2019年高考化学一轮复习 电化学 专题04 非水燃料电池练习.doc

专题04 非水燃料电池1现有的氨合成气，液体燃料合成气制备工艺复杂且能耗高，中科院大连化学物理研究所提出在混合导体透氧膜反应器中一步同时制备氨合成气和液体燃料合成气的概念，并取得研究进展。其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A. 膜I侧相当于原电池的正极B. O2和H2O均发生还原反应C. 膜II侧发生的反应为:CH4+O2-2e-=2H2+COD. 膜II侧消耗CH4与膜I侧生成H2的物质的量之比为1：2【答案】D2一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ) A. 反应CH4+H2O=3H2+CO，每消耗11.2L CH4转移3mol电子B. 电极B上发生的电极反应为O22CO24e-=2CO32-C. 电池工作时，电子通过熔融盐由电极B向电极A移动D. 电极A上CO参与的电极反应为CO4OH- 2e- = CO32-2H2O【答案】B详解：A、1molCH4CO，化合价由-4价+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，但没给条件，11.2L不一定为0.5mol，A错误；B、B为正极，氧气得电子，结合CO2生成CO32-，电极反应为O22CO24e-=2CO32-，B正确；C、根据原电池工作原理，电子只能在导线中移动，C错误；D、根据示意图可知电池中不存在OH-,正确的电极反应式为：COCO32- 2e- = 2CO2，D错误。答案选B。3如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700 -900时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是 A. 电池内的O2-由电极乙移向电极甲B. 电池总反应为N2H4+2O2= 2NO+2H2OC. 当甲电极上有lmol N2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应D. 电池外电路的电子由电极乙移向电极甲【答案】A【解析】分析：根据题目信息和装置，以N2H4为燃料与氧气构成燃料电池，生成物为无毒无害的物质，即N2和水，根据元素化合价的变化，可确定N2H4为负极（电极甲）反应物，失去电子，被氧化为N2，O2为正极（电极乙）反应物，得到电子，被还原为O2-，结合原电池工作原理即可解答。详解：A、在原电池内部，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，故A正确；B、电池的总反应为N2H4+O2= N2+2H2O，故B错误；C、当甲电极上有lmol N2H4消耗时，转移4mol电子，根据电子转移守恒，则乙电极上有lmolO2参与反应，在标准状况下O2的体积为22.4L，但题目没有指明条件，故C错误；D、在外电路中，电子由负极（甲）移向正极（乙），故D错误。本题答案为A。4H2S是一种剧毒气体，如图为质子膜H2S燃料电池的示意图，可对H2S废气资源化利用。下列叙述错误的是 A. a是负极，电池工作时，电子的流动力向是：电极a-负载一电极b-质子膜一电极aB. 电池工作时，化学能转化为电能和热能C. 电极b上发生的电极反应式为O2+ 4e-+4H+=2H2OD. 当电路中通过4mol电子时，有4molH+经质子膜进入正极区【答案】A5已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) H= -632 kJmol-1，如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是 A. 电极a上发生的电极反应式为：H2S - 2e- = S+2H+B. 电池工作时，电流从电极b经过负载流向电极aC. 电路中每流过1 mol电子，电池内部释放158 kJ的热能D. 每11.2 LH2S参与反应，有1 mol H+经固体电解质膜进入正极区【答案】B6在固态金属氧化物燃料电解池中，以H2CO混合气体为燃料，基本原理如右图所示。下列说法不正确的是 A. Y极是原电池的正极，发生还原反应B. 负极的电极反应式是：H22eO2H2O CO2eO2 CO2C. 总反应可表示为：H2COO2 H2OCO2D. 同温同压下两极消耗的气体的体积之比是11【答案】D【解析】根据图示知：与X相连的电极通入H2、CO，所以X是负极，Y是正极，负极上发生氧化反应，电极反应式为：H2+O2-2e-=H2O、CO+O2-2e-=CO2，正极上发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=O2-，总反应为：H2+CO+O2=H2O+CO2。A根据图示知：与X相连的电极通入H2、CO，所以X是负极，Y是正极，故A正确；B负极上发生氧化反应，电极反应式为：H2+O2-2e-=H2O、CO+O2-2e-=CO2，故B正确；C、根据正负极的电极反应式可知，总反应式可以为：H2+CO+O2=H2O+CO2，故C正确；D、总反应式可表示为：H2+CO+O2=H2O+CO2，同温同压下两极消耗的气体体积之比是2：1，故D错误；故选D。7现有的氦合成气，液休燃料合成气制各工艺复杂且能耗高，中科院大连化学物理研究所提出在混合导体透氧膜反应器中一步同时制备复合成气和液体燃料合成气的概念，并取得研究进展。其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A. O2和H2O均发生还原反应B. 膜侧相当于原电池的正极C. 膜侧发生的反应为： CH4+O2-2e-=2H2+COD. 膜侧消耗CH4与膜侧生成H的物质的量之比为12【答案】D8熔融碳酸盐燃料电池(Molen Cathomale Fuel Cell)简称MCFC，具有高发电效率。工作原理示意图如图。下列说法正确的是 A. 电极M 为负极，K+、Na+移向MB. 电池工作时，熔融盐中CO32-物质的量增大C. A 为CO2，正极的电极反应为：O2+4e-+2CO2= 2CO32-D. 若用MCFC给铅蓄电池充电，电极N接Pb极【答案】C【解析】氢氧燃料电池，氢气做负极，氧气为正极，电极M为负极，电解质中阳离子向正极移动，移向电极N，A错误；电极的负极反应为：2H2-4e-+2CO32-=2H2O+2CO2，电极的正极反应为：O2+4e-+2CO2=2CO32-，所以电池工作时，熔融盐中CO32-物质的量不变，B错误；正极发生还原反应，氧气在正极得电子，电极反应为：O2+4e-+2CO2= 2CO32-，所以要通入CO2，C正确；铅蓄电池铅为负极，要与电源的负极相连接，因此要连接电源的M极；D错误；正确选项C。9氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600700)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点。氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A. 电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B. 负极反应式为H2 -2e- +CO32-=CO2+H2OC. 该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放D. 电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2【答案】B10请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。(1)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇。已知: 800时反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H=-90.8 kJ/mol反应:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H=+41.2kJ/mol(1)写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式_。(2)对于反应，在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。据此判断 压强P1_P2(填“”“ = A C D II CO+ CO32-2e-=2CO2 50%【解析】(1)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H=-90.8kJmol-1，H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) H=+41.2kJmol-1，根据盖斯定律，+可得：3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.6kJ/mol，故答案为：3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.6kJ/mol；(2)由300时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以P1P2，故答案为：；平衡常数与压强无关，只与温度有关，B、C、D温度相等，则KB=KC=KD，故答案为：=；由A到B压强增加，温度升高，逆反应速率增加，故v逆(A)v逆(B)，故答案为：；(3) 对于反应H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) H=+41.2kJ/mol，在体积一定的密闭容器中加入一定量的H2和CO进行反应。 (5)负极发生氧化反应，电极反应式为：CO-2e-+CO32-=2CO2，根据负极2CO+2CO32-4e-=4CO2，而正极反应为O2+4e-+2CO22CO32-，所以在转移4mol电子相同的情况下负极产生4mol的二氧化碳，而正极消耗2mol的二氧化碳，所以利用率为50%，故答案为：CO-2e-+CO32-=2CO2；50%。