第四章作業(yè)40新型化學(xué)電源工作原理的分析分值：50分[1~2題，每小題3分，3~13題，每小題4分]1.新型LiFePO4可充電鋰離子動力電池以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為綠色能源的新寵。已知該電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式為正極：FePO4+Li++e-===LiFePO4，負(fù)極：Li-e-===Li+。下列說法正確的是A.充電時(shí)陽極電極反應(yīng)為FePO4+Li++e-===LiFePO4B.放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動C.充電時(shí)動力電池的陽極應(yīng)與外接電源的正極相連D.放電時(shí)，在正極上Li+得電子被還原2.(2024·廣東揭陽月考)我國某大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過超快電脈沖熱還原法開發(fā)了一種新型碳載釕鎳合金納米催化劑(RuNi/C)，并基于此催化劑制備出一種極具競爭力的高能量鎳氫氣(Ni?H2)電池，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A.放電時(shí)，OH-向電極a移動B.放電一段時(shí)間后，KOH溶液的濃度增大C.放電時(shí)，正極反應(yīng)式：NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-D.以H2為能源較為環(huán)保3.我國科學(xué)家在太陽能光電催化—化學(xué)耦合分解H2S研究中獲得新進(jìn)展，相關(guān)裝置如圖所示。下列說法不正確的是A.該裝置的總反應(yīng)為H2SH2+SB.能量轉(zhuǎn)化方式主要為“光能→電能→化學(xué)能”C.a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2+-e-===Fe3+D.a極區(qū)需不斷補(bǔ)充含F(xiàn)e3+和Fe2+的溶液4.利用同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差可設(shè)計(jì)成氣體濃差電池，利用濃差電池可測定混合氣體中某氣體含量。實(shí)驗(yàn)室通過氧氣濃差電池測定空氣中氧氣含量的工作原理如圖所示，其中在參比電極上通入純氧氣，測量電極上通入空氣。下列說法錯誤的是A.熔融ZrO2、CaO混合物可用于傳遞O2-B.工作時(shí)，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極C.處于封閉環(huán)境時(shí)，用初期讀數(shù)計(jì)算所得空氣中氧氣含量更準(zhǔn)確D.相同壓強(qiáng)下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越高5.鉀離子電池由于其低成本、電解液中離子傳導(dǎo)性快以及工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)，近年來引起了科研工作者極大的關(guān)注。某課題組基于鉀離子電池特性，設(shè)計(jì)并合成了一種VN?NPs/N?CNFs復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于鉀離子電池的電極，放電時(shí)該電極反應(yīng)為VN+3K++3e-===V+K3N，下列有關(guān)說法錯誤的是A.放電時(shí)，在Al電極區(qū)發(fā)生的是氧化反應(yīng)B.該電池的溶劑不能為水溶液C.放電時(shí)，電解質(zhì)中的K+向Cu電極區(qū)移動D.放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移1mole-，Cu電極區(qū)質(zhì)量減少39g6.(2024·安徽1月適應(yīng)性測試)我國學(xué)者研制了一種鋅基電極，與涂覆氫氧化鎳的鎳基電極組成可充電電池，其示意圖如圖。放電時(shí)，Zn轉(zhuǎn)化為2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列說法錯誤的是A.放電時(shí)，正極反應(yīng)為Ni(OH)2+2e-===Ni+2OH-B.放電時(shí)，若外電路有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則有0.1molZn2+向正極遷移C.充電時(shí)，a為外接電源負(fù)極D.充電時(shí)，陰極反應(yīng)為2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2CO32-7.一種高性能的堿性硼化釩(VB2)?空氣電池如圖所示，其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng)：VB2+16OH--11e-===VO43-+2B(OH)4-A.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí)，有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2參與反應(yīng)B.正極區(qū)溶液的pH降低、負(fù)極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O===8B(OH)4D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極8.(2025·北京高二上階段練習(xí))某新型電池的工作原理如圖所示，已知電池放電時(shí)的反應(yīng)為Na1-xMnO2+NaxCn===NaMnO2+nC(反應(yīng)前后Na元素的化合價(jià)不變)。下列說法錯誤的是A.電極M是電池的正極B.電池的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：NaxCn-xe-===xNa++nCC.電池工作時(shí)，Na+移向電極MD.電池工作時(shí)，每消耗0.1mol的NaxCn，有0.1molMn被氧化9.火星大氣由96%的二氧化碳?xì)怏w組成，火星探測器采用Li?CO2電池供電，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示，下列說法錯誤的是A.R方向?yàn)殡娮右苿拥姆较駼.CO2電極的電極反應(yīng)式為4Li++4e-+3CO2===2Li2CO3+CC.可采用LiNO3溶液作為電解質(zhì)D.碳酸鋰的生成和分解形式提供了實(shí)現(xiàn)可逆電化學(xué)電池的可能10.水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如圖。該電池以粉末多孔鋅電極(鋅粉、活性炭及黏結(jié)劑等)和V2O5為電極，三氟甲磺酸鋅[Zn(CF3SO3)2]為電解液，總反應(yīng)為xZn+V2O5===ZnxV2O5(s)。下列敘述錯誤的是A.充電時(shí)，粉末多孔鋅電極連接電源的負(fù)極B.放電時(shí)，V2O5電極上發(fā)生的反應(yīng)為V2O5+2e-+xZn2+===ZnxV2O5C.充電時(shí)，Zn2+通過陽膜由右池移向左池D.理論上，充放電過程中電解質(zhì)溶液的質(zhì)量均未改變11.我國科學(xué)家研制了一種新型的高比能量鋅?碘溴液流二次電池，該電池在使用前要先進(jìn)行充電，如圖為充電原理示意圖，溴離子與碘離子結(jié)合成為碘溴離子(I2Br-)，可以增加電池容量。下列敘述不正確的是A.充電時(shí)，a接外電源的正極，作陽極B.充電時(shí)，b電極每增重0.65g，溶液中有0.02molI-被氧化C.放電時(shí)，a電極反應(yīng)為I2Br-+2e-===2I-+Br-D.放電時(shí)，貯液器d內(nèi)c(Zn2+)持續(xù)增大12.某污水處理廠利用微生物電池將鍍鉻廢水中的Cr2O7A.電池工作過程中電子由b極流向a極B.b極反應(yīng)式：Cr2O72-+6e-+14H+===2Cr3++7HC.電池工作過程中a極區(qū)附近溶液的pH減小D.每處理1molCr2O72-，可生成33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下13.我國科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2S+O2H2O2+S↓，已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為下列說法不正確的是A.甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)為AQ+2H++2e-===H2AQB.乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為H2S+I3-===3I-+S↓C.該裝置將電能轉(zhuǎn)化為光能D.H+從乙池移向甲池答案精析1.C2.B3.D[該裝置發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)為H2S+2Fe3+===2H++S+2Fe2+(a極區(qū))、Fe2+-e-===Fe3+(a極)、2H++2e-===H2(b極)，結(jié)合反應(yīng)條件得到總反應(yīng)為H2SH2+S，A正確；該過程中光能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；a極區(qū)涉及兩步反應(yīng)，第一步利用氧化性強(qiáng)的Fe3+高效捕獲H2S得到硫和還原性的Fe2+，第二步是還原性的Fe2+在a極表面失去電子生成氧化性強(qiáng)的Fe3+，這兩步反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，所以a極區(qū)無需補(bǔ)充含F(xiàn)e3+和Fe2+的溶液，D錯誤。]4.D[相同條件下，純氧比空氣中氧氣濃度大，根據(jù)“同種氣體在兩極濃度不同而產(chǎn)生電勢差可設(shè)計(jì)成氣體濃差電池”，可知參比電極O2濃度大，作正極，則測量電極作負(fù)極。熔融ZrO2、CaO可用于傳遞O2-，A正確；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故該電池工作時(shí)，電子由測量電極經(jīng)外電路流向參比電極，B正確；負(fù)極O2-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)會不斷生成氧氣，導(dǎo)致測量電極處的氣體中氧氣濃度增大，故用初期讀數(shù)計(jì)算所得空氣中氧氣含量更準(zhǔn)確，C正確；兩極氧氣濃度差越大，兩極電勢差越大，則相同壓強(qiáng)下，電勢差越大，空氣中氧氣含量越低，D錯誤。]5.D6.B[放電時(shí)，鋅基電極為負(fù)極，Zn轉(zhuǎn)化為2ZnCO3·3Zn(OH)2，電極反應(yīng)式為5Zn+2CO32-+6OH--10e-===2ZnCO3·3Zn(OH)2，鎳基電極為正極，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+2e-===Ni+2OH-，充電時(shí)，a接電源負(fù)極，鋅基電極為陰極，電極反應(yīng)式為2ZnCO3·3Zn(OH)2+10e-===5Zn+2CO32-+6OH-，b接電源正極，鎳基電極為陽極，電極反應(yīng)式為Ni+2OH--2e-===Ni(OH7.B[根據(jù)VB2電極發(fā)生的反應(yīng)：VB2+16OH--11e-===VO43-+2B(OH)4-+4H2O，判斷得出VB2電極為負(fù)極，復(fù)合碳電極為正極，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-，所以電池總反應(yīng)為4VB2+11O2+20OH-+6H2O===8B(OH)4-+4VO43-，C正確；負(fù)載通過0.04mol電子時(shí)，有0.01mol氧氣參與反應(yīng)，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下有0.224L氧氣參與反應(yīng)，A正確；負(fù)極區(qū)消耗OH-，溶液的pH降低，正極區(qū)生成8.D[由電池總反應(yīng)可知，放電時(shí)，M電極發(fā)生反應(yīng)：Na1-xMnO2+xe-+xNa+===NaMnO2，所以電極M是電池的正極，故A正確；由電池總反應(yīng)可知，放電時(shí)，電池的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：NaxCn-xe-===xNa++nC，故B正確；電極M是正極、電極N是負(fù)極，電池工作時(shí)，Na+移向電極M，故C正確；根據(jù)反應(yīng)總方程式Na1-xMnO2+NaxCn===NaMnO2+nC可知，每消耗0.1mol的NaxCn，有0.1molMn被還原，故D錯誤。]9.C10.B[由放電時(shí)的總反應(yīng)：xZn+V2O5===ZnxV2O5(s)可知，Zn失電子，作負(fù)極，V2O5發(fā)生還原反應(yīng)，作正極。充電時(shí)，粉末多孔鋅電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，連接電源的負(fù)極，A正確；放電時(shí)，V2O5電極上發(fā)生的反應(yīng)為V2O5+2xe-+xZn2+===ZnxV2O5，B錯誤；充電時(shí)，陽離子向陰極移動，所以Zn2+通過陽膜由右池移向左池，C正確；由放電總反應(yīng)：xZn+V2O5===ZnxV2O5(s)可知，電解質(zhì)溶液中的成分沒有參加總反應(yīng)，故充放電過程中電解質(zhì)溶液的質(zhì)量均未改變，D正確。]11.D[由充電原理示意圖，鋅極鋅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則a極為電解池的陽極，A正確；充電時(shí)，b電極每增重0.65g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.65g65g·mol-1×2=0.02mol，根據(jù)得失電子守恒可知，溶液中有0.02molI-被氧化，B正確；放電時(shí)，a電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為I2Br-+2e-===2I-+Br-，C正確；放電時(shí)，b極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+，負(fù)極生成鋅離子，鋅離子通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，貯液器d內(nèi)c(Zn2+12.A[由圖分析可知，a極上CH3COOH在微生物催化作用下失電子轉(zhuǎn)化為CO2和H+，發(fā)生氧化反應(yīng)，因此a電極為負(fù)極，b電極為正極，電池工作過程中電子由a極流向b極，A項(xiàng)錯誤；b極上Cr2O72-和H+在微生物催化作用下轉(zhuǎn)化為Cr3+，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cr2O72-+6e-+14H+2Cr3++7H2O，B項(xiàng)正確；a極的電極反應(yīng)式為CH3COOH-8e-+2H2O2CO2↑+8H+，因此a極區(qū)附近溶液中c(H+)增大，pH減小，C項(xiàng)正確；1molCr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+時(shí)得6mole-，CH3COOH每生成1molCO2失4mole-，故每處理1mol