2021版高考化学一轮复习热点突破微课10利用电池工作原理攻克新型电池练习含解析鲁科版 4页

利用电池工作原理攻克新型电池 ‎　一张图读懂原电池原理:‎ ‎(1)电子方向:从负极流出沿导线流入正极;‎ ‎(2)电流方向:从正极沿导线流向负极;‎ ‎(3)离子迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。‎ ‎【典例】(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是 (　　)‎ A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+‎ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3‎ D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 ‎【审题流程】透过材料看本质,联系旧知解新题。‎ - 4 -‎ ‎【解析】选B。相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+-e-MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+2H++2MV+,故B错误;右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e-MV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。‎ ‎1.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。‎ 下列说法错误的是 (　　)‎ A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高 B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)‎ C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)‎ D. 放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区 ‎【解析】选D。Zn作负极被氧化生成ZnO,三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,沉积的ZnO分散度高,A正确;充电时阳极发生氧化反应,根据电池反应的充电过程可知,阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B正确;放电时负极发生氧化反应,根据电池反应的放电过程可知,负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l),C正确;放电时,电池内部阳离子由负极移向正极,阴离子由正极移向负极,D错误。‎ ‎2.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是 (　　)‎ A.放电时,向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2‎ - 4 -‎ C.放电时,正极反应为3CO2+4e-2C+C D.充电时,正极反应为Na++e-Na ‎【解析】选D。放电时为原电池,而溶液中的阴离子移向电池的负极,故A项正确;由题干中的信息可以得出Na为电池的负极材料,因电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,则电池放电时吸收CO2,充电时放出CO2,故B项正确;放电时CO2在正极放电,而充电时会在正极生成CO2,Na在电池的负极参与反应,在充电时又会在电池的负极生成,故C项正确,D项错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　1.(2020·张家口模拟)一种检测空气中甲醛(HCHO)含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.传感器工作时,工作电极电势高 B.工作时,H+通过交换膜向工作电极附近移动 C.当导线中通过1.2×10-6 mol电子,进入传感器的甲醛为3×10-3 mg D.工作时,对电极区电解质溶液的pH增大 ‎【解析】选D。HCHO在工作电极失电子被氧化,作原电池的负极,工作电极电势低, A项错误;根据原电池工作原理易知,工作时,溶液中的阳离子(氢离子)向电源的正极移动,即对电极方向, B项错误;负极反应为HCHO+H2O-4e-CO2+4H+,当电路中转移1.2×10-6 mol电子时,消耗HCHO的物质的量为×1.2×10-6 mol = 3.0×10-7 mol,则HCHO质量为3.0×10-7 mol ×30 g·mol-1=9×10-3 mg, C项错误;工作时,对电极的电极反应为4H++O2+4e-2H2O,反应后生成水,虽然有相同数量的氢离子从负极迁移过来,但是,由于溶液的体积增大,正极区溶液的酸性减弱,其pH增大(若忽略溶液的体积变化,则pH基本不变),D项正确。‎ ‎2.用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图所示,有关说法正确的是 (　　)‎ A.电极2发生氧化反应 B.电池工作时,Na+向负极移动 C.电流由电极1经外电路流向电极2‎ D.电极1发生的电极反应为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O - 4 -‎ ‎【解析】选D。电极2通入O2发生还原反应,A错误;阳离子向正极移动,B错误;电流由电极2经外电路流向电极1,C错误,电极1上NH3失电子,结合迁移过来的OH-生成N2和H2O,D正确。‎ ‎ ‎ - 4 -‎