專(zhuān)題強(qiáng)化練2新型化學(xué)電源的原理和電解原理的應(yīng)用1.(2024重慶育才中學(xué)期中)中科院研究了一款獨(dú)特的Li-N電池,電解質(zhì)溶液為可傳導(dǎo)Li+的有機(jī)溶液,該電池可實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾难h(huán),并對(duì)外提供電能。該電池總反應(yīng)為N2(g)+6Li(s)2Li3N(s),下列說(shuō)法不正確的是()A.Li-N電池可實(shí)現(xiàn)綠色固氮B.該電池電解質(zhì)溶液不能換成水溶液C.放電時(shí),乙電極為正極,發(fā)生的反應(yīng)為N2+6e-2N3-D.充電時(shí),甲應(yīng)接外電源的負(fù)極2.以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池,其放電原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A.放電時(shí),Mg箔上的電子流向Mo箔B.充電時(shí),Mo箔應(yīng)接外接電源的正極C.充電時(shí),陰極反應(yīng)為[Mg2Cl2]2++4e-2Mg+2Cl-D.放電時(shí),外電路中通過(guò)0.4mol電子時(shí),右室電解質(zhì)的質(zhì)量增加4.8g3.(2023江蘇連云港高級(jí)中學(xué)階段測(cè)試)某種利用垃圾滲透液實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保結(jié)合的裝置示意圖如下,當(dāng)該裝置工作時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.鹽橋中Cl-向Y極移動(dòng)B.溫度越高,越有利于垃圾滲透液中微生物將NH4C.電流由X極沿導(dǎo)線流向Y極D.Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為2NO3-+10e-+6H2ON2↑+12OH-,周?chē)鷓H4.(2024江蘇常州聯(lián)盟校調(diào)研)一種電化學(xué)“大氣固碳”電池工作原理如圖所示,該電池在充電時(shí),通過(guò)催化劑的選擇性控制,只有Li2CO3發(fā)生氧化,釋放出CO2和O2,下列說(shuō)法不正確的是()A.圖中Li+的移動(dòng)方向是放電時(shí)的移動(dòng)方向B.充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為C+2Li2CO3-4e-3CO2↑+4Li+C.該電池不可選用含Li+的水溶液作電解質(zhì)溶液D.該電池每循環(huán)充、放電子各4mol,理論上可固定標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LCO25.(2024江蘇淮安期末)一款新型的Ca-LiFePO4可充電電池的工作示意圖如下,鋰離子導(dǎo)體膜只允許Li+通過(guò)。該電池總反應(yīng)式為xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+。下列說(shuō)法不正確的是()A.充電時(shí),鈣電極與直流電源的負(fù)極相連B.充電時(shí),每轉(zhuǎn)移0.2mol電子左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減小4.0gC.Li1-xFePO4/LiFePO4電極充電時(shí)發(fā)生Li+脫嵌,放電時(shí)發(fā)生Li+嵌入D.放電時(shí),正極反應(yīng)為L(zhǎng)i1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO46.(2024江蘇南通期中)科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)分子的耦合轉(zhuǎn)化,其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.a為電源的正極B.若生成的乙烯和乙烷的物質(zhì)的量之比為2∶1,則消耗CH4和CO2的物質(zhì)的量之比為6∶5C.O2-從電極Y傳導(dǎo)到電極XD.每消耗1molCH4,電路中轉(zhuǎn)移3mol電子7.甲圖為一種新型污水處理裝置,該裝置可利用一種微生物將有機(jī)廢水的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,乙圖是一種用惰性電極電解飽和食鹽水的消毒液發(fā)生器。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列關(guān)于甲、乙的說(shuō)法正確的是()A.裝置乙中的b極要與裝置甲的X極連接B.裝置乙中a極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑C.當(dāng)N極消耗5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí),有2NA個(gè)H+通過(guò)質(zhì)子交換膜D.若有機(jī)廢水中主要含有葡萄糖(C6H12O6),則裝置甲中M極發(fā)生的電極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+8.(2023江蘇揚(yáng)州期中)據(jù)報(bào)道,我國(guó)已研制出“可充室溫鈉—二氧化碳電池”。該電池的總反應(yīng)式為4Na+3CO22Na2CO3+C,其工作原理如圖所示(放電時(shí)產(chǎn)生的Na2CO3固體貯存于多壁碳納米管中)。(1)放電時(shí),鈉箔為該電池的極(填“正”或“負(fù)”);電解質(zhì)溶液中ClO4-流向(填“鈉箔”或“多壁碳納米管”(2)放電時(shí)每消耗3molCO2,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。

(3)充電時(shí),多壁碳納米管連接直流電源的(填“正”或“負(fù)”)極,其電極反應(yīng)式為。

答案與分層梯度式解析專(zhuān)題強(qiáng)化練2新型化學(xué)電源的原理和電解原理的應(yīng)用1.CLi-N電池放電時(shí)消耗氮?dú)?充電時(shí)釋放氮?dú)?實(shí)現(xiàn)了氮?dú)獾难h(huán),實(shí)現(xiàn)了綠色固氮,A項(xiàng)正確;鋰是活潑金屬,能與水反應(yīng),因此電解質(zhì)溶液不能換成水溶液,B項(xiàng)正確;放電時(shí)甲電極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-Li+,乙電極為正極,N2發(fā)生還原反應(yīng):N2+6Li++6e-2Li3N,C項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)甲電極為負(fù)極,充電時(shí),甲電極為電解池的陰極,連接原電池的負(fù)極,則充電時(shí),甲應(yīng)接外電源的負(fù)極,D項(xiàng)正確。2.D放電時(shí),Mg為負(fù)極,Mo為正極,原電池中電子由負(fù)極流向正極,A正確;放電時(shí)Mo箔為正極,發(fā)生還原反應(yīng),則充電時(shí)Mo箔為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),連接外接電源的正極,B正確;充電時(shí),Mg箔為陰極,[Mg2Cl2]2+得電子被還原為Mg,電極反應(yīng)為[Mg2Cl2]2++4e-2Mg+2Cl-,C正確;放電時(shí),右室電極反應(yīng)為2Mg+2Cl--4e-[Mg2Cl2]2+,同時(shí)為了平衡電荷,Na+通過(guò)Na+交換膜進(jìn)入左室,外電路中通過(guò)0.4mol電子時(shí),有0.2molMg進(jìn)入右室,0.4molNa+遷移到左室,所以右室電解質(zhì)的質(zhì)量變化為0.2mol×24g/mol-0.4mol×23g/mol=-4.4g,即質(zhì)量減少4.4g,D錯(cuò)誤。3.DX極上NH3轉(zhuǎn)化為N2,發(fā)生氧化反應(yīng),X極為負(fù)極破題關(guān)鍵,在原電池中陰離子移向負(fù)極,即Cl-向X極移動(dòng),A錯(cuò)誤;溫度太高,微生物可能失活,B錯(cuò)誤;電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極,C錯(cuò)誤;Y極是正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+6H2ON2↑+12OH-,生成OH-,Y極周?chē)鷓H增大,D正確4.B由題圖可知,放電時(shí),電極A為原電池的負(fù)極,Li在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li+,電極B為正極,CO2在正極得到電子生成C和Li2CO3。放電時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),則題圖中Li+的移動(dòng)方向是放電時(shí)的移動(dòng)方向,A正確;充電時(shí),電極B為陽(yáng)極,Li2CO3在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li+、CO2和O2,電極反應(yīng)式為2Li2CO3-4e-4Li++2CO2↑+O2↑,B錯(cuò)誤;金屬鋰與水反應(yīng)生成LiOH和H2,所以該電池不可選用含Li+的水溶液作電解質(zhì)溶液,C正確;放電時(shí),電極B為正極,電極反應(yīng)式為3CO2+4e-+4Li+2Li2CO3+C,充電時(shí),電極B為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為2Li2CO3-4e-4Li++2CO2↑+O2↑,則該電池每循環(huán)充、放電子各4mol,理論上可固定1molCO2,標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為22.4L,D正確。5.B由總反應(yīng)可知,放電時(shí),鈣電極發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,則Li1-xFePO4/LiFePO4電極為正極。放電時(shí)鈣電極為負(fù)極,則充電時(shí),鈣電極與直流電源的負(fù)極相連,A正確;充電時(shí),每轉(zhuǎn)移0.2mol電子左室中0.1molCa2+轉(zhuǎn)化為Ca,同時(shí)0.2molLi+遷移到左室中,故左室中電解質(zhì)的質(zhì)量減小0.1mol×40g/mol-0.2mol×7g/mol=2.6g,B錯(cuò)誤;Li1-xFePO4/LiFePO4電極充電時(shí)為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),LiFePO4轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i1-xFePO4,發(fā)生Li+脫嵌,放電時(shí)為正極,Li1-xFePO4轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iFePO4,發(fā)生Li+嵌入解題技法,C正確;放電時(shí)Li1-xFePO4/LiFePO4電極為正極,Li1-xFePO4得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成LiFePO4,正極反應(yīng)為L(zhǎng)i1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4,D正確。6.B電極X上CO2→CO,C元素化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),則電極X為陰極,a為電源的負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電解質(zhì)傳導(dǎo)O2-,則陰極反應(yīng)式為CO2+2e-CO+O2-,電極Y為陽(yáng)極,設(shè)生成乙烯和乙烷的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol,由碳原子守恒可知,甲烷的物質(zhì)的量為6mol,2CH4~C2H4~4e-,2CH4~C2H6~2e-,由得失電子守恒可知,n(CO2)=2mol×4+1mol×22=5mol,則相同條件下,消耗甲烷和CO2的體積比為6∶5,B項(xiàng)正確;O2-向陽(yáng)極移動(dòng),即從電極X傳導(dǎo)到電極Y,C項(xiàng)錯(cuò)誤;不知陽(yáng)極產(chǎn)物中乙烯和乙烷的物質(zhì)的量7.D裝置乙為電解池,需要制備消毒液,則b極應(yīng)生成Cl2,b極為陽(yáng)極,應(yīng)與裝置甲的Y極連接,故A錯(cuò)誤;b極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,故B錯(cuò)誤;N電極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-2H2O,則當(dāng)N電極消耗5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)即0.25mol氣體時(shí),消耗的H+為1mol,則有NA個(gè)H+通過(guò)質(zhì)子交換膜,故C錯(cuò)誤;若有機(jī)廢水中主要含有葡萄糖,則裝置甲中M極上C6H12O6失電子生成CO2,同時(shí)產(chǎn)生H+,其電極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+,故D正確。8.答案(1)負(fù)鈉箔(2)4mol(3)正2Na2CO3+C-4e-3CO2