化学二轮题型必练-钠及钠离子电池.docx
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1、第 1 页,共 20 页 2020届高考化学二轮题型对题必练届高考化学二轮题型对题必练 钠及钠离子电池钠及钠离子电池 1. 我国对“可呼吸”的钠-二氧化碳电池的研究取得突破性进展。该电池的总反应式 为:4Na3CO2 充电 放电 2Na2CO3C,其工作原理如图所示(放电时产生的 Na2CO3固体 储存于碳纳米管中)。下列说法不正确的是() A. 放电时,钠金属片作负极,碳纳米管作正极 B. 充电时,阳极反应为:2Na2CO3+ C 4e= 3CO2 +4Na+ C. 放电时,Na+从负极区向正极区移动 D. 该电池的电解质溶液也可使用NaClO4的水溶液 2. 西安交大何雅玲院士团队提出了无
2、需加入额外电解质的钠离子直接甲酸盐燃料电 池,该电池能连续放电 13小时,其工作原理如图所示,下列说法错误的是( ) A. 电子移动方向:石墨 1极导线石墨 2极 B. 石墨 2电极发生还原反应 C. 石墨 1电极发生的电极反应为HCOO+ 3OH 2e= CO3 2 + 2H2O D. 产生 1molNaOH,消耗5.6L的O2 3. 近日我国多个科研部门联合研究出了一种锂钠合金作负极材料的 Li/NaO 2电池, 该电池使用了三氟甲磺酸钠(NaCF3SO3)的四乙二醇二甲醚( TEGDME)溶液作为电 解液,其简化结构如图所示,电池工作时正极材料表面生成 Li2O2和 Na2O2,下列 说
3、法错误的是( ) A. 外电路中电子由锂钠合金电极移向碳纳米管电极 B. 电解液中的溶剂四乙二醇二甲醚不能换成水 第! !异常的公式结尾异常的公式结尾页,共 20 页 C. 电池工作时消耗标准状况下的22.4LO2,转移电子数为4NA D. 充电时阳极反应之一是Na2O2 2e= 2Na+ O2 4. 如图装置可利用氢镍电池给钠硫电池充电。已知氢镍电池放电时的总反应为: NiO(OH)+ MH Ni(OH)2+ M。下列说法 错 误 的是() 误 A. a 为氢镍电池的负极 B. 氢镍电池工作时负极电极反应为MH + OH e= M + H2O C. 充电时,Na+通过固体Al2O3陶瓷向 M
4、极移动 D. 充电时,外电路中每通过电子,N 极生成32 gS单质 5. 碳呼吸电池被誉为改变世界的技术。 设想用碳呼吸电池为钠硫电池 (2NaxS Na2Sx)充电,如下图所示。下列说法正确的是( ) A. 碳呼吸电池工作时C2O4 2浓度不断减小 B. 充电时,Na+通过固体氧化铝陶瓷向 N极移动 C. 碳呼吸电池中 Al电极为负极,b极是多孔碳电极 D. 该充电过程中碳呼吸电池每消耗 1 molAl,理论上 N极可 生成1.5molS 6. 水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好,有着巨大的市场前景。下图 为某钠离子二次电池工作原理示意图,电池反应为 下列说法 错误的是( ) A
5、. 充电时,a 接电源正极 B. 放电时,溶液中的Na+在NaFePO4F电极上得电子被还原 C. 放电时,Na3Ti2(PO4)3电极上的电极反应为 Na3Ti2(PO4)3 2e NaTi2(PO4)3+ 2Na+ D. 理论上,该电池在充放电过程中溶液中的c(Na+)不变 第 3 页,共 20 页 7. 某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。 TiO 2光电极能使电池在太阳光照下充 电,充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是 ( ) A. 充电时,太阳能转化为化学能,化学能又转化为电能 B. 放电时,a极为负极 C. 充电时,阳极的电极反应式为:I3 2e= 3I D. M
6、可以使用阴离子交换膜 8. C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池,据悉该电池可以将传统锂电池的 续航能力提升 7 倍。该电池的电池反应式为:NaMO2 + nCNa(1-x)MO2 + NaxCn,下 列有关该电池的说法正确的是 A. 电池放电时,溶液中钠离子向负极移动 B. 该电池负极的电极反应为NaMO2 xe = Na(1x)MO2+ xNa+ C. 消耗相同质量金属时,用锂作负极产生电子的物质的量比用钠时少 D. 电池充电时的阳极反应式为:nC + xNa+ xe = NaxCn 9. 钠硫电池(如下图)以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na 2Sx)分别作为两个电极的 反应物
7、,固体 Al2O3陶瓷(可传导 Na)为电解质,电池反应为:2Na+xS=Na2Sx。下 列说法正确的是 第! !异常的公式结尾异常的公式结尾页,共 20 页 A. 放电时,电极 A为负极,Na+由 B 向 A移动 B. 该电池工作的适宜温度应控制在常温25 C. 充电时,电极 B的反应式为SX 2 2e= xS D. 充电时,电极 B接电源的负极 10. 钠-氯化镍电池以 -Al2O3(Al2O3x Na2O)作为固体电解质构成的一种新型电池 (2Na+NiCl2 放电 充电 Ni+2NaCl ), 其结构如图所示。 下列关于该电池的叙述错误的是 A. 放电时 NaCl 在熔融电解质中生成
8、B. 充电时阴极反应: Na+ e= Na C. 氯离子通过 Al2O3(s)在两电极间移动 D. 如果电池过度放电, AlCl4 可能被还原 11. 室温钠空气电池是一种带有只允许 Na 通过的离子交换膜结构的新型二次电池, 该 电池放电时的总反应式为 2NaO2Na2O2,则下列说法不正确的是 A. 放电时,钠为负极,电极反应式为Na e= Na+ B. 充电时,阳极的电极反应式为Na2O2 2e= O2 +2Na+ C. 该电池的电解液应用非水溶剂 D. 用该电池电解精炼铜,当外电路中通过的电子为 2mol时,电解池中作阳极的粗铜 质量减少 64g 12. 现在污水治理越来越引起人们重视
9、, 可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯 酚(),同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法正确的是 A. 当外电路中有0.2mole转移时,A极区增加的H+的个数为0.1NA B. A 极的电极反应式为 + e= Cl+ C. 铁电极应与 Y相连接 D. 反应过程中甲中右边区域溶液 pH逐渐升高 第 5 页,共 20 页 13. 2016年我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”NaCO2电池。 放电时该电池“吸 入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入 CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部 CO2中,有 23 转化为 Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。 下列说法正确
10、的是 A. “吸入”CO2时,钠箔为正极 B. “呼出”CO2时,Na +向多壁碳纳米管电极移动 C. “吸入”CO2时,正极反应为4Na+ 3CO2+ 4e= 2Na2CO3+ C D. 标准状况下,每“呼出”22.4LCO2,转移电子数为0.75mol 14. 电化学在日常生活中用途广泛,图是镁、次氯酸钠燃料电池的示意图,电池总反 应式为 MgClO-H2OCl-Mg (OH) 2, 图是电解法除去工业废水中的Cr2O7 2。 下列说法正确的是 A. 图中,Cr2O7 2向铁电极移动,与该极附近的OH结合转化成Cr(OH)3除去 B. 图中,阳极的电极反应式为Fe 3e= Fe3+ C.
11、图中,发生的氧化反应为ClO+ H2O + 2e= Cl+ 2OH D. 若图中7.2g镁溶解产生的电量用以图废水处理,理论可除去Cr2O7 2的物质 的量为0.05mol 15. 碳呼吸电池是 2016 年十大创新技术之一。利用碳呼吸电池为钠硫电池充电的实验 装置如图所示。下列说法正确的是( ) 第! !异常的公式结尾异常的公式结尾页,共 20 页 A. a 极为多孔碳电极 B. 充电时,Na+通过固体氧化铝陶瓷向 N极移动 C. 充电过程中每得到1molA12(C2O4)3,N 极上可生成 3x mol S 单质 D. 随着反应的进行,碳呼吸电池中C2O4 2浓度不断减小 16. 我国科学
12、家发明了一种安全可充电的柔性水系钠离子电池, 可用生理盐水或细胞培 养基为电解质,电池放电的总反应式为:Na0.44MnO2+NaTi2(PO4) 3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3,其工作原理如下图。下列说法错误的是( ) A. 放电时,Cl向 X极移动 B. 该电池充电时 Y极应该与电源的正极相连 C. 充电时,阴极反应为:NaTi2(PO4)3+ xNa+ xe= Na1+xTi2( PO4)3 D. 该电池可能作为可植入人体的电子医疗设备的电源 17. 图 1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸,图 2 是 NaBH4/H2O2燃料二次 电池,则下列说法正确
13、的是( ) A. 图 1若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸,用导线将 a、b直接相连,则铅笔芯 C点反应为O2+ 2H2O + 4e= 4OH B. 图 2 放电过程中,Na+从正极区向负极区迁移 C. 图 2 充电时阳极区反应为BH4 8e+ 8OH= BO2 + 6H2O D. 图 1若用 KI淀粉溶液浸湿滤纸,用导线将 a、b与 A、B 电极相连,若铅笔芯 C 点 处出现蓝色,则 b 接的是 A电极 18. 以柏林绿 FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) 第 7 页,共 20 页 A. 充电时,Mg箔接电源的正极 B. 放电时,
14、正极反应为FeFe(CN)6 + 2Na+ 2e= Na2FeFe(CN)6 C. 可以将有机电解质换成稀硫酸 D. 充电时,阴极反应为Mg2Cl22+ 4e= 2Mg+ 2Cl 19. NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电 解法制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是() A. 若直流电源为铅蓄电池,则 b极为 Pb B. 阳极反应式为ClO2+ e= ClO 2 C. 交换膜左侧 NaOH 的物质的量不变,气体 X 为Cl2 D. 制备18.1gNaClO2时理论上有0.2molNa+由交换膜左侧向右侧迁移 20. 钠硫电池(如图)以熔融金属 Na、熔融 S 和多
15、硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极 的反应物,多孔固体 Al2O3陶瓷(可传导 Na+)为电解质,其反应原理为: Na2Sx 放电 充电 2Na+xS(3x5),下列说法正确的是( ) A. 放电时,电极 A为正极 B. 放电时,Na+的移动方向为从 B 到 A C. 充电时,电极 A应连接电源的正极 D. 充电时,电极 B的电极反应式为Sx 2 2e= xS 21. 电化学在日常生活中用途广泛,图是镁是镁、次氯酸钠燃料电池的示意图,电池 总反应式为:Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2,图是电解法除去工业废水中的 Cr2O72-下列说法正确的是( ) A. 图中Cr2O7 2离子
16、向铁电极移动,与该极附近的OH结合转化成Cr(OH)3除去 B. 图中阳极上的电极反应式为:Fe 3e= Fe3+ C. 图中发生的氧化反应是:ClO+ H2O + 2e= Cl+ 2(OH) 第! !异常的公式结尾异常的公式结尾页,共 20 页 D. 若图中7.2g镁溶解产生的电量用以图废水处理,理论可除去Cr2O7 2的物质 的量为0.05mol 22. 室温钠空气电池是一种带有只允许 Na 通过的离子交换膜结构的新型二次电池, 该电池放电时的总反应式为 2NaO2Na2O2,则下列说法不正确的是 A. 放电时,钠为负极,电极反应式为Nae= Na+ B. 充电时,阳极的电极反应式为Na2
17、O2 2e= O2 +2Na+ C. 该电池的电解液应用非水溶剂 D. 用该电池电解精炼铜,当外电路中通过的电子为 2mol时,电解池中作阳极的粗铜 质量减少 64g 23. 福特公司发明的硫钠电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜 (作用是传递 Na+)的二次电池,其原理可以表示为2Na + xS 放电 充电 Na2Sx。现将该 电池用于电浮选凝聚法对污水进行处理,电源两极分别连接 Fe 电极和石墨电极, 对污水进行处理后,溶液上层有大量的浮渣。下列有关说法错误的是() A. 硫钠电池放电时正极反应方程式可表示为:xS + 2e+ 2Na+= Na2Sx B. Fe 电极为电
18、解池阳极 ,失电子生成亚铁离子,最终会转化为三价铁形成氢氧化铁 胶体从而达到净水目的 C. 处理污水时阴极产生的气体可将水中的悬浮物带到水面形成浮渣层,即浮选凝 聚 D. 硫钠电池充电时钠离子向阴极移动,每生成 1mol Na转移 x mol电子 24. 钠硫电池以熔融金属Na、 熔融S和多硫化钠Na2Sx(3分别作为两个电极的反应物, 多孔固体Al2O3陶瓷 (可传导Na+) 为电解质 下列关于该电池的叙述错误的是 ( ) A. 放电时,电极 B为正极 B. 充电时内电路中Na+的移动方向为从 B到 A C. 该电池的工作适宜温度应该在Al2O3的熔点和沸点之间 D. 充电时阳极反应为Sx
19、2 2e xS 25. 通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚( ),其原理如图所示, 下列说法正确的是( ) 第 9 页,共 20 页 A. B 极为电池的正极,发生还原反应 B. 外电路中电流由 B 极沿导线经小灯泡流向 A极 C. A 极的电极反应式为 D. 当外电路中有0.2mole转移时,A极区增加的H+的数目为0.1NA 26. 如图所示的 CNa4Fe(CN)6钠离子电池是一种新型电池。下列有关说法正确的 是( ) A. 充电时,电极 a作阴极,电极 b 作阳极 B. 放电时,电极 b 上的电极反应:NaxC e= Na+ Nax1C C. 当电路中通过 1mol电子的电量时,
20、电极 b减少 23g D. 该电池为可充电电池,充电和放电过程为可逆反应 第! !异常的公式结尾异常的公式结尾页,共 20 页 答案和解析答案和解析 1.【答案】D 【解析】【分析】 本题考查原电池及电解池,为高频考点,把握电极判断、电极反应、工作原理为解答的 关键, 侧重分析与应用能力的考查, 注意电化学知识的应用及钠的性质, 题目难度不大。 【解答】 A.放电时为原电池反应,钠金属片失去电子作负极,碳纳米管上得电子作正极,故 A 正确; B.充电时,阳极失去电子发生氧化反应,反应为 C+2Na2CO3-4e-=3CO2+4Na+,故 B正 确; C.放电时,阳离子向正极移动,则 Na+从负
21、极区向正极区移动,故 C 正确; D.钠与水反应,不能用水溶液代替 TEGDME 作溶剂,故 D错误。 故选 D。 2.【答案】D 【解析】【分析】 本题主要考查新型燃料电池, 注意结合电池的工作示意图以及原电池的工作原理进行分 析解答,难度较大。 【解答】 由原电池的工作示意图可知:石墨 1 电极为负极,电极反应为: ;石墨 2电极为正极,电极反应为: O2+4e-+2H2O=4OH-;Na+经阳离子交换膜由负极向正极定向移动,据此解答。 A.电子移动方向:负极(石墨 1 极)导线正极(石墨 2极),故 A正确; B.石墨 2 电极为正极,氧气在正极发生还原反应,故 B 正确; C.由分析可
22、知石墨 1电极发生的电极反应为:HCOO+ 3OH 2e= CO3 2 + 2H2O, 故 C 正确; D.不确定是否为标准状况,氧气的体积无法计算,故 D 错误。 故选 D。 3.【答案】C 【解析】【分析】 本题考查电化学基础知识,涉及电极判断、电极方程式书写、电子、离子流动、电子得 失守恒等相关知识,正确理解已知信息并应用到解题中去是解题的关键。 【解答】 A.锂钠合金为负极,碳钠米管为正极,电子经外电路从负极流向正极,故 A 正确; B.因为金属锂和钠比较活泼,可与水反应,所以电解液中的溶剂四乙二醇二甲醚不能换 成水,故 B正确; C.根据已知信息可知,电池工作时正极材料表面生成 Li
23、2O2和 Na2O2,则正极反应中发 第 11 页,共 20 页 生的反应之一为:2Na+O2 +2e=Na2O2,所以电池工作时消耗标准状况下的 22.4LO2, 转移电子数为 2NA,故 C错误; D.充电时阳极上氧气得电子生成过氧化物,反应之一是 Na2O22e=2Na+O2 ,故 D 正 确。 故选 C。 4.【答案】D 【解析】【分析】 本题考查电解池的工作原理,为高频考点,难度一般。 【解答】 A.当用氢镍电池给钠硫电池充电时,M极为装置的阴极,应接氢镍电池的负极,故a为 氢镍电池的负极,故 A 正确; B.根据氢镍电池放电时的总反应为:NiO(OH) + MH Ni(OH)2+
24、M,可知氢镍电池工 作时负极电极反应为MH+ OH e= M + H2O,故 B正确; C.充电时,阳离子 Na+通过固体Al2O3陶瓷向阴极 M 移动,故 C正确; D.充电时,N极发生:Sx2-2e-=xS,由此可知当外电路中每通过电子,N极生成 xmolS 单质,即 32xgS 单质,故 D 错误。 故选 D。 5.【答案】C 【解析】【分析】 本题主要考查了电化学的综合应用,分析装置及两极,明确工作原理是解题关键,有一 定难度。 【解答】 A.多孔碳电极的电极反应式为 6CO2+6e-=3C2O42-,铝极反应为 2Al-6e-+3C2O42-=Al2(C2O4)3,随着反应的进行,碳
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