【高考快车道】大单元突破练 选择题突破8　突破点1　新型化学电源-试卷（含答案）化学高考二轮复习

选择题突破八　
突破点1　新型化学电源
(选择题每小题3分)
A级夯基达标练
题组1　二次电池及其分析
1.(2025·贵州铜仁模拟)锌-空气二次电池具有性能高、寿命长等优点,其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.放电过程中,b极的电极电势高于a极的电极电势
B.放电过程中,OH-由b极区向a极区迁移
C.充电过程中,a极的电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-
D.充电过程中,a、b电极附近溶液pH均不变
2.(2025·甘肃白银模拟)某研究团队开发出一种新型的固态电池(SSBs),他们先将纤维素与邻苯二甲酸酐转化为纤维素邻苯二甲酸酯大分子(CP),再将CP与锂盐混合,形成固体电解质体系(CP-SSE),该电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求
B.CP分子间存在氢键,使其具有卓越的机械性能
C.放电时,b极反应为Li1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4
D.充电时,当生成1 mol LixC6时,有7 g Li+向左穿过CP-SSE
题组2　新型化学电源及分析
3.(2025·山东师范大学附中模拟)为既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能,合作小组利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O设计如图所示电池(离子交换膜为阴离子交换膜)。下列说法正确的是(　　)
A.电流不可以通过离子交换膜
B.电子由电极B经负载流向电极A
C.相同状况下,左右两侧电极室中产生的气体体积比为3∶4
D.负极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O
4.(2025·广西贵港模拟)第二代钠离子电池是负极以硬碳(Cy)为基底材料的嵌钠硬碳(NaxCy)、正极为锰基高锰普鲁士白Na2Mn[Mn(CN)6]的一种新型二次电池。在充放电过程中,Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,其工作原理如图所示。已知:比能量是指单位质量电池所输出的电能。下列说法错误的是(　　)
A.其他条件相同时,钠离子电池的比能量比锂离子电池高
B.放电时,负极反应式为NaxCy-xe-Cy+xNa+
C.充电时,Na+从阳极脱嵌,在阴极嵌入
D.充电时,当有0.1 mol e-通过导线时,则阴极材料增重2.3 g
5.(2025·辽宁鞍山模拟)某研究团队设计了一种可穿戴汗液传感器用于检测汗液中的葡萄糖浓度,该传感器同时集成了供电与检测两个模块。如图是供电模块工作原理(其中GOD为电极表面修饰的葡萄糖氧化酶)。下列说法错误的是(　　)
A.使用高活性GOD,可提高酶促反应速率,增强电信号强度
B.利用纳米材料修饰电极表面可提供更多的活性位点,有利于提高传感器的灵敏度
C.供电模块负极反应:C6H12O6-2e-+H2OC6H12O7+2H+
D.供电模块中1×10-6 mmol C6H12O6被氧化,正极消耗1.12×10-5 mL O2(标准状况)
B级素能提升练
6.(2025·辽宁锦州模拟)燃料电池的能量利用率高,肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.Pt2电极为正极
B.K+由Pt1电极区向Pt2电极区移动
C.用该电池电解饱和食盐水,当消耗1 mol O2时,可产生标准状况下22.4 L的H2
D.Pt2电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-
7.(2025·安徽合肥模拟)下图为一种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池示意图,放电时a极生成偶氮苯()。下列有关说法正确的是(　　)
A.放电时电极a为正极
B.充电时K+和H+由左向右移动
C.放电时每生成1 mol偶氮苯,外电路转移2 mol e-
D.充电时b极的电极反应为NiOOH+e-+H+Ni(OH)2
8.(2025·湖南株洲模拟)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图,电解质为含Li+的有机溶液。闭合S1时产生(CF3SO2)2NLi,闭合S2时产生Cl2。下列说法正确的是(　　)
A.闭合S1时Li+从左向右移动
B.闭合S2时Ni-Pt电极发生还原反应
C.闭合S2,理论上每生成1 mol Li,需消耗约11.2 L Cl2
D.放电时总反应:6Li+N2+4CF3SO2Cl2(CF3SO2)2NLi+4LiCl
9.(2025·浙江绍兴模拟)RbAg4I5是一种只传导Ag+的固体电解质,利用RbAg4I5可以制成电化学气敏传感器。某种测定O2含量的气体传感器示意图如图所示,被分析的O2可以透过聚四氟乙烯薄膜,发生反应:4AlI3+3O22Al2O3+6I2,I2进一步在石墨电极上发生反应,引起电池电动势变化,从而测定O2的含量。下列关于气体传感器工作原理说法不正确的是(　　)
A.Ag+通过固体电解质迁向正极
B.银电极的电极反应式为Ag-e-Ag+
C.测定一段时间后,固体电解质中Ag+减少
D.当O2浓度增大时,电动势变大
10.(2025·江西上饶模拟)某锌离子电池体系中引入氧化还原媒介物CoQ,通过CoQ/CoQ+的循环反应同步去除溶解氧并活化锌电极,其工作原理如图:
下列说法不正确的是(　　)
A.锂离子通过离子交换膜向正极迁移
B.聚乙烯吡咯烷酮可防止CoQ聚集沉淀
C.CoQ+在锌表面被还原为CoQ
D.理论上每消耗32 g溶解氧,可除去非活性锌130 g
参考答案
1.D　解析:电池工作时,a电极,Zn转化为[Zn(OH)4]2-,失电子发生氧化反应,则a极为负极;b电极,O2转化为OH-,得电子发生还原反应,b极为正极,则b极的电极电势高于a极的电极电势,A正确;放电过程中,阴离子向负极移动,则OH-由b极区向a极区迁移,B正确;充电过程中,a极为阴极,[Zn(OH)4]2-得电子转化为Zn等,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,C正确;充电过程中,a极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,b极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,则a、b电极附近溶液pH均发生改变,D错误。
2.D　解析:该电池为二次电池,由工作原理可知,放电时,a为负极,发生电极反应:LixC6-xe-xLi++C6,b为正极,发生电极反应:Li1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4,装置中CP为电解质的固态载体。纤维素属于可再生资源,利用纤维素制备CP-SSE符合可持续发展要求,A正确;CP中存在羟基和氧原子,存在分子间氢键,增强了机械性能,B正确;放电时,b极的电极反应为Li1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4,C正确;充电时,a极发生反应:xLi++C6+xe-LixC6,当生成1 mol LixC6时,消耗x mol Li+,即有7x g Li+向左穿过CP-SSE,D错误。
3.D　解析:在反应6NO2+8NH37N2+12H2O中,NH3中N元素化合价升高,NO2中N元素化合价降低,所以NH3在电极A发生氧化反应,电极A为负极;NO2在电极B发生还原反应,电极B为正极。离子交换膜允许阴离子通过,阴离子定向移动可形成电流,所以电流可以通过离子交换膜,A错误;电子由负极(电极A)经负载流向正极(电极B),B错误;根据电池总反应6NO2+8NH37N2+12H2O,相同状况下,左右两侧电极室中产生的N2体积比等于物质的量之比为4∶3,C错误;负极上NH3发生氧化反应,电解质溶液为KOH溶液,负极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O,D正确。
4.A　解析:该电池负极材料为NaxCy,放电时发生反应NaxCy-xe-Cy+xNa+,正极材料为Na2Mn[Mn(CN)6],放电时正极反应为Mn[Fe(CN)6]+xe-+xNa+Na2Mn[Fe(CN)6];充电时Na2Mn[Mn(CN)6]为阳极,电极反应为Na2Mn[Fe(CN)6]-xe-Mn[Fe(CN)6]+xNa+,嵌钠硬碳为阴极,电极反应为Cy+xNa++xe-NaxCy。
其他条件相同,当转移相同电子时,消耗的Na和Li的物质的量相同,但钠的相对原子质量大于锂,故钠离子电池的比能量低于锂离子电池,A错误;放电时,负极的电极反应式可表示为NaxCy-xe-Cy+xNa+,B正确;放电时Na失电子生成钠离子,钠离子由负极进入正极,镶嵌在正极,则充电时过程相反,Na+从阳极脱嵌,在阴极嵌入,C正确;充电时,当有0.1 mol e-通过导线时,根据阴极反应式Cy+xNa++xe-NaxCy,可知电极增重2.3 g,D正确。
5.D　解析:使用高活性GOD能降低反应所需的活化能,使更多反应物分子转化为活化分子,可提高酶促反应速率,增强电信号强度,A正确;纳米材料具有较大的表面积,用来修饰电极表面,可提供更多的活性位点,有利于提高传感器的灵敏度,B正确;葡萄糖在反应中失电子作为负极,电极反应式为C6H12O6-2e-+H2OC6H12O7+2H+,C正确;1×10-6 mmol C6H12O6被氧化,转移电子2×10-6 mmol,依据得失电子守恒可得正极消耗氧气2×10-6 mmol××22.4 mL·mmol-1=2.24×10-5 mL,D错误。
6.C　解析:N2H4在电极Pt1上失电子发生氧化反应生成N2,电极Pt1是负极;O2在电极Pt2上得电子发生还原反应生成氢氧根离子,Pt2是正极,A正确;Pt1是负极、Pt2是正极,电解质溶液中阳离子移向正极,所以K+由Pt1电极区向Pt2电极区移动,B正确;当消耗1 mol O2时,转移4 mol电子,根据得失电子守恒,可产生2 mol H2,在标准状况下的体积为44.8 L,C错误;O2在电极Pt2上得电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,D正确。
7.C　解析:根据电池示意图,放电时a极生成偶氮苯(),则,发生氧化反应,a电极为负极,A错误;充电时b电极为阳极,a电极为阴极,K+和H+向阴极移动,即从右向左移动,B错误;根据得失电子守恒可知,放电时每生成1 mol偶氮苯,外电路转移2 mol e-,C正确;充电时b电极为阳极失去电子,且为碱性环境,则其电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,D错误。
8.D　解析:闭合S1时形成原电池,右侧Li电极为负极,左侧Ni-Pt电极为正极,Li+从负极移向正极,从右向左移动,A错误;闭合S2时形成电解池,Ni-Pt电极作为阳极,失去电子,发生氧化反应,B错误;未说明氯气是否处于标准状况,无法计算,C错误;放电过程中,氮气在正极上发生还原反应生成Li3N,Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl,负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子,总反应为6Li+N2+4CF3SO2Cl2(CF3SO2)2NLi+4LiCl,D正确。
9.C　解析:传感器工作过程中银离子通过固体电解质迁向正极,A正确;银电极为原电池的负极,银失去电子发生氧化反应生成银离子,电极反应式为Ag-e-Ag+,B正确;测定一段时间后,固体电解质中银离子个数不变,C错误;氧气浓度增大时,反应生成I2的物质的量增大,导致在正极放电的I2的物质的量增大,外电路转移电子的物质的量增大,电动势变大,D正确。
10.A　解析:放电时,Zn失电子发生氧化反应,Zn是负极,LiMn2O4电极是正极。放电时,负极不存在锂离子,A错误;聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型有机高分子,能够与CoQ形成络合物,可防止CoQ聚集沉淀,B正确;根据图示,CoQ+在锌表面生成CoQ,C正确;理论上每消耗32 g溶解氧,转移4 mol电子,根据得失电子守恒,可除去非活性锌130 g,D正确。
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