全国通用2021高考化学一轮复习第9章电化学基础热点专题突破6新型化学电源的原理分析课时作业含解析

新型化学电源的原理分析
1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl－KCl混合物作电解质，结构如图所示。

正极反应式为PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb。

下列说法不正确的是( )
A．放电过程中，Li＋向正极移动
B．常温下电解质是不导电的固体，电池不工作
C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D．该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb
答案 C
解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO4＋2Li＋＋2e－===Li2SO4＋Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，故该电池总反应为PbSO4＋ 2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb，D正确。

2．(2019·成都七中高三期末)某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．b极发生氧化反应
B．高温下该电池效率更高
C．若有机物为甲烷，则该电池整个过程的总反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
D．硫氧化菌参加的反应为：HS－＋8e－＋4H2O===SO2－4＋9H＋
答案 C
解析b是电池的正极，发生还原反应，A错误；在高温下硫酸盐还原菌、硫氧化菌会失去生理活性，因而在高温下微生物被杀死，效率更低，B错误；根据图示可知硫酸盐还原菌将SO2－4还原为HS－，a电极有机物发生氧化反应转化为CO2，若有机物为CH4，反应式为：CH4－8e－＋
2H2O===CO2＋8H＋，硫氧化菌又将HS－转化为SO2－4，b电极发生还原反应，电极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，C正确；负极上HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4，失电子，发生氧化反应，电极反应式是HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋，D错误。

3．(2019·河北唐山高三期末)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。

下列说法正确的是( )
A．石墨Ⅰ电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O
B．CO2在石墨电极Ⅱ上得电子
C．X电极材料为铁
D．NaCl溶液中Cl－移向Y电极
答案 D
解析左边装置是原电池，通入氢气的石墨Ⅰ电极是负极、通入氧气的石墨Ⅱ电极是正极，负极反应式为H2－2e－＋CO2－3===CO2＋H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO2－3，右边装置是电解池，X是阴极、Y是阳极，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、阳极反应式为Fe－2e －＋2OH－===Fe(OH)
2，故A、B错误；X是阴极，X电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨电极，Y电极材料为铁，故C错误；Y电极是阳极，NaCl溶液中Cl－移向Y电极，故D正确。

4．装置(Ⅰ)为铁－镍(Fe­Ni)可充电电池：Fe＋NiO2＋2H2O 放电
充电Fe(OH)2＋Ni(OH)2；装置(Ⅱ)
为电解示意图。

当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。

下列说法正确的是( )
A．闭合K时，X极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．闭合K时，A极的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H＋===Ni(OH)2
C．给装置(Ⅰ)充电时，B极参与反应的物质被氧化
D．给装置(Ⅰ)充电时，OH－通过阴离子交换膜移向电极A
答案 D
解析闭合K时，装置(Ⅱ)为电解池，电极Y附近溶液先变红，说明电极Y附近有OH－生成，则Y为阴极，X为阳极，故A是正极，B是负极。

闭合K时，X是阳极，阳极上Cl－失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误；闭合K时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为OH－，所以A极的电极反应式为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－，B错误；电池充电时，原来的负极B与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C错误；电池充电时，原来的正极A与外加电源的正极相连作阳极，故OH－通过阴离子交换膜向电极A(即阳极)移动，D正确。

5．(2019·百师联盟高三调研)如图所示，五层膜材料常用于汽车玻璃中的电致变色系统，其工作原理是在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。

已知WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均为无色透明，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均为蓝色。

下列有关说法不正确的是( )
A．当外电路通过1 mol电子时，通过离子导体层的Li＋数目为N A
B．为了获得较好的遮光效果，A应该接电源的负极
C．该电致变色系统在较长时间的使用过程中离子导体层中Li＋的量可保持基本不变
D．当B接电源正极时，离子储存层反应为：
Fe4[Fe(CN)6]3＋4Li＋＋4e－===Li4Fe4[Fe(CN)6]3
答案 D
解析当外电路通过1 mol电子时，通过离子导体层的电量与1 mol电子的电量相同，故Li ＋的物质的量为1 mol，故A正确；如果A接电源的负极，A为阴极，发生电极反应式为Li＋＋WO3＋e－===LiWO3，WO3为无色透明，LiWO3为蓝色，获得较好的遮光效果，故B正确；电致变色系统在较长时间的使用过程中阳极生成的锂离子和阴极消耗的锂离子的量相同，Li＋的量可保持基本不变，故C正确；B接电源正极，B电极为阳极，电极反应式为Li4Fe4[Fe(CN)6]3－4e －===4Li＋＋Fe
4[Fe(CN)6]3，故D错误。

6．(2019·泉州质检)锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。

下列说法正确的是( )
A．电解质溶液中，Li＋由多孔电极迁移向锂电极
B．该电池放电时，负极发生了还原反应
C．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑
D．电池中的电解质溶液可以是有机溶剂或稀盐酸等
答案 C
解析由题图可知，金属锂作负极，多孔电极作正极，阳离子向正极移动，则Li＋由锂电极迁移向多孔电极，A错误；放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，B错误；充电时，电池的正极与电源的正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑，C 正确；由于锂是活泼金属，可与稀盐酸反应生成LiCl和H2，故电解质溶液不能用稀盐酸，D 错误。

7．(2019·北京海淀高三期末)科学家很早就提出锂－空气电池的概念，它直接使用金属锂作电极，从空气中获得O2，和以LiFePO4作电极的锂离子电池相比，增大了电池的能量密度(指标之一是单位质量电池所储存的能量)。

下图是某种锂－空气电池的装置示意图，放电时，下列说法不正确的是( )
A．金属锂为负极
B．若隔膜被腐蚀破损，不会影响该电池正常使用
C．多孔碳电极上发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．锂－空气电池能量密度大的原因之一是转移等量电子时，金属锂比LiFePO4质量小
答案 B
解析锂是活泼金属，能与水发生反应，隔膜被腐蚀破损后，锂与水反应，影响该电池正常使用，故B错误。

8．(2019·广东汕头高三期末)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－3===3I－＋S↓＋2H＋
答案 B
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－3得电子生成I－，发生的反应为H2S＋I－3===3I－＋S↓＋2H＋，D正确。

9．(2019·洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。

放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。

下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋
B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池
D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4
答案 C
解析放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A 错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na ＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。