2024年高考复习方案 化学第24讲.docx

第24讲原电池化学电源

1.[2021·湖南卷]锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 (B)

A.放电时,N极为正极

B.放电时,左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小

C.充电时,M极的电极反应式为Zn2++2e-Zn

D.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过

[解析]由图可知,放电时N极作正极,电极反应式为Br2+2e-2Br-,A正确;放电时,M极作负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,锌离子的浓度增大,ZnBr2的浓度增大,B错误;充电时M极作阴极,电极反应式为Zn2++2e-Zn,C正确;由电池工作原理图可知,隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过,D正确。

2.微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图所示装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 (B)

A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+

B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1

[解析]CH3COO-转化为CO2的反应是氧化反应,为负极反应,CH3COO-中碳的平均化合价为0,负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,A项正确;该过程中可以起到淡化海水的作用,则Na+移向正极(b极)、Cl-移向负极(a极),所以隔膜1、2分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜,B项错误;根据通过电路的电量相等,电路中转移1mol电子,通过离子交换膜的Na+、Cl-也分别是1mol,即可除盐58.5g,C项正确;酸性条件下,正极的电极反应式为2H++2e-H2↑,根据得失电子守恒,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1,D项正确。

3.锂/氟化碳(Li/CFx)电池的工作原理如图所示。

下列说法错误的是 (B)

A.电子由a极经用电器流向b极

B.有机溶剂可能是羟基乙酸(HOCH2COOH)

C.正极上的电极反应式:CFx+xe-C+xF-

D.14.0gLi参与反应理论上转移2mol电子

[解析]由题干信息可知,a极由Li转化为Li+,Li元素化合价升高发生氧化反应,故a为负极,电极反应为Li-e-Li+,则b为正极,发生还原反应,即CFx+xe-C+xF-,据此分析解题。由分析可知,a为负极,b为正极,故电子由a极经用电器流向b极,A正确;由于负极材料Li与羟基乙酸会发生反应,故有机溶剂不能是羟基乙酸(HOCH2COOH),B错误;由分析可知,正极上的电极反应式为CFx+xe-C+xF-,C正确;由分析可知,负极反应为Li-e-Li+,故14.0gLi参与反应理论上转移14.0g7.0g·mol

4.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反应:VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O

A.负载通过0.04mol电子时,有0.224L(标准状况)O2参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4V

D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极

[解析]本题考查了原电池装置的分析与判断。根据题中所给的VB2电极上的反应式可知,该原电池中VB2电极为负极,复合碳电极为正极。正极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。根据电子守恒可知,当负载通过0.04mol电子时,正极参加反应的氧气为0.01mol,在标准状况下的体积为0.224L,A项正确;根据正、负极的电极反应式可知,负极消耗OH-,pH降低,而正极区生成OH-,pH升高,B项错误;依据负极反应式VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O和正极反应式O2+4e-+2H2O4OH-,在遵循电子守恒的基础上,将正、负极电极反应式加和可得该碱性硼化钒—空气电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-,C项正确;电流方向与电子的流向相反,电流方向为正极(复合碳电极)→负载→负极(VB2电极)→KOH溶液→正极,

5.CO2/HCOOH循环在氢能的储存、释放、燃料电池等方面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。

(1)电池负极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-