2022届高三化学一轮复习 化学反应原理题型必练55 燃料电池（含解析）.docx

1、燃料电池一、单选题（共16题）1某实验室设计了如图装置制备。双极膜是阴、阳复合膜，层间的解离成和并分别通过阴、阳膜定向移动。下列说法错误的是A为负极B石墨电极反应式为C双极膜中产生的移向Pt电极D每消耗时双极膜中消耗2如图是甲烷燃料电池的工作原理模拟示意图，下列说法不正确的是A电极B为正极B在电极A上发生氧化反应C电极A区发生反应：D当有通过外电路时，有通过阴离子交换膜3科学家设计利用电化学原理回收CO2达到节能减排的目的，实验装置如图所示。已知在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成，下列说法不正确的是Ab为负极B当电路中转移1mole-时，d电极产生

2、1molCH3CHOCe为阳离子交换膜、f为阴离子交换膜Da电极的电极反应式为4某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含Cr2O的酸性废水，设计如图所示装置(X、Y、Z为气体)。已知：除去Cr2O相关反应：6Fe 2Cr2O14H=2Cr36Fe37H2O；Cr3和Fe3最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。下列说法正确的是A气体X为空气，气体Y为甲烷B燃料电池负极反应式为CH4-8e-2H2O=CO28HCZ气体的循环利用可使熔融碳酸盐中CO的物质的量基本不变D除去1 mol Cr2O理论上消耗16.8 L甲烷(标准状况)5变废为宝是化学家为人类社会作出的巨大贡献。据报

3、道，我国科学家在固体氧化物燃料电池技术研发方面取得新突破，利用该技术处理废气并回收能量，得到单质硫，其原理如图所示。下列说法正确的是A电极a为电池正极电极B电极a上的电极反应式为C放电时电子从a极经负载到b极再到a极D电路中每流过电子时，b极消耗6生物电化学技术(BES)广泛用于污水处理，污水中的处理原理如图所示。下列说法错误的是Ab极发生还原反应B每消耗1 mol ，电路中最少转移6 mol电子C装置工作时，温度越高，脱除速率越大Da极发生的反应之一为+2H2O6e=+8H7我国科技工作者利用甲烷消除氮氧化物污染的机理，设计出一种处理硝酸厂尾气的装置。利用该装置处理硝酸厂尾气的同时获得电能，

4、工作原理如图所示。装置中电极均为涂装催化剂的网状电极，两侧电解质为同浓度的盐酸。下列说法错误的是 A通入NO2的电极为正极，发生还原反应B通入CH4的电极反应为CH4+2H2O8e=CO2+8H+C当装置中转移0.4 mol电子时，有0.4 mol H+通过质子交换膜D装置工作一段时间后，两侧电极室中溶液的pH不变8一种三室微生物燃料电池污水净化系统的原理如图所示。下列说法错误的是AX电极上电势比Y电极上电势高B该电池不能在高温下工作C正极上发生的电极反应：D交换膜a为阴离子交换膜9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

5、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负极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H+2MV+C负极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动10某光电催化反应器如图所示，A电极是，B电极是。通过光解水，可由制得异丙醇。下列说法错误的是AB极是电池的负极BB极的电极反应为C转移18mol电子，一定生成60g异丙醇DA极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应11熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作

6、时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO，下列有关说法中错误的是A该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率B该类电池的H2不能用CO、CH4等替代C该电池工作时，要避免H2、O2的接触D放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO-4e-=2CO2+2H2O12NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图，下列判断不正确的是A石墨电极为电池负极B工作原理示意图中的Y为N2O5C石墨电极发生的电极反应为O2+2N2O5-4e-=4NOD每消耗0.1 mol NO2转移电子0.1 mol13一种可以贴在皮肤上的酶生物燃料电池如图所示，工作原理是采用铂纳米电极a和含有

7、乳酸氧化酶的碳纳米管电极b，利用汗液中代谢产生的乳酸（C3H6O3）发电。下列说法错误的是（）A电极a为正极，氧气在a上得电子B放电时，汗液中Na+通过交换膜向电极b移动C负极反应式：C3H6O3+3H2O12e3CO2+12H+D利用该技术可监测人体乳酸含量，进行疾病诊断14已知：。质子膜燃料电池的示意图如下，下列说法正确的是（ ）A电池工作时，电流从电极a经过负载流向电极bB电极b上发生的电极反应为：C当反应生成时，电池内部释放热量D当电路中通过电子时，有经质子膜进入负极区15如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题。下列说法不正确的是A甲池中通甲烷的是负极，电极反应

8、为CH4 8e +2H2O=CO2 +8H+B标准状况下，有2.24L 氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为4.48LC乙装置中X为阳离子交换膜，可以防止气体混合而爆炸D丙中溶液变成蓝色，慢慢产生蓝色的絮状沉淀16某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以C4H10为燃料，该电池工作原理如图所示。下列说法正确的是Aa为C4H10，b为CO2B在熔融电解质中，CO向正极移动C此电池在常温时也能工作D通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10-26e-+13CO=17CO2+5H2O二、填空题（共8题）17(1)利用8NH3+6NO2=7N2+12H2O可以消除氮氧

9、化物的污染，若设计成原电池，使用2molL-1的KOH溶液为电解质溶液。该电池正极的电极反应式为_，放电一段时间后，负极附近溶液pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图所示写出催化重整的化学方程式_。电池工作时，向_(填A或B)极移动，电极A上H2参与的电极反应为：_。用电器中每转移2mol电子，理论上电极B处消耗的气体体积(标准状况下)为_L。18(1)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以氢氧化钾溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的负极反应式为_，这种电池在放电使用一段时间后，电解质溶液中的c(OH-)将_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)如图是银锌原

10、电池装置的示意图，以硫酸铜为电解质溶液。回答下列问题：锌为_极，该电极上发生_反应(“氧化”或“还原”)，电极反应式为_，银为_极，该电极反应式为_，该原电池的总反应离子方程式为_。19中国科学院长春应用化学研究所在甲醇()燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电池。甲醇燃料电池的工作原理如图所示(电池总反应式为)。(1)b处通入的物质是_(填化学式，下同)，c处通入的物质是_。(2)该电池正极的电极反应式为_。(3)工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成时，电路中转移电子的物质的量为_mol。第三代混合动力车可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机

11、提供动力，降低油耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车一般使用镍氢电池，该电池中铁的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为溶液)为电解质溶液。镍氢电池的充放电原理如图所示，其总反应式为。根据题给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_。20(原电池中陌生电极反应式的书写)以固体氧化物为电解质(能传导O2-)的新型N2H4燃料电池，属于环境友好电池(产物对环境无污染)，其结构如图所示：电极甲上发生的电极反应为_。21新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH

12、溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池负极的电极反应式为_。(2)闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_。22如图为绿色“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为_。23氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择_(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是_。(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该

13、电池的电极总反应是_，正极的电极反应式是_。24一定量的CH4在恒压密闭容器中发生反应：CH4(g)C(s) + 2H2(g)。平衡时，体系中各气体体积分数与温度的关系如图所示：（1）已知甲烷、碳、氢气的燃烧热分别为890.31kJ/mol、395.00kJ/mol、285.80kJ/mol，则该反应的反应热H=_。（2）下列能说明反应一定达到平衡状态的是_。a.H2和CH4的体积分数相等 b混合气体的平均相对分子质量不变c混合气体的密度不变 d气体总压强不再变化e碳的质量不再改变（3）T2时，若在平衡体系中充入惰性气体，此时反应速率_（填“变大”、“变小”或“不变”），且v正_v逆(填“”、

14、“ 不移动 H2、CH4的浓度不变 25% CO-2e-+CO32-=2CO2 【解析】(1)碳单质、氢气、甲烷的燃烧热(H)分别为-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol，则它们的热化学反应方程式分别为：C(s)+O2(g)CO2(g)H=-395.0kJ/mol；H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.80kJ/mol；CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.31kJ/mol；根据盖斯定律，由+2-得，C(s)+2H2(g)=CH4(g)，H=(-395.0kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)2-(-890.3

15、1kJ/mol)=-76.29kJ/mol，则CH4(g)C(s) +2H2(g) H=+76.29kJ/mol，故答案为+76.29kJ/mol；(2)a.H2和CH4的体积分数相等，不表示浓度不变，不能说明达到平衡状态，错误；b该反应的气体的质量和物质的量均发生变化，混合气体的平均相对分子质量不变，能够说明达到平衡状态，正确；c该反应中气体的质量变化，而体积不变，混合气体的密度不变，能够说明达到平衡状态，正确；d在恒压密闭容器中压强始终不变，不能说明达到平衡状态，错误；e碳的质量不再改变，说明其他物质的质量也不变，能够说明达到平衡状态，正确；故选bce；(3)T2时，若在平衡体系中充入惰性

16、气体，容器的体积增大，相当于减小压强，反应速率变小，平衡正向移动，v正v逆，故答案为变小；(4)根据图像，T4时，H2和CH4的体积分数相等，若在平衡体系中充入等体积的H2和CH4，H2、CH4的浓度不变，平衡不移动，故答案为不移动； H2、CH4的浓度不变；(5)根据图像，T3时，平衡时，甲烷的体积分数为60%，根据CH4(g)C(s) +2H2(g)，设反应的甲烷的物质的量为x，甲烷的总量为1mol，则 100%=60%，解得：x=0.25mol，则平衡后CH4的转化率为 100%=25%，故答案为25%；(6)电解质没有OH-，负极反应为：H2+CO32-2e-=H2O+CO2 ，CO-2e-+CO32-=2CO2，故答案为 CO-2e-+CO32-=2CO2。点睛：本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律的计算应用、化学平衡的计算、电极反应式的书写等。本题的易错点是热化学方程式的书写，要正确理解燃烧热的概念并正确书写燃烧热的热化学方程式，再利用盖斯定律书写。