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[最新]高考化学一轮【热点专练8】新型化学电源专项突破(含答案).pdf

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    • 最新教学资料高考化学 热点回头专练 8 新型化学电源专项突破 1世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电,总功率达4 MW ,是历届世 博会之最通过并网,上海市使用半导体照明(LED)已知发出白光的LED 是 由氮化镓 (GaN)芯片与钇铝石榴石 (YAG,化学式: Y3Al5O12)芯片封装在一起做 成的下列有关叙述正确的是 () A光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化 B图中 N 型半导体为正极, P 型半导体为负极 C电流从 a流向 b DLED 中的 Ga和 Y 都显 3价 解析A 项,光伏电池将光能 (太阳能 )直接转变为电能,而电能未转化为太阳 能;B 项,电池内部,正电荷向正极移动,负电荷向负极移动,故N 型半导体 为负极, P 型半导体为正极; C 项,a 为负极, b 为正极,电流从 b 流向 a;D 项,GaN 中 N 显3 价,则 Ga显3 价,Y3Al5O12中 Al、O 分别显 3、2 价,则 Y 显3 价 答案D 2全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池,工作原理如图所示,a、b 均为 惰性电极,放电时左槽溶液颜色由黄色变为蓝色下列叙述正确的是 ()。

      A充电时右槽溶液颜色由紫色变为绿色 B放电时, b 极发生还原反应 C充电过程中, a 极的反应式为: VO 22H e= = =VO2H 2O D电池的总反应可表示为:VO 2V 22H 放电 充电 VO 2V3H2O 解析该电池为可充电电池,放电时为原电池,充电时为电解池根据颜色变 化,判断放电时的电极反应,进而判断正、负极左槽(a)颜色由黄色变蓝色, 说明发生反应 VO 2VO 2,5 价的 V 得电子生成 4价 V, 即 VO 2e == = VO2,发生还原反应, a电极为正极则 b 电极为负极,发生氧 化反应,即 V 2e= = = V3 A 项,充电时右槽反应即放电时右槽反应的逆反应, 即 V3 e== = V2,颜色由绿色变为紫色,错误; B 项,由上分析,放电时,b 极为负极,发生氧化反应,错误;C 项,充电时 a 极反应,即放电时的逆反应, 即 VO 2H2Oe= = = VO 22H ,错误 答案D 3磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池,其基本组成和反应原理如下: 下列说法不正确的是 () A在改质器中主要发生的反应为CxHyxH2O 800 xCO(xy 2)H 2 B移位反应器中 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H0,温度越高, CO 转化速率越大 C负极排出的气体主要是CO2 D该电池正极的电极反应为O24H 4e= == 2H 2O 解析由题图可知, CxHy和 H2O 通过改质器后,生成CO 和 H2,A 正确;触 媒在合适温度下活性最强,高于或低于合适温度,催化活性都会降低或消失, B 错误;由图看出 C、D 两项正确。

      答案B 4(2013 江苏化学, 9)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器该电池以海 水为电解质溶液,示意图如右该电池工作时,下列说法正确的是() AMg 电极是该电池的正极 BH2O2在石墨电极上发生氧化反应 C石墨电极附近溶液的pH 增大 D溶液中 Cl 向正极移动 解析Mg-H2O2-海水电池,活泼金属(Mg) 作负极,发生氧化反应:Mg2e = = = Mg 2,H2O2 在正极 (石墨电极 )发生还原反应: H2O22e = = = 2OH(由于电解质 为中性溶液,则生成OH ),A 项、B 项错误,C 项正确由于负极阳离子 (Mg2 )增多,则 Cl向负极移动以平衡电荷, D 错误 答案C 5一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH 4e H 2O= = =CH3COOH4H 下列有关说法正确的是 () A检测时,电解质溶液中的H 向负极移动 B若有 0.4 mol 电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L 氧气 C电池反应的化学方程式为:CH3CH2OHO2= == CH3COOHH2O D正极上发生的反应为: O24e 2H 2O= = = 4OH 解析原电池内阳离子向正极移动,A 项错误;酸性溶液中,正极电极反应式 为 O24e 4H= = = 2H 2O,D 项错误,转移 0.4 mol 电子时,消耗 O2 0.1 mol, 即标准状况下为 2.24 L,B 项错误;正极反应式与负极反应式相加可得电池反 应为 CH3CH2OHO2= = = CH3COOHH2O,C 正确。

      答案C 6镁燃料电池作为一种高能化学电源,具有良好的应用前景如图是镁空气燃料 电池工作原理示意图下列有关该电池的说法正确的是 () A该电池 Mg 做负极,发生还原反应 B该电池的正极反应式为O22H2O4e = = = 4OH C电池工作时,电子通过导线由碳电极流向Mg 电极 D当电路中通过 0.2 mol 电子时,消耗的O2体积为 1.12 L 解析该电池 Mg 做负极,工作时发生氧化反应,A 项错;在电池正极上O2 得电子被还原为 OH ,B 项正确;电池工作时,外电路中电子由负极流向碳电 极(正极),C 项错; D 项,没有给出氧气所处状态,无法确定其体积 答案B 7一种新型乙醇电池用磺酸类质子做溶剂,比甲醇电池效率高出32 倍电池示 意图如图所示:电池总反应为C2H5OH3O2== =2CO23H2O下列对该电池的 说法正确的是 (双选) () Ab 极为电池的正极 B电池工作时电子由b 极沿导线经灯泡再到a极 C当 1 mol 乙醇被氧化转移 6nA个电子 D电池正极的电极反应为4H O24e= = = 2H2O 解析本题考查燃料电池, 考查考生对燃料电池的掌握情况。

      难度中等A 项, b 极通入氧气,发生还原反应,为燃料电池正极;B 项,b 极为正极,故电子流 向由 a极沿导线经灯泡再到b 极;C 项,1 mol 乙醇被氧化转移 12nA个电子; D 项,正极 O2得电子生成 H2O,故正极反应式为4H O24e== =2H2O 答案AD 8(2013 广东六校联考 )如图为一种固体离子导体电池与湿润KI 试纸 AB 连接, Ag 可以在 RbAg 4I5晶体中迁移,空气中氧气透过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生 成 I2,Ag 与 I2作用形成电池下列说法中正确的是(双选) () A试纸 B 端发生还原反应 BAg 从银电极移向石墨, K移向 A 端 C试纸 B 端出现棕色 D石墨电极上电极反应式:I22e == =2I 解析由题意得知银被氧化,则银为原电池负极,石墨为正极;A 为电解池阳 极,B 为阴极 A 项正确,试纸 A 端应发生氧化反应, B 端发生还原反应; B 项错误, K 向 B 端移动; C 项错误,因为 I在试纸 A 端放电生成 I 2,出现棕 色;D 项正确,石墨电极 (正极)是单质碘发生还原反应 答案AD 9“神舟九号”飞船的电源系统共有3 种,分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池 和应急电池。

      (1)飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将________能转化为 ________能,除 供给飞船使用外,多余部分用镉镍蓄电池储存起来其工作原理为 Cd2NiOOH2H2O 放电 充电 Cd(OH)22Ni(OH)2 充电时,阳极的电极反应式为______________________ ;当飞船运行到地影区 时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时负极附近溶液的碱性________(填“增 大”“减小”或“不变” ) (2)紧急状况下,应急电池会自动启动,工作原理为ZnAg2OH2O 放电 充电 2AgZn(OH)2,其负极的电极反应式为 ________________________ (3)若用上述应急电池电解200 mL 含有 0.1 mol L 1 NaCl 和 0.1 mol L 1 CuSO 4 的混合溶液 (电极均为惰性电极),当消耗1.3 g 锌时,阳极产生的气体为 ________(填化学式 ),溶液的 pH________(假设电解前后溶液的体积不变) 解析(1)阳极是失电子发生氧化反应的一极,Ni(OH)2为阳极;放电时负极反 应为 Cd2e 2OH= == Cd(OH) 2,故溶液碱性减小。

      (3)阳极上阴离子放电: 2Cl 2e===Cl 2, 4OH 4e== = O 22H2O;1.3 g Zn 转移电子: 1.3 g 65 g mol 12 0.04 mol,阴极只有 Cu2 放电,故消耗 n(OH)0.04 mol0.2 L0.1 mol L 10.02 mol,即产生 n(H)0.02 mol,c(H)0.02 0.2 mol L 1 0.1 mol L 1,即 pH 为 1 答案(1)太阳电Ni(OH)2e OH= = =NiOOHH 2O减小 (2)Zn2e 2OH===Zn(OH) 2 (3)Cl2、O2(少答不可 )1 10中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装 出了自呼吸电池及主动式电池甲醇燃料电池的工作原理如图所示 (1)该电池工作时, c 口通入的物质为 ________;该电池负极的电极反应式为 ________________ (2)工作一段时间后,当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时,有 ________ nA个电子 转移 (3)若该电池通入 O2的量为 1 L(标准状况 ), 且反应完全,则用此电池来电解 NaCl 溶液(惰性电极 ),最多能产生 Cl2的体积为 ________L(标准状况 )。

      答案(1)O2CH3OHH2O6e = = = CO 26H (2)1.2(3)2 11(2012 海南化学, 16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上 分别通入 CH4和 O2,电解质为 KOH 溶液某研究小组将两个甲烷燃料电池串 联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示 回答下列问题: (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________、________ (2)闭合 K 开关后,a、 b 电极上均有气体产生, 其中 b 电极上得到的是 ________, 电解氯化钠溶液的总反应方程式为___________________________ (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况 ),且反应完全,则理论上通过电解 池的电量为 ________(法拉第常数 F9.65104 C mol 1,列式计算 ),最多能产 生的氯气体积为 ________L(标准状况 ) 解析(1)甲烷燃料电池的总反应方程式为:CH42O22OH = == CO2 33H2O, 正极反应式为 2O24H2O8e == =8OH,负极反应式由总反应式减去正极反应 式即可得到; (2)由图示可知,甲烷燃料电池中通入CH4的一极为负极,因而与 之相连的 b 电极为阴极,产生的气体为氢气;(3)1 mol 甲烷被氧化失去电子8 mol,电量为 89.65104 C,题中虽有两个燃料电池,但电子的转移只能用一 个电池的甲烷量计算, 可根据 CH48e 4Cl 2计算出标准状况下产生氯气的体 积为 4 L。

      答案(1)2O24H2O8e = = = 8OH CH410OH 8e== =CO2 37H2O (2)H22NaCl2H2O= = === 电解 2NaOHH2Cl2 (3) 1 L 22.4 L mol 189.65104 Cmol 13.45104C 4 12(1)碳酸盐燃料电池,以一定比例Li2CO3和 Na2CO3低熔混合物为电解质,操 作温度为 650 ,在此温度下以镍为催化剂, 以煤气 (CO、H2的体积比为 11) 直接做燃料,其工作原理如图所示 电池总反应为 _______________________________。

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