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类型第六章 第30讲 专项提能特训10 新型电源工作原理PPT课件(2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).pptx

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    2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国桂贵云川藏 第六章 第30讲 专项提能特训10新型电源工作原理 PPT课件【2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国桂贵云川藏】 第六 下载 _一轮复习_高考专区_化学_高中
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    1、专项提能特训10新型电源工作原理 1.(2020安徽省皖南八校高三模拟)微生物燃料电池能将污水中的乙二胺 (H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质,示意图如图所示,a、b均为 石墨电极。下列说法错误的是 A.a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH216e4H2O=2CO2N2 16H B.电池工作时质子通过交换膜由 负极区向正极区移动 C.a电极上的电势比b电极上的电 势低 D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变 12345 6789 101112 解析H2N(CH2)2NH2在负极a上失电子发生氧化反应,生成氮气、二氧 化碳和H,电极反应式为H2NCH2CH2NH216e4H2

    2、O=2CO2 N216H,A选项正确; 原电池中,阳离子向正极移动,阴 离子向负极移动,因此,电池工作 时质子(H)通过质子交换膜由负极 区向正极区移动,B选项正确; a电极为负极,b电极为正极,故a电极上的电势比b电极上的电势低,C 选项正确; 123456789 101112 电池工作时,氧气在正极b上得电子发生还原反应,电极反应式为O2 4e4H=2H2O,H浓度减小,故b电极附近溶液的pH增大,D选项 错误。 123456789 101112 2.全钒液流储能电池一次性充电后,续航能力可达1 000 km,而充电时 间只需35 min,被誉为“完美电池”,其原理如图所示(已知V2呈紫

    3、色,V3呈绿色)。电池放电时,左槽溶液质量增加。下列说法正确的是 A.充电时的阴极反应为 2He= VO2H2O B.放电时的正极反应为V3e=V2 C.放电过程中,右槽溶液由紫色变为绿色 D.若负载为用石墨电极电解食盐水的装置, 生成4 g NaOH时该电池中消耗0.1 mol H 12345 6789 101112 解析A项,充电时阴极反应式为V3e=V2,错误; B项,放电时左槽溶液质量增加,可推知H移向左槽,则正极反应式为 e2H=VO2H2O,错误; C项,放电过程中右槽V2转变为V3,故 溶液颜色由紫色变为绿色,正确; D项,电解食盐水生成4 g NaOH时,电路 中转移0.1 m

    4、ol e,由 e2H= VO2H2O可知消耗0.2 mol H,错误。 123456789 101112 3.某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料,以吸收ZnSO4溶液 的有机高聚物作固态电解质,其电池总反应为 123456789 其电池结构如图1所示,图2是有机高聚物的结构片段。 101112 下列说法中,不正确的是 A.碳纳米管具有导电性,可用作电极材料 B.放电时,电池的正极反应式为MnO2eH=MnOOH C.充电时,Zn2移向锌膜 D.合成有机高聚物的单体是 123456789 101112 解析A项,该电池以碳纳米管作电极材料,可知碳纳米管具有导电性, 正确; B项,原电池正

    5、极发生还原反应,根据放电时的总反应式,放电时MnO2 得电子发生还原反应,所以电池的正极反应式为MnO2eH2O= MnOOHOH,错误; C项,充电时该装置为电解池,阳离子移向阴极,充电时锌膜充当阴极, 所以Zn2移向锌膜,正确; D项,根据高聚物的结构单元,该高聚物为加聚产物,合成有机高聚物 的单体是 ,正确。 123456789 101112 4.全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下 列说法错误的是 A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6 2Li2e=3Li2S4 B.电池工

    6、作时,外电路中流过0.02 mol电子, 负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 12345 6789 101112 解析A项,原电池电解质中阳离子移向正极,根据全固态锂硫电池工 作原理图示中Li移动方向可知,电极a为正极,正极发生还原反应,由 总反应可知正极依次发生S8Li2S8Li2S6 Li2S4Li2S2的还原反应,正确; B项,电池工作时负极电极反应式为Li e=Li,当外电路中流过0.02 mol电子 时,负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol,其质量为0.14 g,正确; C项,石墨烯具有良好的导电性

    7、,故可以提高电极a的导电能力,正确; D项,电池充电时为电解池,此时电解总反应为8Li 2Sx 16Li xS8(2x8),故Li2S2的量会越来越少直至充满电,错误。 123456789 101112 5.(2019天津,6)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图。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I2Br2e =2IBr B.放电时,溶液中离子的数目增大 C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I被氧化 D.充电时,a电极接外电源负极 12345 6789 101112 解析根

    8、据电池的工作原理示意图可知,放电时a电极上I2Br转化为Br 和I,电极反应为I2Br2e=2IBr,A项正确; 放电时正极区I2Br转化为Br和I,负极区Zn转化为Zn2,溶液中离子 的数目增大,B项正确; 充电时b电极发生反应Zn22e=Zn,b电极 增重0.65 g时,转移0.02 mol e,a电极发生反 应2IBr2e=I2Br,根据各电极上转移 电子数相同,则有0.02 mol I被氧化,C项正确; 放电时a电极为正极,充电时,a电极为阳极,接外电源正极,D项错误。 123456789 101112 6.(2020苏州联考)科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废 气资

    9、源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下 图所示。下列说法错误的是 A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应:O24H 4e=2H2O C.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗 44.8 L H2S D.每17 g H2S参与反应,有1 mol H经质子膜进入正极区 12345 6789 101112 解析根据题目可知,该电池为燃料电池,根据燃料电池的特点,通氧 气的一极为正极,故电极b为正极,电极a为负极,A项正确; 电极b为正极,氧气得电子生成水,B项正确; 从装置图可以看出,电池总反应为2H2SO2 =S22H2O,电路中每通过4 mol电子,正 极应该消

    10、耗1 mol O2,负极应该有2 mol H2S 反应,但是题目中没有给出气体所处的状况, 所以不一定是44.8 L,故C错误; 17 g H2S即0.5 mol H2S,每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2,根据 正极反应式O24H4e=2H2O,可知有1 mol H经质子膜进入正极 区,故D正确。 123456789 101112 7.某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的 催化还原,其工 作原理如图所示。下列说法不正确的是 A.电池工作过程中电子由a极流向 b极 B.b极反应式: 6e14H =2Cr37H2O C.电池工作过程中a极区附近溶液 的pH增大 D.

    11、每处理1 mol ,可生成33.6 L(标况下)CO2 12345 6789 101112 解析由图分析知a极CH3COOH转化为CO2和H,发生氧化反应,为负 极,b极 和H转化为Cr3,发生还原反应,为正极。 A项,电子由负极流向正极,正确; B项,b极反应式为 6e 14H=2Cr37H2O,正确; C项,由a极反应式知生成H,故 c(H)增大,pH减小,错误; D项,1 mol 转化为Cr3得6 mol e,CH3COOH转化为CO2每生成 1 mol CO2失4 mol e,故每处理1 mol 生成CO2的物质的量为 mol (标况下33.6 L),正确。 123456789 101

    12、112 8.(2020成都质检)中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由 滤纸制成的折纸通道内形成电池,如图所示,该电池可将可乐(pH2.5) 中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是 A.a极为正极 B.随着反应不断进行,负极区的pH不断增大 C.b极的电极反应式为MnO22H2O2e= Mn24OH D.若消耗0.01 mol葡萄糖,电路中转移0.02 mol 电子 12345 6789 101112 解析由图示知,a极上C6H12O6转化成C6H10O6,碳元素化合价升高,发 生氧化反应,b极上二氧化锰发生还原反应生成2价锰,a极为负极,b 极为正极,A项错误; 依题意知,负极

    13、的电极反应式为C6H12O62e =C6H10O62H,负极区的pH不断减小,B 项错误; 由于该电池为酸性环境,b极的电极反应式为 MnO24H2e=Mn22H2O,C项错误; 由负极反应式知,每消耗0.01 mol葡萄糖,电路中转移0.02 mol电子,D 项正确。 123456789 101112 9.(2020盐城市高三模拟)Zulema Borjas等设计的一种微生物脱盐池的装 置如图所示,下列说法正确的是 A.该装置可以在高温下工作 B.X、Y依次为阳离子、阴离子交换膜 C.负极反应式为CH3COO2H2O 8e=2CO27H D.该装置工作时,电能转化为化学能 123456789

    14、 101112 解析高温能使微生物蛋白质凝固变性,导致电池工作失效,所以该装 置不能在高温下工作,A错误; 原电池内电路中:阳离子移向正极、 阴离子移向负极,从而达到脱盐的目 的,所以Y为阳离子交换膜、X为阴离 子交换膜,B错误; 由图可知,负极上有机废水CH3COO 失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3COO2H2O8e=2CO2 7H,C正确; 该装置工作时为原电池,是将化学能转化为电能的装置,D错误。 123456789 101112 10.(2020湖北省宜昌模拟)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的 电池,称浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大 的一极。如图所

    15、示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时, 先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电 池,电流表指针偏转。下列不正确的是 A.充电前,该电池两电极存在电势差 B.放电时,右池中的 通过离子交 换膜移向左池 C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为21.6 g D.放电时,电极Y为电池的正极 123456789 101112 解析充电前,左右两池浓度相同,该电 池两电极不存在电势差,故A错误; 放电时,电子由溶液浓度较小的一极流向 浓度较大的一极,则X是负极、Y是正极, 右池中的 通过离子交换膜移向左池,故B正确; 充电时,当外电路通过

    16、0.1 mol电子时,X电极生成0.1 mol Ag,Y电极消 耗0.1 mol Ag,所以两电极的质量差为21.6 g,故C正确; 电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大的一极,充电后左池 浓度小于右池,所以放电时,电极Y为电池的正极,故D正确。 123456789 101112 11.(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。下图 是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意 图。电极b作_极,表面发生的电极反应为_。 123456789 正 CO22e2H=HCOOH 101112 解析从图示可以看出,左侧H2O转变成O2,O元素被氧化,

    17、电极a为负 极,电极反应式为2H2O4e=4HO2,H通过质子交换膜进入 右侧发生反应,右侧通入的CO2转变成HCOOH,C元素被还原,电极b 为正极,电极反应式为CO22e2H=HCOOH。 123456789 101112 解析根据装置可知生成H2的电极为正极,生成Cl2的电极为负极。 (2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池 的原理如图所示,该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 X为_极,Y极反应式为_。 Y极生成1 mol Cl2时,_mol Li移向_(填“X”或“Y”)极。 123456789 正 2Cl2e=Cl2 2X 101112 解析

    18、甲醇失去电子,作为电池的负极,所以该电池外电路电子的流动 方向为从A到B。 (3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。 已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如下: 该电池中外电路电子的流动方向为_(填“从A到B”或“从 B到A”)。 123456789 从A到B 101112 解析有水生成,pH变大。 工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将_(填“增 大”“减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。 123456789 增大 101112 解析CH3OH失电子,生成CO2和H,根据化合价变化和元素守恒配平 方程式即可得电极反应式:CH3OHH2O

    19、6e=6HCO2。 A电极附近甲醇发生的电极反应为_。 123456789 CH3OHH2O6e=6HCO2 101112 12.(1)直接硼氢燃料电池(DBFC)是以NaBH4溶液为负极燃料的一种高比能 电池,其工作原理如图所示,则通入空气的一极是_(填“正极”或 “负极”),此电池负极的电极反应式为_。 123456789 正极 101112 123456789 101112 (2)科学家研发的“全氢电池”的工作原理如图所示,该电池工作一段时 间后,右池溶液的导电能力几乎不变。下列有关该电池的说法正确的是 _(填字母)。 a.电池的总反应是2H2O2=2H2O b.左边电极上的电势高于右边

    20、电极上的 电势 c.负极的电极反应式是H22e2OH =2H2O d.装置中所用的是阴离子交换膜 e.产生能源的源泉是酸和碱的中和能 123456789 ce 101112 123456789 解析由图中的电子流向可知,电子由左边电极流出,说明左边电极为 负极,右边电极为正极。电池的正极是氢离子得到电子,电池的反应中 没有氧气参与反应,所以总反应方程式不存在氧气,故a错误; 由于电子由左边电极流向右边电极,则右 边电极上的电势高于左边电极上的电势, 故b错误; 氢气为负极反应物,发生氧化反应,在碱 性条件下,则其负极的电极反应式是H2 2e2OH=2H2O,故c正确; 101112 由图可知,

    21、左电极的氢气失电子后生成H,H通过交换膜后移向正极 再得到电子生成氢气,说明H能穿过交换膜,则该离子交换膜应为阳 离子交换膜,故d错误; 由于反应前后氢气不发生改变,产生能源的源泉是酸和碱的中和能,故 e正确。 123456789 101112 (3)LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好,该电池的总反应式是Li1x FePO4LixC6 LiFePO4C6,其放电时的工作原理如图所示。则充 电时,电极a的电极名称为_;放电时,电极b的电极反应式为 _。 123456789 阴极 Li1xFePO4xLixe=LiFePO4 101112 解析原电池中阳离子向正极移动,锂离子向电极b移动,则电极b为正 极,充电时电极b为阳极,则电极a为阴极;放电时电极b上Li1xFePO4得 到电子生成LiFePO4,电极反应式为Li1xFePO4xLixe=LiFePO4。 123456789 101112

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