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專題46 原電池原理的應(yīng)用 1．（2018屆內(nèi)蒙古鄂倫春自治旗高三下學(xué)期二模）下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物，實現(xiàn)CO2的固定和儲能靈活應(yīng)用的裝置。儲能器件使用的Li-CO2電池組成為釕電極/CO2-飽和LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法正確的是 A． Li-CO2電池電解液由LiClO4和DMSO溶于水得到 B． CO2的固定中，每轉(zhuǎn)移8mole-，生成3mol氣體 C． 過程Ⅱ中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D． 過程Ⅰ的釕電極的電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-=4Li++3CO2↑ 【答案】D 2．（2018屆河南省六市高三第二次聯(lián)考二模）NO2是大氣的主要污染物之一，某研究小組設(shè)計如圖所示的裝置對NO2進行回收利用,裝置中a、b均為多孔石墨電極。下列說法不正確的是 A． a為電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng) B． 一段時間后，b極附近HNO3 濃度減小 C． 電池總反應(yīng)為4NO2+O2+2H2O4HNO3 D． 電子流向:a電極→用電器→b電極→溶液→a電極 【答案】D 3．（2018屆天津市和平區(qū)第二學(xué)期高三第一次質(zhì)量檢測）現(xiàn)在污水治理越來越引起人們重視，可以通過膜電池除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚(),其原理如下圖所示，下列說法正確的是 A． 該裝置為電解裝置，B為陽極 B． 電子是從A極沿導(dǎo)線經(jīng)小燈泡流向B極 C． A極的電極反應(yīng)式為 D． 當外電路中有0.1mole-轉(zhuǎn)移時，A極區(qū)增加的H+的個數(shù)為0.05NA 【答案】D 【解析】A、原理圖裝置沒有出現(xiàn)電源，因此不可能是電解裝置，A錯誤。B、B電極CH3COO-中C元素平均價態(tài)為0價，反應(yīng)生成的HCO3-中C元素為+ 4價，所以B電極為負極，A電極反應(yīng)物分子式為C6H5OCl中C元素為-1/3價，生成物C6H6O中C元素為-2/3價、Cl元素價態(tài)沒有變化，所以A電極為正極，電子從B電極經(jīng)過小燈泡流向A極，B錯誤。C、根據(jù)B分析，A電極反應(yīng)為+2e-+H+=Cl-+，C錯誤。D、由C的電極反應(yīng)可得，該電極區(qū)域反應(yīng)生成苯酚和HCl， B極區(qū)域透過質(zhì)子交換膜的的H+一部分參加反應(yīng)，另一部分生成HCl，A極區(qū)增加的n(H+)=n(HCl)=n(e-)2=0.1mol2=0.05mol，既A極區(qū)增加的H+的個數(shù)為0.05NA ，D正確。 4．（2018屆浙江省溫州市高三選考適應(yīng)性測試二模）某電化學(xué)氣敏傳感器的工作原理如圖所示，下列說法不正確的是 A． a極為負極 B． b極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH- C． 電解質(zhì)溶液中的OH- 移向a極 D． 該傳感器工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH值將變大 【答案】D 5．（2018屆山東省濟南市章丘區(qū)高三3月模擬聯(lián)考）一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如圖所示。下列說法正確的是 A． 電池工作時,光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?X為電池的正極 B． 鍍鉑導(dǎo)電玻璃的作用是傳遞I- C． 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)：2Ru3++3I-=2Ru2++I3- D． 電池的電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度均不斷減小 【答案】C 6．（2018屆湖北省襄陽市高三上學(xué)期1月調(diào)研統(tǒng)一測試）將光敏染料(用S表示) 涂在納米TiO2晶體(可導(dǎo)電) 表面制成其中一個電極，光敏染料可吸收光能將光敏染料S激發(fā)成敏化劑S* (高活性光敏材料)后發(fā)生下列相關(guān)反應(yīng):TiO2/STiO2/S*(激發(fā)態(tài))；TiO2/S*- e-→TiO2/S+ 2TiO2/S+ +3I-→2TiO2/S+I3-(注: S和S*不是硫單質(zhì)，是光敏染料的代號) 下列關(guān)于該太陽能電池敘述錯誤的是 A． 電池工作時，染料敏化的TiO2 電極為負極 B． 電池工作時，正極發(fā)生的反應(yīng)為I3-+2e-=3I- C． 電池工作過程中，光敏材料S→S*需要吸收能量，總反應(yīng)中光敏材料S 不消耗 D． 該電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能 【答案】D 【解析】A，電子由染料敏化TiO2電極通過外電路流向Pt-導(dǎo)電玻璃，電池工作時，染料敏化的TiO2電極為負極，A正確；B，Pt-導(dǎo)電玻璃為正極，根據(jù)圖示，正極發(fā)生的反應(yīng)為I3-+2e-=3I-，B正確；C，電池工作過程中光敏材料S→S*需要吸收光能，根據(jù)染料敏化電極上的相關(guān)反應(yīng)：TiO2/STiO2/S*、 TiO2/S*-e-→TiO2/S+、2TiO2/S++3I-→2TiO2/S+I3-，負極總反應(yīng)式為3I--2e-=I3-，正極反應(yīng)式為I3-+2e-=3I-，總反應(yīng)中光敏材料S不消耗，C正確；D，光敏染料吸收光能將光敏染料S激發(fā)成敏化劑S*，此過程將光能轉(zhuǎn)化為敏化劑S*內(nèi)能量，后發(fā)生的電池反應(yīng)中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，光能沒有直接轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤。 7．（2018年成都七中高考模擬考試）新型電池的開發(fā)與使用在現(xiàn)代社會中已很普遍，一種水煤氣燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達90%以上。下列說法正確的是 A． 總反應(yīng)為2CO+O2==2CO2 B． 負極反應(yīng)為H2-2e—==2H+、CO-2e—+H2O==CO2+2H+ C． 電路中通過4 mol電子，正極消耗22.4 L(標準狀況)空氣 D． 有機固體中的H+在放電時向正極移動，造成正極pH減小 【答案】B 8．（2018屆江蘇省鹽城市高三第三次模擬考試）一種新型太陽光電化學(xué)電池貯能時電解質(zhì)溶液中離子在兩極發(fā)生如下圖所示的轉(zhuǎn)化。 下列說法正確的是（ ） A． 貯能時，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能和光能 B． 貯能和放電時，電子在導(dǎo)線中流向相同 C． 貯能時，氫離子由a極區(qū)遷移至b極區(qū) D． 放電時，b極發(fā)生：VO2++2H++e-=VO2++H2O 【答案】D 9．（2018屆遼寧省大連市高三第二次模擬考試）如圖是NO2和O2形成的原電池裝置。下列說法不正確的是 A． 石墨Ⅱ做正極,O2發(fā)生還原反應(yīng) B． 該電池放電時NO3-從右側(cè)向左側(cè)遷移 C． 當消耗1mol NO2時，電解質(zhì)中轉(zhuǎn)移1mol e D． 石墨Ⅰ附近發(fā)生的反應(yīng)為NO2+NO3--e-=N2O5 【答案】C 【解析】A.負極上二氧化氮失電子和硝酸根離子反應(yīng)生成五氧化二氮，在石墨I附近發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨Ⅱ做正極,O2發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B．放電時，電解質(zhì)中陰離子向負極移動，所以N03﹣向石墨I電極遷移，即從右側(cè)向左側(cè)遷移，B正確；C．由負極電極反應(yīng)式為NO2﹣e﹣+NO3﹣═N2O5知，當消耗1mol NO2時，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移1mol e-，C錯誤；D．負極電極反應(yīng)式為NO2﹣e﹣+NO3﹣═N2O5，所以石墨Ⅰ附近發(fā)生的反應(yīng)為NO2+NO3--e-=N2O5，D正確。 10．（2018屆廣東省陽春市第一中學(xué)高三第九次月考）電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的pH在5.0~6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法正確的是 A． 石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B． 通甲烷的電極反應(yīng)式：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O C． 通空氣的電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2- D． 甲烷燃料電池中CO32-向空氣一極移動 【答案】B 11．（2018屆安徽省合肥市高三第三次教學(xué)質(zhì)量檢測）科學(xué)家用氮化鎵(GaN)材料與銅作電極組裝如下圖所示的人工光合系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列說法不正確的是（ ） A． 該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能 B． GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng),有O2產(chǎn)生 C． 電解液中H+從質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移 D． Cu表面電極反應(yīng)式：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 【答案】C 12．（2018屆河南省濮陽市高三第三次模擬考試理綜考試）一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池的工作原理及電池中發(fā)生的主要反應(yīng)如圖所示。下列說法錯誤的是 A． 電池工作時，光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，X為電池的負極 B． 鍍鉑導(dǎo)電玻璃上發(fā)生氧化反應(yīng)生成I- C． 電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng):2Ru3++3I-2Ru2++I3- D． 電池工作時，電解質(zhì)溶液中I-和I3-的濃度基本不變 【答案】B 【解析】A、根據(jù)示意圖，電池工作時，光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，根?jù)電子的流向，電極X為負極，電極Y為正極，A正確；B、根據(jù)示意圖，I3－→I－，化合價降低，應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；C、根據(jù)示意圖，電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng):2Ru3++3I-2Ru2++I3-，C正確；D、根據(jù)示意圖，I－和I3－的濃度基本不變，D正確。 13．（2018屆福建省永春一中、培元、季延、石光中學(xué)四校高三上學(xué)期第二次聯(lián)考）某太陽能電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是( ) A． 硅太陽能電池供電原理與該電池相同 B． 光照時， H+由a極區(qū)經(jīng)質(zhì)子交換膜向b極區(qū)遷移 C． 光照時，b極的電極反應(yīng)式為 VO2+-e－+H2O=VO2++2H+ D． 夜間無光照時，a極的電極反應(yīng)式為V3++e－=V2+ 【答案】C 14．（2018屆廣東省珠海市高三3月質(zhì)量檢測一模）最近科學(xué)家利用下圖裝置成功地實現(xiàn)了CO2和H2O合成CH4，下列敘述錯誤的是 A． 電池工作時，實現(xiàn)了將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 B． 銅電極為正極，電極反應(yīng)式為CO2+8eˉ+8H+=CH4+2H2O C． 電池內(nèi)H+透過質(zhì)子交換膜從右向左移動 D． 為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量稀硫酸 【答案】C 15．（2018屆東北三省四市教研聯(lián)合體高三高考模擬試卷一）微生物燃料電池可凈化廢水，同時還能獲得能源或有價值的化學(xué)產(chǎn)品，圖1為其工作原理，圖2為廢水中Cr2O72-離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說法正確的是 A． M為電池正極，CH3COOH被還原 B． 外電路轉(zhuǎn)移4mol電子時，M 極產(chǎn)生22.4LCO2 C． 反應(yīng)一段時間后，N極附近的溶液pH下降 D． Cr2O72-離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活 【答案】D 【解析】A.由圖中信息可知，電子由M極流向N極，則M為電池負極，CH3COOH被氧化，A錯誤；B. 根據(jù)負極電極反應(yīng)式CH3COOH-8e-+2H2O=2CO2↑+8H+可知，外電路轉(zhuǎn)移4mol電子時， 標準狀況下M極產(chǎn)生22.4LCO2(忽略CO2溶解)，但題干中沒有說明標準狀況，B錯誤；C.根據(jù)圖中信息可知， N極消耗氫離子，反應(yīng)一段時間后，氫離子濃度降低，N極附近pH增大，C錯誤；D. 強氧化劑能使蛋白質(zhì)變性，故Cr2O72-離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活，D錯誤 16．（2018屆江西省南昌市高三第一次模擬考試）氨硼烷(NH3BH3)電池可在常溫下工作，裝置如圖所示。該電池工作時的總反應(yīng)為：NH3BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O。下列說法正確的是 A． 正極附近溶液的pH減小 B． 電池工作時，H+通過質(zhì)子交換膜向負極移動 C． 消耗3.1g氨硼烷，理論上通過內(nèi)電路的電子為0.6ml D． 負極電極反應(yīng)為：NH3BH3+2H2O-6e-= NH4++BO2-+6H+ 【答案】D 17．（2018屆河南省周口市高三上學(xué)期期末抽測）垃圾假單胞菌株能夠在分解有機物的同時分泌物質(zhì)產(chǎn)生電能，其原理如下圖所示。有機物為C6H12O6)。下列說法正確的是 A． A為正極，H2PCA在該電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B． 放電過程中，正極反應(yīng)為2H2O-4e=4H++O2↑ C． 若1molO2參與電極反應(yīng)，有2 mol H+穿過質(zhì)子交換膜進入右室 D． 電池總反應(yīng)為:C6H12O6+6O26CO2↑+6H2O 【答案】D 【解析】試題分析：由圖中信息可知，A為負極 ，B為正極，放電過程中，氫離子從負極區(qū)通過質(zhì)子交換膜進入正極區(qū)，H2PCA是催化劑。A. A為負極，有機物在該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，A不正確；B. 放電過程中，正極反應(yīng)為O2+4H++4e-=4H2O，B不正確；C. 若1molO2參與電極反應(yīng)，有4 mol H+穿過質(zhì)子交換膜進人右室，C不正確；D. 電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2↑+6H2O，D正確。