高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)剖析考點(diǎn)43 燃料電池（解析版）

考點(diǎn)43燃料電池1．（2019新課標(biāo)Ⅰ）利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如下所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時(shí)還可提供電能B．陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+2H++2MV+C．正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D．電池工作時(shí)質(zhì)子通過(guò)交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)【答案】B【解析】A項(xiàng)、相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法選用酶作催化劑，條件溫和，同時(shí)利用MV+和MV2+的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故可提供電能，故A正確；B項(xiàng)、左室為負(fù)極區(qū)，MV+在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，電極反應(yīng)式為MV+?e?=MV2+，放電生成的MV2+在氫化酶的作用下與H2反應(yīng)生成H+和MV+，反應(yīng)的方程式為H2+2MV2+=2H++2MV+，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)、右室為正極區(qū)，MV2+在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+，電極反應(yīng)式為MV2++e?=MV+，放電生成的MV+與N2在固氮酶的作用下反應(yīng)生成NH3和MV2+，故C正確；D項(xiàng)、電池工作時(shí)，氫離子（即質(zhì)子）通過(guò)交換膜由負(fù)極向正極移動(dòng)，故D正確。2．（2016課標(biāo)Ⅲ）鋅?空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)SKIPIF1<0。下列說(shuō)法正確的是（）A．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K+向陽(yáng)極移動(dòng)B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中SKIPIF1<0逐漸減小C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)SKIPIF1<0D．放電時(shí)，電路中通過(guò)2mol電子，消耗氧氣22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）【答案】C【解析】A、充電時(shí)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故錯(cuò)誤；B、放電時(shí)總反應(yīng)為：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4,，則充電時(shí)生成氫氧化鉀，溶液中的SKIPIF1<0增大，故錯(cuò)誤；C、放電時(shí)，鋅在負(fù)極失去電子，故正確；D、標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氧氣的物質(zhì)的量為1mol，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，故錯(cuò)誤。3．（2015江蘇）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是（）A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為：H2＋2OH－－2e－=2H2OC．電池工作時(shí)，CO32－向電極B移動(dòng)D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－【答案】D【解析】A、1molCH4→CO，化合價(jià)由-4價(jià)→+2上升6價(jià)，1molCH4參加反應(yīng)共轉(zhuǎn)移6mol電子，故錯(cuò)誤；B、環(huán)境不是堿性，否則不會(huì)產(chǎn)生CO2，其電極反應(yīng)式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)原電池工作原理，電極A是負(fù)極，電極B是正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)電池原理，O2、CO2共同參加反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正確。在中學(xué)階段，掌握燃料電池的工作原理和電極反應(yīng)式的書寫是十分重要的。所有的燃料電池的工作原理都是一樣的，其電極反應(yīng)式的書寫也同樣是有規(guī)律可循的。書寫燃料電池電極反應(yīng)式一般分為三步：第一步，先寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式；第二步，再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式；第三步，在電子守恒的基礎(chǔ)上用燃料電池的總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得到負(fù)極反應(yīng)式。下面對(duì)書寫燃料電池電極反應(yīng)式“三步法”具體作一下解釋。1、燃料電池總反應(yīng)方程式的書寫因?yàn)槿剂想姵匕l(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃料燃燒反應(yīng)寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式，但要注意燃料的種類。若是氫氧燃料電池，其電池總反應(yīng)方程式不隨電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化而變化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其電池總反應(yīng)方程式就與電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)，如甲烷燃料電池在酸性電解質(zhì)中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在堿性電解質(zhì)中生成CO32-離子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。2、燃料電池正極反應(yīng)式的書寫因?yàn)槿剂想姵卣龢O反應(yīng)物一律是氧氣，正極都是氧化劑氧氣得到電子的還原反應(yīng)，所以可先寫出正極反應(yīng)式，正極反應(yīng)的本質(zhì)都是O2得電子生成O2-離子，故正極反應(yīng)式的基礎(chǔ)都是O2＋4e-=2O2-。正極產(chǎn)生O2-離子的存在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有著密切的關(guān)系。這是非常重要的一步?，F(xiàn)將與電解質(zhì)有關(guān)的五種情況歸納如下。⑴電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液（如稀硫酸）在酸性環(huán)境中，O2-離子不能單獨(dú)存在，可供O2-離子結(jié)合的微粒有H+離子和H2O，O2-離子優(yōu)先結(jié)合H+離子生成H2O。這樣，在酸性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為O2＋4H++4e-=2H2O。⑵電解質(zhì)為中性或堿性電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液或氫氧化鈉溶液）在中性或堿性環(huán)境中，O2-離子也不能單獨(dú)存在，O2-離子只能結(jié)合H2O生成OH-離子，故在中性或堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O+4e-=4OH-。⑶電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽（如Li2CO3和Na2CO3熔融鹽混和物）在熔融的碳酸鹽環(huán)境中，O2-離子也不能單獨(dú)存在，O2-離子可結(jié)合CO2生成CO32-離子，則其正極反應(yīng)式為O2＋2CO2+4e-=2CO32-。⑷電解質(zhì)為固體電解質(zhì)（如固體氧化鋯—氧化釔）該固體電解質(zhì)在高溫下可允許O2-離子在其間通過(guò)，故其正極反應(yīng)式應(yīng)為O2＋4e-=2O2-。綜上所述，燃料電池正極反應(yīng)式本質(zhì)都是O2＋4e-=2O2-，在不同電解質(zhì)環(huán)境中，其正極反應(yīng)式的書寫形式有所不同。因此在書寫正極反應(yīng)式時(shí)，要特別注意所給電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性。3、燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書寫燃料電池負(fù)極反應(yīng)物種類比較繁多，可為氫氣、水煤氣、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物質(zhì)。不同的可燃物有不同的書寫方式，要想先寫出負(fù)極反應(yīng)式相當(dāng)困難。一般燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式都是采用間接方法書寫，即按上述要求先正確寫出燃料電池的總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得負(fù)極反應(yīng)式。1、固體電解質(zhì)典例1（2018屆黑龍江省哈爾濱市第三中學(xué)高三第二次模擬考試）已知：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=-632kJ?mol-1，如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說(shuō)法正確的是A．電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：H2S-2e-=S+2H+B．電池工作時(shí)，電流從電極b經(jīng)過(guò)負(fù)載流向電極aC．電路中每流過(guò)1mol電子，電池內(nèi)部釋放158kJ的熱能D．每11.2LH2S參與反應(yīng)，有1molH+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進(jìn)入正極區(qū)【答案】B【解析】A、電極a即負(fù)極H2S失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)為：2H2S-4e-=S2+4H+，A錯(cuò)誤；B、電池工作時(shí)，電子從負(fù)極電極a經(jīng)負(fù)載流向正極電極b，則電流從電極b經(jīng)過(guò)負(fù)載流向電極a，B正確；C、根據(jù)A的分析，電路中每流過(guò)1mol電子，反應(yīng)0.5molH2S，根據(jù)2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=-632kJ?mol-1，電池內(nèi)部釋放158kJ的能量，大部分能量以電能的形成放出，放出的熱能遠(yuǎn)少于158kJ，C錯(cuò)誤；D、未告知是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無(wú)法計(jì)算11.2LH2S的物質(zhì)的量，D錯(cuò)誤。2、電解質(zhì)水溶液典例2（2018屆廣西北海市高三第一次模擬考試）第三代混合動(dòng)力車，可以用電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輪。汽車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力，降低汽油的消耗；

在剎車或下坡時(shí)。電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿?dòng)力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲(chǔ)氫金屬(以M表示)

為負(fù)極。堿液(主要為KOH

)為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理如圖所示，其總反應(yīng)式為H2+2NiOOH2Ni

(OH)2以下說(shuō)法正確的是A．混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，乙電極為負(fù)極B．混合動(dòng)力車在剎車或下坡時(shí)，乙電極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-==NiOOH+H2OC．混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，電解質(zhì)溶液中的OH-向乙電極周圍移動(dòng)D．混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，乙電極周圍溶液的pH減小【答案】B【解析】混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力，所以鎳氫電池放電，H2失電子為負(fù)極，甲電極為負(fù)極，A錯(cuò)誤；混合動(dòng)力車在剎車或下坡時(shí)，電池處于充電狀態(tài)，為電解池，乙電極為陽(yáng)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-==NiOOH+H2O，B正確；混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，鎳氫電池放電，電解質(zhì)溶液中的OH-向負(fù)極甲移動(dòng)，C錯(cuò)誤；混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，鎳氫電池放電，乙電極是正極，正極反應(yīng)式是NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，周圍溶液的pH增大，D錯(cuò)誤。1．（云南省玉溪一中2019屆高三下學(xué)期第五次調(diào)研考試）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列說(shuō)法不正確的是A．通入丁烷的一極是負(fù)極，電極反應(yīng)為：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2OB．在熔融電解質(zhì)中，O2－向負(fù)極定向移動(dòng)C．電池的總反應(yīng)是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OD．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2＋4e－===2O2－【答案】A【解析】A．燃料電池中通入燃料的電極是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為C4H10+13O2－-26e-=4CO2↑+5H2O，選項(xiàng)A不正確；B．在放電時(shí)，熔融電解質(zhì)中O2-向負(fù)極定向移動(dòng)、陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，選項(xiàng)B正確；C．電池總反應(yīng)式和燃料燃燒方程式相同，為2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，選項(xiàng)C正確；D．燃料電池中通入氧化劑的電極是正極，所以通入空氣的電極是正極，電極反應(yīng)式為：O2+4e-═2O2-，選項(xiàng)D正確。2．氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上，其反應(yīng)原理示意圖如圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說(shuō)法不正確的是（）A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.為了增加燈泡亮度，可以將電極碳棒變得粗糙多孔C.電子遷移方向：電極a→燈泡→電極b→電解質(zhì)溶液→電極aD.該電池的總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O【答案】C【解析】A．燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A正確；B．將電極碳棒變得粗糙多孔，可以增加接觸面積，加快反應(yīng)速率，增加燈泡亮度，故B正確；C．外電路中電子由負(fù)極到正極，電子但不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液是通過(guò)自由移動(dòng)的電子導(dǎo)電的，故C錯(cuò)誤；D．氫氧燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)物分別為氫氣和氧氣，產(chǎn)物為水，該電池的總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O，故D正確。3．最近科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示，這是一種正負(fù)電極反應(yīng)均涉及氫氣的新型電池，能量效率可達(dá)80%。下列說(shuō)法中不正確的是（）A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能B.電極c上發(fā)生的反應(yīng)是SKIPIF1<0C.離子交換膜必須是陽(yáng)離子交換膜，SKIPIF1<0向左室遷移D.SKIPIF1<0可循環(huán)使用，基本不需要補(bǔ)充【答案】C【解析】A.該裝置是原電池，可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，故A正確；B.左邊電極c吸附層為負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是SKIPIF1<0，故B正確；C.SKIPIF1<0要遷移，離子交換膜必須是陽(yáng)離子交換膜，原電池中陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，所以電解質(zhì)溶液中Na+向右側(cè)正極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D.左邊吸附層為負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是SKIPIF1<0，右邊吸附層為正極，發(fā)生了還原反應(yīng)，電極反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑，SKIPIF1<0可循環(huán)使用，基本不需要補(bǔ)充，故D正確。4．（山西省長(zhǎng)治市第二中學(xué)2018-2019學(xué)年高一下學(xué)期期末考試）美國(guó)的丹尼爾·諾切拉博士公布了自己團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“人造樹葉”，它可以與燃料電池共同構(gòu)成一個(gè)新的發(fā)電裝置——太陽(yáng)能燃料電池,工作原理如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是A.太陽(yáng)能燃料電池的優(yōu)點(diǎn)為無(wú)論天氣如何,均能持續(xù)供應(yīng)電能,并且實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的“零排放”B.圖A中塑料薄膜上部的反應(yīng)為2H++2e-H2↑C.圖B燃料電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)物為O2D.“人造樹葉”上發(fā)生的反應(yīng)為6CO2+6H2OC6H12O6+6O2【答案】A【解析】A．人造樹葉在太陽(yáng)能的作用下促進(jìn)水分解生成氧氣和氫氣構(gòu)成燃料電池，反應(yīng)生成的水再循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的“零排放”，故A正確；B．塑料薄膜上部在催化劑作用下把水變成氧氣和氫離子，其反應(yīng)式為2H2O-4e-═O2↑+4H+，故B錯(cuò)誤；C．氫氧燃料電池中通O2的極為正極，通H2的極為負(fù)極，故C錯(cuò)誤；D．“人造樹葉”上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑，故D錯(cuò)誤。5．（安徽省滁州市明光中學(xué)2019-2020學(xué)年高二上學(xué)期開學(xué)考試）二甲醚（CH3OCH3）直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，用二甲醚燃料電池電解甲基肼（CH3—NH—NH2）制氫的裝置如圖所示，其中X、Y、M、N均為惰性電極。下列說(shuō)法不正確的是A.M極的電極反應(yīng)式為CH3—NH—NH2+12OH?-10e?CO32-+N2↑+9H2OB.乙中的交換膜是陰離子交換膜，OH?透過(guò)交換膜向M極移動(dòng)C.若忽略水的消耗與生成，甲中電解質(zhì)溶液的pH減小，乙中電解質(zhì)溶液的pH增大D.理論上，標(biāo)況下當(dāng)生成6.72LH2時(shí)，消耗CH3OCH3的質(zhì)量為2.3g【答案】C【解析】A.根據(jù)H+流向可知，X為負(fù)極，Y為正極，二甲醚從b口通入，O2從c口通入，從a口排出CO2；M為陽(yáng)極，N為陰極。M極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3—NH—NH2+12OH?-10e?CO32-+N2↑+9H2O，A項(xiàng)正確；B.乙中的交換膜是陰離子交換膜，OH-透過(guò)交換膜向M極移動(dòng)，參與電極反應(yīng)，B項(xiàng)正確C.甲所示的總反應(yīng)為CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，電解質(zhì)的溶液的pH增大，乙所示的總反應(yīng)消耗OH-，電解質(zhì)溶液的pH減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.消耗2.3g甲醚時(shí)，失去0.6mol電子，所以在標(biāo)況下當(dāng)生成6.72LH2時(shí)，得到了0.6mol電子，電子數(shù)相等，D項(xiàng)正確。6．（福建省莆田第一中學(xué)2018-2019學(xué)年高二下學(xué)期期初考試）一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，其電池反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO32-＋6H2O，則下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.放電時(shí)CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極B.充電時(shí)電解質(zhì)溶液的pH逐漸增大C.放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=CO32-＋6H2OD.充電時(shí)每生成1molCH3OH轉(zhuǎn)移6mol電子【答案】A【解析】A．放電時(shí)，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，參與反應(yīng)的電極為負(fù)極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．充電時(shí)，根據(jù)電池反應(yīng)式知，反應(yīng)過(guò)程中生成氫氧根離子，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子濃度增大，則溶液的pH增大，選項(xiàng)B正確；C．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，選項(xiàng)C正確；D．充電時(shí)每生成1molCH3OH轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=1mol×[4-（-2）]=6mol，選項(xiàng)D正確。7．（新疆阿瓦提縣多浪鄉(xiāng)中學(xué)2019屆高三畢業(yè)班第二次質(zhì)量檢測(cè)）近年來(lái)，金屬—空氣電池的研究和應(yīng)用取得很大進(jìn)步，這種新型燃料電池具有比能量高、污染小、應(yīng)用場(chǎng)合多等多方面優(yōu)點(diǎn)。鋁—空氣電池工作原理如圖所示。關(guān)于金屬—空氣電池的說(shuō)法不正確的是（）A.鋁—空氣電池(如上圖)中，鋁作負(fù)極，電子通過(guò)外電路到正極B.為幫助電子與空氣中的氧氣反應(yīng)，可使用活性炭作正極材料C.堿性溶液中，負(fù)極反應(yīng)為Al(s)＋3OH－(aq)=Al(OH)3(s)＋3e－，每消耗2.7gAl(s)，需耗氧6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D.金屬—空氣電池的可持續(xù)應(yīng)用要求是一方面在工作狀態(tài)下要有足夠的氧氣供應(yīng)，另一方面在非工作狀態(tài)下能夠密封防止金屬自腐蝕【答案】C【解析】A、鋁-空氣電池（如圖）中，鋁作負(fù)極，電子是從負(fù)極通過(guò)外電路到正極，選項(xiàng)A正確；B、鋁-空氣電池中活性炭作正極材料，可以幫助電子與空氣中的氧氣反應(yīng)，選項(xiàng)B正確；C、堿性溶液中，負(fù)極反應(yīng)為4Al(s)－12e－＋16OH－(aq)=4AlO2－(aq)＋8H2O；正極反應(yīng)式為：3O2＋12e－＋6H2O=12OH－(aq)，所以每消耗2.7gAl，需耗氧(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積為2.727×18．（廣西防城港市2018屆高三畢業(yè)班3月份模擬考試）微生物燃料電池在凈化廢水的同時(shí)能獲得能源或得到有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品，左下圖為其工作原理，右下圖為廢水中Cr2O72-離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說(shuō)法不正確的是（）A．正極反應(yīng)式是O2＋4H＋＋4e－=2H2O，Cr2O72－＋14H＋＋6e－=2Cr3＋＋7H2OB．電池工作時(shí)，N極附近溶液pH增大C．處理1molCr2O72-時(shí)有6molH+從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移D．Cr2O72-離子濃度較大時(shí)，可能會(huì)造成還原菌失活【答案】C【解析】A、根據(jù)工作原理，電解質(zhì)環(huán)境為H＋，根據(jù)原電池的工作原理，電子流入的一極為正極，即N極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，Cr2O72－＋14H＋＋6e－=2Cr3＋＋7H2O，故A說(shuō)法正確；B、根據(jù)選項(xiàng)A的分析，消耗H＋，N極附近溶液的pH升高，故B說(shuō)法正確；C、正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，Cr2O72－＋14H＋＋6e－=2Cr3＋＋7H2O，消耗1molCr2O72－時(shí)，從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移至少有14molH＋，故C說(shuō)法錯(cuò)誤；D、根據(jù)右邊的圖，當(dāng)Cr2O72－濃度大時(shí)去除率變?yōu)?，Cr2O72－離子濃度較大時(shí)，可能會(huì)造成還原菌失活，故D說(shuō)法正確。9．（湖南省長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)2019屆高三下學(xué)期二模）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)對(duì)冶金硅進(jìn)行電解精煉提純可降低高純硅制備成本。相關(guān)電解槽裝置如左下圖所示，用Cu—Si合金作硅源，在950℃下利用三層液熔鹽進(jìn)行電解精煉，并利用某CH4燃料電池(如下圖所示)作為電源。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是A．電極c與b相連，d與a相連B．左側(cè)電解槽中;Si優(yōu)先于Cu被氧化C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)為CH4-8e—+4O2—===CO2+2H2OD．相同時(shí)間下，通入CH4、O2的體積不同，會(huì)影響硅的提純速率【答案】A【解析】A項(xiàng)、甲烷燃料電池中，通入甲烷的a電極為負(fù)極，通入氧氣的電極b為正極，根據(jù)電解池中電子的移動(dòng)方向可知，c為陰極，與a相連，d為陽(yáng)極，與b相連，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)、由圖可知，d為陽(yáng)極，Si在陽(yáng)極上失去電子被氧化生成Si4+，而銅沒被氧化，說(shuō)明硅優(yōu)先于鋼被氧化，故B正確；C項(xiàng)、甲烷燃料電池中，通入甲烷的a電極為負(fù)極，甲烷在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為CH4-8e—+4O2—=CO2+2H2O，故C正確；D項(xiàng)、相同時(shí)間下，通入CH4、O2的的體積不同，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不同，會(huì)造成電流強(qiáng)度不同，影響硅的提純速率，故D正確。10．（山東省威海市2019屆高三5月高考模擬考試）一種釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽(yáng)能電池的原理及部分反應(yīng)如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．該電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．電池工作時(shí)，X極電勢(shì)低于Y極電勢(shì)C．在電解質(zhì)溶液中RuⅡ再生的反應(yīng)為：2RuⅢ+3I-=2RuⅡ+I3-D．電路中每通過(guò)2mol電子生成3molI-，使溶液中I-濃度不斷增加【答案】D【解析】A.由圖中信息可知，該電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，選項(xiàng)A正確；B.由圖中電子的移動(dòng)方向可知，電極X為原電池的負(fù)極，電池工作時(shí)，X極電勢(shì)低于Y極電勢(shì)，選項(xiàng)B正確；C.電池工作時(shí)，在電解質(zhì)溶液中RuⅡ再生的反應(yīng)為：2RuⅢ+3I-=2RuⅡ+I3-，選項(xiàng)C正確；D.Y電極為原電池的正極，電解質(zhì)為I3-和I-的混合物，I3-在正極上得電子被還原，正極反應(yīng)為I3-+2e-=3I-，電路中每通過(guò)2mol電子生成3molI-，但電解質(zhì)中又發(fā)生反應(yīng)2RuⅢ+3I-=2RuⅡ+I3-，使溶液中I-濃度基本保持不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11．（山東省臨沂市2019屆高三5月第三次模擬考試）利用微生物燃料電池進(jìn)行廢水處理，實(shí)現(xiàn)碳氮聯(lián)合轉(zhuǎn)化。其工作原理如下圖所示，其中M、N為厭氧微生物電極。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A．負(fù)極的電極反應(yīng)為CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+B．電池工作時(shí)，H+由M極移向N極C．相同條件下，M、N兩極生成的CO2和N2的體積之比為3：2D．好氧微生物反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為NH4++2O2==NO3-+2H++H2O【答案】C【解析】A．M極為負(fù)極，CH3COO-失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，電極反應(yīng)為CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+，故A正確；B．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即H+由M極移向N極，故B正確；C．生成1molCO2轉(zhuǎn)移4mole-，生成1molN2轉(zhuǎn)移10mole-，根據(jù)電子守恒，M、N兩極生成的CO2和N2的物質(zhì)的量之比為10mol：4mol=5:2，相同條件下的體積比為5:2，故C錯(cuò)誤；D．NH4+在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO3-，則反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為NH4++2O2==NO3-+2H++H2O，故D正確；故答案為C。12．（山東省煙臺(tái)市、菏澤市2019屆高三5月高考適應(yīng)性練習(xí)一）已知過(guò)氧化氫在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO2-存在。我國(guó)研究的Al-H2O2燃料電池可用于深海資源的勘查、軍事偵察等國(guó)防科技領(lǐng)域，裝置示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．電池工作時(shí)，溶液中OH-通過(guò)陰離子交換膜向Al極遷移B．Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-C．電池工作結(jié)束后，電解質(zhì)溶液的pH降低D．Al電極質(zhì)量減輕13.5g，電路中通過(guò)9.03×1023個(gè)電子【答案】C【解析】A.根電池裝置圖分析，可知Al較活潑，作負(fù)極，而燃料電池中陰離子往負(fù)極移動(dòng)，因而可推知OH-（陰離子）穿過(guò)陰離子交換膜，往Al電極移動(dòng)，A正確；B.Ni為正極，電子流入的一端，因而電極附近氧化性較強(qiáng)的氧化劑得電子，又已知過(guò)氧化氫在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得電子變?yōu)镺H-，故按照缺項(xiàng)配平的原則，Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正確；C.根電池裝置圖分析，可知Al較活潑，Al失電子變?yōu)锳l3+，Al3+和過(guò)量的OH-反應(yīng)得到AlO2-和水，Al電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而總反應(yīng)為2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+OH-，顯然電池工作結(jié)束后，電解質(zhì)溶液的pH升高，C錯(cuò)誤；D.A1電極質(zhì)量減輕13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，因而轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5×3NA=9.03×1023，D正確。13．（安徽省蚌埠市2019屆高三第一次質(zhì)量監(jiān)測(cè)考試）空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池（RFC），RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)有0.8mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，b極產(chǎn)生4.48LO2B．為了增加導(dǎo)電性可以將左邊容器中的水改為NaOH溶液C．d極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：2H++2e－=H2D．c極上進(jìn)行氧化反應(yīng)，A池中的H+可以通過(guò)隔膜進(jìn)入B【答案】B【解析】A.沒有指明氣體所處的溫度和壓強(qiáng)，無(wú)法計(jì)算氣體的體積，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.電解NaOH溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，所以將左邊的電解水裝置中的水改為NaOH溶液，增大溶液中離子的濃度，增強(qiáng)導(dǎo)電性，B項(xiàng)正確；C.a電極為陰極，a電極上產(chǎn)生的是氫氣，所以d電極發(fā)生的電極反應(yīng)是：H2-2e-=2H+，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.b電極為陽(yáng)極，b極上產(chǎn)生的氣體Y為氧氣，c極上是氧氣發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e-+4H+=2H2O，c極為燃料電池的正極，d極為燃料電池的負(fù)極，B池中的H+通過(guò)隔膜進(jìn)入A池，D項(xiàng)錯(cuò)誤。14．（山東省德州市2019屆高三第二次模擬考試）以CH4、O2、熔融Na2CO3組成的燃料電池電解制備N2O5，裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．石墨1為電池負(fù)極，Pt2為電解池陽(yáng)極B．石墨2上的電極反應(yīng)為：SKIPIF1<0C．陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：N2O4+H2O-2e-=N2O5+2H+D．每制得1molN2O5，理論上消耗標(biāo)況下2．8L的CH4【答案】C【解析】A.根據(jù)上面分析可知石墨1為電池負(fù)極，Pt2為電解池陰極，故A錯(cuò)誤；B.石墨2上的電極反應(yīng)為：O2+4e-+2CO2=2CO32-，故B錯(cuò)誤；C.陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，故C正確；D.電極反應(yīng)式：CH4+4CO32--8e-=6CO2，N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，每制得1molN2O5，理論上消耗標(biāo)況下CH4SKIPIF1<0=2.8L，故D錯(cuò)誤。15．（東北三省三校（遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)、東北師大附中、哈師大附中)2019屆高三第二次聯(lián)合模擬考試）高錳酸鉀在化工醫(yī)藥、水處理等很多方面有重要應(yīng)用，可以用電解法制備，裝置如下。直流電源采用乙烷—空氣的堿性燃料電池。下列說(shuō)法不正確的是(已知電流效率η=SKIPIF1<0×100%)A．電源負(fù)極的電極反應(yīng)式為C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2OB．該離子交換膜為陰離子交換膜C．a(chǎn)極為直流電源的正極D．若消耗0.02mo1SKIPIF1<0，產(chǎn)生0.055molSKIPIF1<0，則SKIPIF1<0【答案】B【解析】A.電源負(fù)極上乙烷在堿性條件下失電子產(chǎn)生碳酸根離子，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O，選項(xiàng)A正確；B.電解池左側(cè)Pt電極的電極反應(yīng)為MnO42--e-=MnO4-，右側(cè)稀氫氧化鉀溶液變?yōu)闈鈿溲趸浫芤海覀?cè)電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，鉀離子通過(guò)離子交換膜進(jìn)行右側(cè)，故該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，選項(xiàng)B不正確；C.電解池左側(cè)Pt電極的電極反應(yīng)為MnO42--e-=MnO4-，Pt電極為陽(yáng)極，則a極為直流電源的正極，選項(xiàng)C正確；D.O2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，若消耗0.02mo1O2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.02mo1×4=0.08mol，根據(jù)電極反應(yīng)MnO42--e-=MnO4-，產(chǎn)生0.055molSKIPIF1<0，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.055mol，電流效率η=SKIPIF1<0×100%=68.75%，選項(xiàng)D正確。16．（寧夏銀川一中2019屆高三第二次模擬考試）探索二氧化碳在海洋中轉(zhuǎn)移和歸宿，是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。研究表明，溶于海水的二氧化碳主要以無(wú)機(jī)碳形式存在，其中HCO3-占95%?？茖W(xué)家利用下圖所示裝置從海水中提取CO2，有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。下列說(shuō)法不正確的是A．a(chǎn)室中OH-在電極板上被氧化B．b室發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H++HCO3-=CO2↑+H2OC．電路中每有0.2mol電子通過(guò)時(shí)，就有0.2mol陽(yáng)離子從c室移至b室D．若用氫氧燃料電池供電，則電池負(fù)極可能發(fā)生的反應(yīng)為：H2+2OH--2e-=2H2O【答案】C【解析】A.a室是陽(yáng)極室，OH-在電極板上失電子被氧化生成氧氣，故A正確；B.a室中生成的氫離子移入b室，b室發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H++HCO3-＝CO2↑+H2O，故B正確；C.陽(yáng)離子由陽(yáng)極移向陰極，所以陽(yáng)離子從b室移至c室，故C錯(cuò)誤；D.堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為：H2+2OH--2e-＝2H2O，故D正確。17．（四川省遂寧市2019屆高三第三次診斷性考試）微生物燃料電池的一種重要應(yīng)用就是廢水處理中實(shí)現(xiàn)碳氮聯(lián)合轉(zhuǎn)化為CO2和N2，如圖所示，1、2為厭氧微生物電極，3為陽(yáng)離子交換膜，4為好氧微生物反應(yīng)器。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．協(xié)同轉(zhuǎn)化總方程式：4CH3COONH4+11O2=8CO2+2N2+14H2OB．電極1的電勢(shì)比電極2上的低C．溫度越高，裝置的轉(zhuǎn)化效率越高D．正極的電極反應(yīng)：2NO3－+10e－+12H＋=N2+6H2O【答案】C【解析】A.結(jié)合A、B極反應(yīng)式可知，總反應(yīng)為CH3COONH4被氧氣氧化轉(zhuǎn)化為CO2和N2的過(guò)程，其化學(xué)方程式為：4CH3COONH4+11O2=8CO2+2N2+14H2O，A項(xiàng)正確；B.微生物燃料電池中氫離子移向電極2，說(shuō)明電極1為原電池的負(fù)極，即電極1的電勢(shì)比電極2上的低，B項(xiàng)正確；C.微生物存活需要最適溫度，不是溫度越高活性越好，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.電極2為正極，NO3-得電子被還原成N2，其電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，D項(xiàng)正確。18．（湖北省龍泉中學(xué)、隨州一中、天門中學(xué)三校2019屆高三4月聯(lián)考）一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀如圖，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，適合現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。下列說(shuō)法不正確的是A．電流由b電極經(jīng)外電路流向a電極B．b電極發(fā)生還原反應(yīng)C．H+從左側(cè)遷移到右側(cè)D．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：2CH3CH2OH+O2-4e-＝2CH3COOH+4H+【答案】D【解析】A.a極發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，所以電流由b電極經(jīng)外電路流向a電極，故A正確；B.b電極氧氣參加反應(yīng)，氧元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；C.左側(cè)為負(fù)極，失電子生成H+，所以H+從左側(cè)遷