜进入中间室，右室产生OH－由阴离子交换膜进入中间室，H＋＋OH－═══H2O，中间室中NaCl溶液的浓度减小，C正确；M极是负极，发生氧化反应生成CO2，电极反应式应为C6H5OH＋11H2O－28e－═══6CO2＋28H＋，D错误。

燃料电池

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）

酸性

燃料

电池

H＋

总反应：

2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

正极

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

负极

CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

碱性

燃料

电池

OH－

总反应：

2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO

＋6H2O

正极

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

负极

CH3OH－6e－＋8OH－===CO

＋6H2O

熔融碳

酸盐燃

料电池

CO

总反应：

2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

正极

O2＋4e－＋2CO2===2CO

负极

CH3OH－6e－＋3CO

===4CO2↑＋2H2O

固态氧

化物燃

料电池

O2－

总反应：

2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

正极

O2＋4e－===2O2－

负极

CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O

质子交

换膜燃

料电池

H＋

总反应：

2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

正极

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

负极

CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

5．（2019·全国卷Ⅲ）为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D－Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D－Zn－NiOOH二次电池，结构如图所示。

电池反应为Zn（s）＋2NiOOH（s）＋H2O（l）

ZnO（s）＋2Ni（OH）2（s）。

下列说法错误的是（　　）

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

B．充电时阳极反应为Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e－═══NiOOH（s）＋H2O（l）

C．放电时负极反应为Zn（s）＋2OH－（aq）－2e－═══ZnO（s）＋H2O（l）

D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区

【答案】D

【解析】该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni（OH）2在阳极发生氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e—═══NiOOH（s）＋H2O（l），B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn（s）＋2OH－（aq）－2e－═══ZnO（s）＋H2O（l），C正确；电池放电过程中，OH－等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。

6．镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。

其中一种镁原电池的放电反应为：

xMg+Mo3S4=MgxMo3S4在镁原电池放电时，下列说法错误的是（）

A．Mg2+向发生氧化反应的一极迁移

B．正极反应为Mo3S4+2xe-=Mo3S

C．Mo3S4发生氧化反应

D．负极反应为xMg-2xe-=xMg2+

【答案】AC

【解析】A．根据原电池的工作原理，在原电池中，负极发生氧化反应，阳离子向正极移动，则Mg2＋向正极迁移，故A错误；B．根据总电极反应式，正极反应式为Mo3S4＋2xe－=

，故B正确；C．根据选项B的电极反应式，Mo3S4得电子，发生还原反应，故C错误；D．根据总电极反应式，负极反应式为xMg－2xe－=xMg2＋，故D正确；答案选AC。

可逆电池模型解题

关系图示

解题模型

例：

xMg＋Mo3S4

MgxMo3S4。

7．2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示（已知：

H2O2

H＋＋HO

，Ka＝2.4×10－12）。

下列说法错误的是（　　）

A．a极的电势低于b极

B．Y膜为选择性阴离子交换膜

C．每转移0.4mole－，就有0.1molH2O2生成

D．b极的电极反应为O2＋2e－＋H2O═══HO

＋OH－

【答案】C

【解析】电极a通入H2，电极b通入O2，二者反应生成H2O2，则a极是负极，b极的正极，故a极的电势低于b极，A正确；该装置用于制取H2O2，电极b必然生成HO

，电极反应式为O2＋H2O＋2e－═══HO

＋OH－，HO

透过Y膜，H＋透过X膜，并结合生成H2O2，故X膜为阳离子交换膜，Y膜为阴离子交换膜，B、D均正确；由b极反应可知，转移2mol电子时，生成1molHO

，最终生成1molH2O2，故转移0.4mole－，有0.2molH2O2生成，C错误。

8．2019年化学诺贝尔奖授予拓展锂离子电池应用的三位科学家。

如图是某锂-空气充电电池的工作原理示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．电解质溶液可选用可溶性锂盐的水溶液

B．电池放电时间越长，Li2O2含量越少

C．电池工作时，正极只发生Li＋＋O2－e－═══LiO2

D．充电时，b端应接电源的负极

【答案】D

【解析】锂是非常活泼金属，可与水反应生成LiOH和H2，故电解质溶液不能选用可溶性锂盐的水溶液，A错误；电池放电过程生成Li2O2，放电时间越长，Li2O2含量越多，B错误；电池工作时，正极发生还原反应，电极反应可能是Li＋＋O2＋e－═══LiO2，C错误；充电时，负极接外加电源的负极，故b端接电源的负极，D正确。

1．（2021·湖北高三其他模拟）我国某科研机构设计如图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理，处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。

一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。

下列说法中错误的是

A．工作时，N极附近溶液pH升高

B．工作时，每转移3mol电子，N极室和M极室质量变化相差65g

C．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜

D．N电极反应式为

【答案】B

【解析】放电时，N极室

转化为Cr（OH）3，Cr元素的化合价降低，则N极为正极，M极为负极。

M极电极反应为

，N极电极反应为

。

由于该装置的目的是对废水进行有效处理，生成的H+应迁移到中间室，a为阳离子交换膜，生成的OH-应迁移到中间室，与H+反应生成H2O，使NaCl溶液浓度降低，b为阴离子交换膜。

A．工作时，N极发生反应

，则附近溶液pH升高，A正确；B．工作时，每转移3mol电子，M极室减少3molH+和

molCO2，共31.3g，N极室减少4molOH-，共68g，因此N极室和M极室质量变化相差36.7g，B错误；C．由分析可知，a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，C正确；D．放电时，N极室

转化为Cr（OH）3，反应式为

，D正确；故选B。

2．（2021·湖南高三其他模拟）COOH燃料电池的装置如下图，两电极间用允许K+和H+通过的半透膜隔开。

下列说法错误的是

A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极

B．负极的电极反应式为HCOO-+2OH-_2e-=HCO

+H2O

C．理论上每消耗标准状况下22.4LO2，有2molK+通过半透膜

D．通入O2发生的反应为4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O

【答案】C

【解析】左侧是HCOO-转化为

，C元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，a是负极；右侧是Fe3+转化为Fe2+，化合价降低，得到电子，发生还原反应，b是正极。

A．池工作时，电子由a电极（负极）电极经外电路流向b电极（正极），A项正确；B．负极是HCOO-转化为

，电极反应式为：

HCOO-+2OH-_2e-=HCO

+H2O，B项正确；C．

，每消耗标准状况下22.4LO2，O2的物质的量为1mol，转移电子4mol，应有4molK+通过半透膜，C项错误；D．通入O2发生的反应为4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O，D项正确；答案选C。

3．（2021·山东德州市·高三一模）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示：

下列说法错误的是（）

A．加入HNO3降低了正极反应的活化能

B．电池工作时正极区溶液的pH增大

C．1molCH3CH2OH被完全氧化时有1.5molO2被还原

D．正极附近的溶液中会发生反应：

4NO+3O2+2H2O=4HNO3

【答案】C

【解析】乙醇燃料电池中，通入乙醇的为负极，电极反应式为

，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应

，

，二者加合可得

，则

在正极起催化作用，据此分析解答。

A．由分析知，

在正极起催化作用，作催化剂，则加入

降低了正极反应的活化能，故A正确；B．电池工作时正极区的总反应为

，则溶液中氢离子浓度减小，

增大，故B正确；C．根据得失电子守恒可知，

被完全氧化时，转移12mol电子，则有

被还原，故C错误；D．由分析知，正极附近会发生反应

，

，故D正确；故选C。

4．（2021·湖南岳阳市·高三二模）（双选）十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。

硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：

2H2S（g）+O2（g）=S2（s）+2H2O（l）△H=-632kJ/mol，下列说法不正确的是

A．电极a发生了氧化反应

B．标准状况下，每11.2LH2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入正极区

C．当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能

D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-

【答案】CD

【解析】由2H2S（g）+O2（g）=S2（s）+2H2O（l）可知，O2在正极b发生还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，H2S在负极a发生氧化反应，电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2。

A．电极a为负极，发生氧化反应，A项正确；B．由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每11.2LH2S即0.5molH2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入正极区，B项正确；C．反应由化学能转化为电能，电池内部释放的热能小于632kJ，C项错误；D．该电池是质子固体做电解质，所以电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，D项错误；答案选CD。

5．（2021·河北唐山市·高三一模）（双选）新型的高比能量锌-碘溴液流电池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，下列叙述正确的是（）

A．放电时，a作电池的负极

B．放电时，b电极每减少6.5g，a极区溶液中将增加0.2molI-

C．充电时，a电极反应为

D．充电时，b电极接外电源正极

【答案】BC

【解析】放电时Zn被氧化为Zn2+，为负极，即b极为负极，则a极为正极；则充电时a极发生氧化反应为阳极，b极发生还原反应为阴极。

A．放电时Zn被氧化为Zn2+，为负极，即b极为负极，则a极为正极，A错误；B．放电时b极反应为Zn-2e-=Zn2+，减少6.5g即反应0.1molZn，转移0.2mol电子，a极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-，根据电子守恒可知增加0.2molI-，B正确；C．放电时a极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-，则充电时电极反应为2I-+Br-2e--=I2Br-，C正确；D．充电时b极为阴极，接外电源的负极，D错误；综上所述答案为BC。

6．（2021·湖南郴州市·高三三模）（双选）2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。

型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。

某

型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

（电池总反应为：

）

A．放电时，b极为负极

B．充电时，固态电解质中

移向a极

C．放电时，a极反应

D．充电时，若转移

电子，b极质量减少

【答案】BD

【解析】电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时

的移动方向可知，b极为正极，则a极为负极，据此解答。

A．电池放电时，阳离子向正极移动，根据放电时

的移动方向可知，b极为正极，A错误；B．充电时，a为阴极，b为阳极，

移向阴极，B正确；C．放电时a极为负极，a电极上发生反应

，C错误；D．充电时，b为阳极，b极反应，

，若转移

电子，则有

从b电极中脱去，电极减重

，D正确。

答案选BD。