（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（三十五）化學(xué)能與電能（2）新型化學(xué)電源（過題型）（含解析）

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1、（通用版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（三十五）化學(xué)能與電能（2）新型化學(xué)電源（過題型）（含解析） 1．有一種“水”電池，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．Na＋不斷向“水”電池的負極移動 C．每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 D．AgCl是還原產(chǎn)物 解析：選C　根據(jù)電池總反應(yīng)，可判斷出Ag應(yīng)為原電池的負極，負極電極反應(yīng)式為Ag＋Cl－－e－===AgCl，故A錯誤；在原電池中陰離子向負

2、極移動，陽離子向正極移動，故B錯誤；根據(jù)總反應(yīng)式可知，5 mol MnO2生成1 mol Na2Mn5O10，轉(zhuǎn)移2 mol電子，故C正確；反應(yīng)中Ag的化合價升高，被氧化，Ag應(yīng)為原電池的負極，AgCl是氧化產(chǎn)物，故D錯誤。 2．已知：H2O2是一種強氧化劑。Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如圖所示。該電池工作時，下列說法不正確的是(　　) A．Mg電極是該電池的負極 B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) C．該裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．溶液中Cl－向Mg電極移動 解析：選B　組成的原電池的負極被氧化，鎂為負極，故A正確；雙氧水

3、作為氧化劑，在石墨電極上被還原成水，發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯誤；該裝置是原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；原電池中，陰離子移向負極，Mg電極為該原電池的負極，則Cl－向Mg電極移動，故D正確。 3.普通水泥在固化過程中自由水分子減少并產(chǎn)生Ca(OH)2，溶液呈堿性。根據(jù)這一特點科學(xué)家發(fā)明了電動勢(E)法測水泥初凝時間，此法的原理如圖所示，反應(yīng)的總方程式為2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．裝置中電流方向由Cu經(jīng)導(dǎo)線到Ag2O B．測量原理示意圖中，Ag2O為負極 C．負極的電極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O D．電池工作時

4、，OH－向正極移動 解析：選C　由電池總反應(yīng)可知，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cu極是負極，Ag2O/Ag極是正極，原電池中電流由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負極，故電流是由Ag2O/Ag極流向Cu極，A、B錯誤；負極上Cu失電子被氧化生成Cu2O，電極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，C正確；電池工作時，陰離子向負極移動，故OH－向Cu電極移動，D錯誤。 4．(2019·泉州質(zhì)檢)鋰—空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時的工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．電解質(zhì)溶液中，Li＋由多孔電極遷移向鋰電極 B．該電池放電時，負極發(fā)生了還原反應(yīng) C．充電時，電池正極的反應(yīng)

5、式為Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑ D．電池中的電解質(zhì)溶液可以是有機溶劑或稀鹽酸等 解析：選C　由題圖可知，金屬鋰作負極，多孔電極作正極，陽離子向正極移動，則Li＋由鋰電極遷移向多孔電極，A錯誤；放電時，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；充電時，電池的正極與電源的正極相連，作電解池的陽極，電極反應(yīng)式為Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，C正確；由于鋰是活潑金屬，可與稀鹽酸反應(yīng)生成LiCl和H2，故電解質(zhì)溶液不能用稀鹽酸，D錯誤。 5．氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600～700 ℃)，具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價值高等優(yōu)點。氫氧熔融碳

6、酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．電池工作時，熔融碳酸鹽只起到導(dǎo)電的作用 B．負極反應(yīng)式為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O C．該電池可利用工廠中排出的CO2，減少溫室氣體的排放 D．電池工作時，外電路中流過0.2 mol電子，消耗3.2 g O2 解析：選B　根據(jù)題圖可知，在氫氧熔融碳酸鹽燃料電池中，通入氫氣的電極作負極，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，通入氧氣的電極作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，總反應(yīng)為2H2＋O22H2O。A項，根據(jù)上述分析，電池工

7、作時，熔融碳酸鹽參與了電極反應(yīng)，錯誤；B項，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，正確；C項，根據(jù)總反應(yīng)，該電池工作時沒有消耗二氧化碳，不能減少溫室氣體的排放，錯誤；D項，電池工作時，外電路中流過0.2 mol電子，消耗0.05 mol氧氣，質(zhì)量為1.6 g，錯誤。 6．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．電子從b流出，經(jīng)外電路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)是 HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋ C．如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用

8、率不會變化 D．若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H＋通過質(zhì)子交換膜 解析：選B　b電極通入氧氣，是正極，a電極是負極，電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯誤；a電極是負極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，即HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO，電極反應(yīng)是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，B正確；如果將反應(yīng)物直接燃燒，會有部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，因此能量的利用率會變化，C錯誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，根據(jù)電荷守恒可知有0.4 mol H＋通過質(zhì)子交換膜與0.1 mol氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為水，D錯誤。 7.一種以天然氣為燃料的固體氧化物燃料電池的原理如

9、圖所示，其中YSZ為6～10%Y2O3摻雜的ZrO2固體電解質(zhì)，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．電子通過外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．電路中每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗0.28 L的CH4 D．O2－由正極通過固體電解質(zhì)YSZ遷移到負極 解析：選D　該燃料電池中，通入甲烷的電極是負極、通入氧氣的電極是正極，電子流出的電極為負極、電子流入的電極為正極，電子從a極沿導(dǎo)線流向b極，故A錯誤；b電極上氧氣得電子生成O2－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，故B錯誤；溫度和壓強未知導(dǎo)致氣體摩爾體積未知，所以無法計算甲烷體積，故

10、C錯誤；電解質(zhì)中陰離子向負極移動，則O2－由正極通過固體電解質(zhì)YSZ遷移到負極，故D正確。 8．(2018·海南高考改編)一種鎂氧電池如圖所示，電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭，電解液為KOH濃溶液。下列說法正確的是(　　) A．電池總反應(yīng)式為2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2 B．正極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋ C．活性炭可以加快O2在負極上的反應(yīng)速率 D．電子的移動方向由b經(jīng)外電路到a 解析：選A　負極電極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓、正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失電子相同的條件下，將正負極電極反應(yīng)式相

11、加得電池總反應(yīng)式為2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正確，B錯誤；通入O2的電極是正極，活性炭可以加快O2在正極上的反應(yīng)速率，故C錯誤；Mg作負極、活性炭作正極，電子從負極a經(jīng)外電路到正極b，故D錯誤。 9.如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為 LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化 D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移 解析：選C　圖示所給出的是原電池裝置。A項，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負極，即b為負極，a為正極，

12、正確；B項，電池充電時為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，正確；C項，放電時，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，不正確；D項，放電時為原電池，Li＋為陽離子，應(yīng)向正極(a極)遷移，正確。 10．為了實現(xiàn)空間站的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO2來提供O2，我國科學(xué)家設(shè)計了如圖裝置，反應(yīng)后，電解質(zhì)溶液的pH保持不變。下列說法正確的是(　　) A．圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負極 B．Y電極的反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．圖中離子交換膜為陽離子交換膜 D．該裝置實現(xiàn)了“太陽能→化學(xué)能→電能”的轉(zhuǎn)化 解析：選B　A項，根據(jù)

13、題圖，電荷移動的方向，可判斷N型半導(dǎo)體為負極，P型半導(dǎo)體為正極，錯誤；B項，Y電極連接電源的正極，作陽極，根據(jù)電解原理，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，正確；C項，反應(yīng)后，電解質(zhì)溶液的pH保持不變，離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，錯誤；D項，該裝置實現(xiàn)了“太陽能→電能→化學(xué)能”的轉(zhuǎn)化，錯誤。 11.(2019·宿州質(zhì)檢)太陽能光電池具有可靠穩(wěn)定、壽命長、安裝維護簡便等優(yōu)點，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。氮化鎵(GaN)光電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法中正確的是(　　) A．該裝置系統(tǒng)中只存在光能與電能之間的轉(zhuǎn)化 B．Cu電極上的電極反應(yīng)式為CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2O

14、C．工作時，產(chǎn)生的O2、CH4體積比為1∶1(同溫同壓) D．離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H＋從左池移向右池 解析：選D　由題圖可知，該裝置系統(tǒng)中存在太陽能與化學(xué)能、化學(xué)能與電能及化學(xué)能與熱能等的轉(zhuǎn)化，A錯誤；CO2在Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成CH4，則電極反應(yīng)式為CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B錯誤；H2O在GaN電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，根據(jù)得失電子守恒可知，產(chǎn)生O2和CH4的物質(zhì)的量之比為2∶1，在同溫同壓下的體積比為2∶1，C錯誤；由上述分析知左池產(chǎn)生H＋，右池消耗H＋，則離子交換膜為質(zhì)子交換膜，H＋向正極移動，即H＋

15、從左池移向右池，D正確。 12．某種利用垃圾滲透液發(fā)電的裝置示意圖如下。工作時，下列說法中不正確的是(　　) A．鹽橋中Cl－向Y極移動 B．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C．電子由X極沿導(dǎo)線流向Y極 D．Y極發(fā)生的反應(yīng)為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，周圍pH增大 解析：選A　A項，NH3生成N2，氮元素化合價升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，X極作負極；NO生成N2，氮元素化合價降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，Y極作正極，鹽橋中 Cl－向負極X極移動，錯誤；B項，垃圾在微生物的作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成了原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，正確；C項，根據(jù)A項分析可知X極作負極，

16、Y極作正極，電子由負極X極沿導(dǎo)線流向正極Y極，正確；D項，Y極為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，反應(yīng)消耗H＋，pH增大，正確。 13.(1)近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來，并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇?？茖W(xué)家還研究了其他轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用如圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO。該裝置工作時，N電極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 (2)氫

17、氣是一種理想的清潔能源，其制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。有一種制氫方法為光電化學(xué)分解。其原理如圖所示，鈦酸鍶光電極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－O2↑＋2H2O，則鉑電極的電極反應(yīng)為________________________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)裝置圖，N極CO2得電子生成CO，電極反應(yīng)式為CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。(2)依據(jù)裝置圖中的電子流向分析，鉑電極作原電池正極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 答案：(1)CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2

18、O (2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 14.(1)為擺脫對石油的過度依賴，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計了汽油燃料電池，電池工作原理如圖所示。一個電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。 以辛烷(C8H18)代表汽油，寫出該電池工作時的負極反應(yīng)式：___________________。 (2)熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣中的氧氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池負極電極反應(yīng)式為2

19、C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。試回答下列問題： ①該燃料電池的總反應(yīng)式為___________________________________________； ②正極電極反應(yīng)式為_________________________________________________； ③為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是________，它來自________。 解析：(1)電解質(zhì)能在高溫下能傳導(dǎo)O2－，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，即1 mol C8H18失去50 mol電子生成8 mol CO

20、2，18 mol H原子轉(zhuǎn)化為9 mol H2O，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫出負極反應(yīng)式為C8H18－50e－＋25O2－===8CO2＋9H2O。(2)①該電池中，丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，該燃料電池的總反應(yīng)式為2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O；②正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)和二氧化碳生成CO，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===2CO；③由該電極的正極反應(yīng)式O2＋2CO2＋4e－===2CO可知加入的物質(zhì)是CO2，由負極反應(yīng)式2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O可知，CO2來源于負極上生成的CO2。 答案：(1)C8H18＋25O2－－50

21、e－===8CO2＋9H2O (2)①2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O ②O2＋2CO2＋4e－===2CO ③CO2　負極反應(yīng)產(chǎn)物 15．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖： 請回答下列問題： (1)硫酸在電池技術(shù)和實驗室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)

22、為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋ 2H＋。放電時的正極反應(yīng)式為_________________________________________________， 充電時的陰極反應(yīng)式為_________________________________________________。 放電過程中，電解液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________。 a．VO、VO2＋混合液　　　 b．V3＋、V2＋混合液 c．VO溶液 d．VO2＋溶液 e．V3＋溶液 f．V2＋溶液 (4)能夠通過

23、釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析：(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)放電時正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)式為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，其反應(yīng)式為V3＋＋e－===V2＋。(3)充電時陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是a、c、d。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，

24、起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。 答案：(1)電解質(zhì)溶液　抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高 (3)acd (4)H＋ 16．燃料電池是一種將燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。 (1)以多孔鉑為電極，如圖甲裝置中A、B口分別通入CH3CH2OH和O2構(gòu)成乙醇燃料電池，則b電極是______(填“正極”或“負極”)，該電池的負極電極反應(yīng)式為_________ ____________________________________________________________________

25、____。 (2)科學(xué)家研究了轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用圖乙所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO，該電池負極反應(yīng)式為__________________________________________________， 工作時的總反應(yīng)式為_____________________________________________。 (3)綠色電源“二甲醚—氧氣燃料電池”的工作原理如圖丙所示。 ①氧氣應(yīng)從c處通入，則電極Y為________極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________

26、___________； ②二甲醚(CH3OCH3)應(yīng)從b處加入，電極X上發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________； ③電池在放電過程中，電極X周圍溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析：(1)b電極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，則b電極為正極。乙醇(CH3CH2OH)在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，負極反應(yīng)式為CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 (2)由題圖乙可知，CO2在N極上發(fā)生還原反應(yīng)生成CO

27、，則N為正極，M為負極。H2O在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，則電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。H2O在M極上生成O2，CO2在N極上生成CO，則電池總反應(yīng)式為2CO2===O2＋2CO。 (3)①二甲醚—氧氣燃料電池中，O2通入正極，發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O，電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－===2H2O。②二甲醚(CH3OCH3)在負極發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。③放電過程中，電極X上CH3OCH3被氧化生成CO2和H＋，電極X周圍溶液中c(H＋)增大，溶液的pH減小。 答案：(1)正極 CH3CH2OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O (2)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　2CO2===O2＋2CO (3)①正　4H＋＋O2＋4e－===2H2O ②CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋?、蹨p小