2020版高考化学第六章新型化学电源——锂电池,钠电池,铁电池及其他新型电池

新型化学电源——锂电池，钠电池，铁电池及其他新型电池
题型一锂电池
1．一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理如图。

下列有关该电池说法正确的是( )
A．B电极发生还原反应
B．A电极上发生的一个电极反应为2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8
C．每生成1molLi2S8转移0.25mol电子
D．电子从B电极经过外电路流向A电极，再经过电解质流回B电极
2．(2019·兰州模拟)新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。

下列有关说法不正确的是( )
A．碳极发生的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．有机电解质和水溶液不可以互换区域
C．理论上外电路中每转移1mol电子，负极消耗的质量为7g
D．若该电池可以充电，充电时碳极接外加电源的负极，锂极接外加电源的正极
题型二钠电池
3．(2018·青岛质检)如图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋x S===Na2S x，其中M由Na2O和Al2O3制得。

根据有关叙述判断下列说法中错误的是( )
A．M有两个作用：一是导电，二是隔离钠与硫，防止二者化合
B．该电池的正极反应式为x S＋2e－===S2－x
C．该电池的负极发生还原反应
D．消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的4.5倍4．(2018·石家庄模拟)如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。

交换膜只允许
Na＋通过，充放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。

闭合开关K时，b极附近先变红色。

下列说法正确的是( )
A．负极反应为4Na－4e－===4Na＋
B．闭合K后，b电极附近的pH变小
C．当有0.01molNa＋通过离子交换膜时，b电极上析出的气体在标准状况体积为112mL D．闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性
题型三铁电池及应用
5．(2018·沧州模拟)某蓄电池反应式为Fe＋Ni2O3＋3H2O Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。

下列推断中正确的是( )
①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极
②充电时，阴极上的电极反应式是Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
③充电时，Ni(OH)2为阳极
④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中
A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④
6．高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：
关于高铁电池以下说法错误的是( )
A．放电时正极电极反应式为：FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－
B．盐桥中盛有KCl饱和溶液，K＋向右池移动
C．由图2知，高铁电池的优点为：使用时间长，电压稳定
D．电池工作一段时间后，电解质KOH的总物质的量增加
7．(2018·海南六市联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁—空气电池，其结构如图所示。

下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A．O2－由b极移向a极
B．正极的电极反应式为FeO x＋2x e－===Fe＋x O2－
C．铁表面发生的反应为x H2O(g)＋Fe===FeO x＋x H2
D．若有22.4L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4mol电子转移
题型四其他新型高能电池
8．大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。

镍氢电池(Ni­MH电池)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，下列关于该电池的说法中正确的是( )
A．放电时电池内部H＋向负极移动
B．充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连
C．充电时阳极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
D．放电时负极的电极反应式为MH n－n e－===M＋n H＋
9．(2018·黑龙江五校联考)斯坦福大学华人化学家戴宏杰的团队发明了一种“一分钟充满电”的新型铝离子电池。

该电池的电极材料为铝和C n[AlCl4](C n为石墨)，有机物阳离子和[AlCl4]－组成离子液体，电池放电时，在负极附近形成[Al2Cl7]－。

充电和放电过程中离子液体中的阳离子浓度不变。

下列说法不正确的是( )
A．放电时，铝为电池负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．放电时，负极材料和正极材料质量均减少
C．充电和放电过程中，有机物阳离子移动方向相反
D．充电时，阳极的电极反应式为[AlCl4]－＋C n－e－===C n[AlCl4]
10．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(如下图)，实现了“太阳能—电能—化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。

下列关于该装置的说法中正确的是( )
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－
答案精析
1．B 2.D
3．C [由于原电池内部要靠离子的定向移动导电，同时钠和硫极易化合，所以必须把二者隔离开，因此M(由Na 2O 和Al 2O 3制得)的作用是导电和隔离钠与硫；由电池反应可看出金属钠失去电子作为负极，发生氧化反应，单质硫得电子被还原成S 2－x ，所以正极反应式为x S ＋2e
－===S 2－x ；在铅蓄电池中铅作负极，电极反应式为Pb(s)＋SO 2－4(aq)－2e －===PbSO 4(s)，因此当
消耗1mol 即207g 铅时转移2mol 电子，而207g 钠可失去的电子为207g 23g·mol
－1＝9mol ，所以钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的9mol 2mol
＝4.5倍。

综上所述A 、B 、D 正确，C 错误。

] 4．C [当闭合开关K 时，b 附近溶液先变红，即b 附近有OH －生成，在b 极析出氢气，b 极是阴极，a 极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以B 极是负极，A 极是正极。

闭合K 时，负极发生氧化反应，电极反应为2Na 2S 2－2e －===2Na ＋＋Na 2S 4，A 项错误；闭合开关K 时，b 极附近先变红色，该极上生成H 2和OH －，pH 增大，B 项错误；闭合K 时，有0.01 mol Na ＋通过离子交换膜，说明有0.01 mol 电子转移，阴极上生成0.005 mol H 2，标准状况下体积为0.005 mol×22.4 L·mol －1
＝0.112 L ＝112 mL ，C 项正确；闭合开关K 时，a 极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋，没有气体产生，D 项错误。

]
5．D [由放电时的反应可知，Fe 发生氧化反应，Ni 2O 3发生还原反应，即正极为Ni 2O 3，负极为Fe ，①错误；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，放电时负极反应式为Fe ＋2OH －－2e －===Fe(OH)2，充电过程中阴极反应式为Fe(OH)2＋2e －===Fe ＋2OH －，②正确；充电是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，阳极为原来的正极，因此充电时，Ni(OH)2为阳极，③正确；Fe(OH)2、Ni(OH)2只能存在于碱性溶液中，在酸性条件下与H ＋反应，④正确。

]
6．B [根据电池装置，Zn 为负极，C 为正极，正极上K 2FeO 4发生还原反应生成Fe(OH)3，电极反应式为：FeO 2－4＋4H 2O ＋3e －===Fe(OH)3＋5OH －，A 项正确；盐桥中阳离子向正极移动，即K ＋向左移动，B 项错误；由图2知，高铁电池和高能碱性电池相比，使用时间长，工作电压稳定，C 项正确；Zn 电极电极反应式为Zn －2e －＋2OH －===Zn(OH)2和正极组合，电池总方程式为：2K 2FeO 4＋3Zn ＋8H 2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4KOH ，故KOH 总物质的量应增加。

]
7．C [a 极空气中氧气得电子发生还原反应，为正极，铁与水反应生成氢气，氢气在b 极失电子发生氧化反应，为负极。

在原电池中，阴离子向负极移动，O 2－由a 极移向b 极，A 项错误；a 极空气中氧气得电子发生还原反应为正极，电极反应式为O 2＋4e －===2O 2－，B 项错误；由新型中温全瓷铁—空气电池的装置图可知，铁表面发生的反应为x H 2O(g)＋Fe===FeO x ＋x H 2，C 项正确；有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则氧气约为0.2 mol ，电路中约转移0.8 mol 电子，D 项错误。

]
8．C [A项，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，错误；B项，充电时电池的负极要接电源的负极，电池的正极要接电源的正极，错误；C项，根据电池工作原理图，电池正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，充电是电解池，发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的，即阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，正确；D 项，该电池的环境是碱性环境，不能有大量H＋存在，电极反应式：MH n＋n OH－－n e－===M＋n H2O，错误。

]
9．A 10.D。