1、能力课时落实(七)突破新型化学电池(建议用时:40分钟)1碳呼吸电池的原理如图所示,已知草酸铝Al2(C2O4)3难溶于水,则下列说法正确的是()A该装置将电能转变为化学能B正极的电极反应式为C2O2e =2CO2C每生成 1 molAl2(C2O4)3,有 6 mol 电子流过负载D随着反应的进行草酸盐浓度不断减小C该装置属于燃料电池,将化学能转变为电能,A错误;原电池正极上发生得电子的还原反应,正极的电极反应为2CO22e =C2O,B错误;每生成 1 molAl2(C2O4)3,负极就有2 mol铝失电子,共失去6 mol 电子,所以有6 mol 电子流过负载,C正确;根据原电池正、负极
2、反应可知,该电池总反应式:2Al6CO2=Al2(C2O4)3,从图示可知,随着反应的进行草酸盐浓度保持不变,D错误。2一种光化学电池的结构如图所示,电池总反应式为AgCl(s)Cu(aq)=Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq),下列关于该电池在工作时的说法中不正确的是()A电子的运动方向:Pt外电路Ag内电路PtB生成108 g银,转移的电子为1 molCCu在负极发生氧化反应DCl由正极迁移到负极A原电池工作时,电子从负极Pt经导线移向正极Ag,不能进入溶液中,A错误;原电池中银作正极,电极反应式为AgCl(s)e=Ag(s)Cl(aq),则生成1 molAg即108 g时,转移的电子为1
3、 mol,B正确;铂作负极,负极上Cu失电子生成Cu2,则Cu在负极发生氧化反应,C正确;原电池工作时,电解质溶液中阴离子向负极移动,即Cl由正极迁移到负极,D正确。3(2021福建厦门一中高二月考)科学家报道了一种新型可充电钠电池,其工作原理如图所示,下列说法错误的是()A放电时,X极为负极B充电时,Na向Y极迁移C电极材料中,单位质量金属放出的电能:NaLiD放电时,Y极反应式为CaFeO3Nae=CaFeO2.50.5Na2OB根据放电工作原理图可知,放电时,X极上Na失电子发生氧化反应为负极,A正确;充电时,原电池的负极X电极连接电源的负极作阴极,则Na向X极迁移,B错误; Na和Li
4、都失1个电子,则电极材料中,单位质量金属放出的电能:NaLi,C正确;放电时,正极Y电极上发生还原反应:CaFeO3Nae=CaFeO2.50.5Na2O,D正确。4水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总方程式为2CuAg2O=Cu2O2Ag。下列说法正确的是()A负极材料是银B负极的电极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2OC测量原理示意图中,电流从Cu经过导线流向Ag2OD电池工作时,溶液中OH向正极移动B在该氧化还原反应中还原剂是铜,铜作负极,A错误;铜为负极、Ag2O为正极,负极的电极反应
5、式为2Cu2OH2e=Cu2OH2O,电流从Ag2O经过导线流向铜,B正确,C错误;电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D错误。5热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应式为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式:Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中,Li向负极移动C每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD常温下,在正、负极间接上电流表,指针不偏转D正极发生还原反应,故为PbSO42e=PbSO,
6、A项错误;放电过程为原电池,故阳离子向正极移动,B项错误;每转移0.1 mol电子,生成0.05 mol Pb为10.35 g,C项错误;常温下,电解质不能熔化,不能形成原电池,故指针不偏转,D项正确。6(2021江苏如皋校级月考)我国科学家研发了一种水系可逆ZnCO2电池,将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液,充电、放电时,复合膜层间的H2O解离成H和OH,工作原理如图所示。下列说法正确的是()Aa膜是阴离子交换膜,b膜是阳离子交换膜B放电时负极的电极反应式为Zn4OH2e=Zn(OH)C充电时多孔Pd纳米片附近pH升高D充电时Zn与外接直流电源正极相连,将电能转化为化学能B复合
7、膜中H2O解离成H和OH,根据图中复合膜中H通过a膜、OH通过b膜可知,a膜是阳离子膜,b膜是阴离子膜,A错误;原电池放电时,Zn为负极、多孔Pd纳米片为正极,负极上Zn失去电子生成Zn(OH),负极电极反应式为Zn4OH2e=Zn(OH),B正确;原电池中Zn为负极、多孔Pd纳米片为正极,充电时Zn为阴极、多孔Pd纳米片为阳极,阳极上HCOOH发生失去电子的氧化反应生成CO2,电极反应式为HCOOH2OH2e=CO22H2O,消耗OH、多孔Pd纳米片附近pH减小,C错误;原电池充电时为电解池,原电池的正极与外加电源正极相接,负极与外加电源负极相接,即充电时Zn与外接直流电源负极相连,D错误。
8、7利用太阳能电池,将CO2 转化成燃料气体(CO),用可传导 H的固体作电解质,装置如图所示。下列推断不正确的是()Aa为阳极Bb的电极反应式为CO22e2H=COH2OC产生 11.2 L O2,导线中转移2 mol电子DH由质子交换膜的左侧向右侧迁移C太阳能电池将CO2转化成燃料气体(CO),发生还原反应,通入CO2气体的b电极为电解池的阴极,电极反应式为CO22e2H=COH2O;水生成氧气的电极a为电解池的阳极,发生失去电子的氧化反应,电极反应式为2H2O4e=O24H。水发生失去电子的氧化反应生成氧气,所以电极a为电解池的阳极,A正确;由装置图可知,b电极上得电子生成CO,结合电子守
9、恒、电荷守恒得到电极反应式为CO22e2H=COH2O,B正确;阳极a电极反应式为2H2O4e=O24H,每生成1 mol O2,导线中转移4 mol电子,若导线中转移2 mol电子则生成0.5 mol O2,标准状况下的体积为11.2 L,但该选项没有指明状态,所以0.5 mol O2的体积不一定为11.2 L,C错误;左侧阳极电极反应式为2H2O4e=O24H,生成了H,右侧阴极电极反应式为CO22e2H=COH2O,消耗了H,所以电解池工作时H由质子交换膜的左侧向右侧迁移,D正确。8(2021平城区校级期中)国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li电池体系,该体系正极采用含有I、Li的水
10、溶液,负极采用固体有机聚合物,电解质溶液为LiNO3溶液,聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如图所示)。已知I在水溶液中为黄色,则下列有关判断不正确的是()甲乙A图甲是电池充电工作原理图,图乙是原电池原理图B放电时,Li从右向左通过聚合物离子交换膜C放电时,负极的电极反应式为D充电时,阳极液态电解质溶液的颜色变深C“电池的正极采用含有I、Li的水溶液,负极采用固体有机聚合物”,并且正极发生得电子的还原反应,负极发生失电子的氧化反应,则图乙是原电池,甲是电池充电工作原理图,A正确;放电时,电解质溶液中的阳离子由负极移向正极,即Li从右向左通过聚合物离子交换膜,B正确;
11、放电时,原电池负极发生失电子的氧化反应,不是得电子,C错误;充电时,阳极反应是原电池正极反应的逆反应,即阳极反应式为3I2e=I,I在水溶液中为黄色,则充电时阳极液态电解质溶液的颜色变深,D正确。9(2021广西南宁月考)以完全非碳的Pd包覆纳米多孔金(NPGPd)为一体化催化剂的可再充AlCO2电池示意图如图所示,其正极采用纯CO2作为活性材料,放电时生成碳酸铝和碳。下列说法错误的是()A放电时,铝箔失去电子生成Al3,Al3移向正极B放电时,电流由正极经负载、铝箱、电解质,回到NPGPd电极C充电时,阳极反应式为2Al2(CO3)33C12e=4Al39CO2D电池放电和充电时的总反应式为
12、2Al6CO2Al(C2O4)3D该电池中Al电极为负极,纳米多孔金电极为正极,负极反应式为Al3e=Al3,放电时,阳离子移向正极,即铝失去电子生成Al3,Al3移向正极,A正确;放电时Al电极为负极,纳米多孔金电极为正极,电流由正极负载负极铝箱电解质回到NPGPd电极,B正确;原电池放电时正极反应式为4Al39CO212e=2Al2(CO3)33C,充电时为电解池,发生的反应为原电池的逆反应,即阳极反应式为2Al2(CO3)33C12e=4Al39CO2,C正确;AlCO2电池放电时生成碳酸铝和碳,不是生成草酸铝,充电时碳酸铝和碳反应生成铝和二氧化碳,D错误。10(2020全国卷)科学家近
13、年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下,电极为金属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是()A放电时,负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH)B放电时,1 molCO2转化为HCOOH,转移的电子数为2 molC充电时,电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2OD充电时,正极溶液中OH浓度升高D由题给装置图可知,放电时负极锌失去电子后结合OH生成Zn(OH),负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH),A项正确;放电时,正极上CO2得电子生成HCOOH,CO2中C的化合价为4,HCOOH中C的化
14、合价为2,1 molCO2转化为1 mol HCOOH,转移2 mol电子,B项正确;充电时阴极上Zn(OH)参与反应得到锌,阳极上H2O参与反应得到氧气,电池总反应为2Zn(OH)=2ZnO24OH2H2O,C项正确;充电时,阳极上发生失电子的氧化反应:2H2O4e=O24H,氢氧根离子浓度降低,D项错误。11(2020全国卷)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反应:VB216OH11e=VO2B(OH)4H2O。该电池工作时,下列说法错误的是()A负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低,负极区溶液的
15、pH升高C电池总反应为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极B由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应,则VB2电极为负极,复合碳电极为正极,正极发生还原反应,电极反应式为O24e2H2O=4OH,电池总反应方程式为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)44VO。由上述分析知,正极的电极反应式为O24e2H2O=4OH,则电路中通过0.04 mol e时,正极有0.01 mol O2参加反应,其在标准状况下的体积为0.224 L,A项正确;由正、负极的电极反应式可知,该电池工作时,负极区溶液的pH降低,正极
16、区溶液的pH升高,B项错误;由上述分析知,该电池的总反应方程式为4VB211O220OH6H2O=8B(OH)44VO,C项正确;电流与电子的流动方向相反,电流从正极出发,沿负载流向负极,再经过溶液最终回到正极,D项正确。12(2020山东等级考)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为21B根据题意,可得放电时的电极反应,负极(a极):CH3COO2H2O8e=2CO27H,正极(b极):2H2e=H2,A项正确;该电池工作时,Cl向a极移动,Na向b极移动,即隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项错误;电路中转移1 mol电子时,向a极和b极分别移动1 molCl和1 mol Na,则模拟海水理论上可除盐58.5 g,C项正确;电池工作时负极产生CO2,正极产生H2,结合正、负极的电极反应知,一段时间后,正极和负极产生气体的物质的量之比为21,D项正确。