2019年高考化学 备考百强校小题精练系列 专题28 可充电电池 燃料电池.doc

专题28 可充电电池 燃料电池（满分42分 时间20分钟）姓名：_ 班级：_ 得分：_1一种微生物电池可进行多种污水净化和海水淡化的综合处理，该电池装置的示意图如图所示，其中污水中的有机物用C6H10O5表示，海水用食盐水代替。下列说法正确的是A b膜为阴离子交换膜B 处理后的含NO3-污水的pH降低C 负极反应式为C6H10O5+7H2O+24e-=6CO2+24H+D 导线中流过lmol电子，理论上有1molCl-通过a膜【答案】D【解析】点睛：该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极是正极，电极反应式为2NO3-+12H+10e-=N2+6H2O，左边装置电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答.2太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是（ ）A 该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B Cu电极：CO2+8H+-8e-=CH4+2H2OC 工作时，产生的O2、CH4体积比为11(同温同压)D 离子交换膜为质子交换膜，H+从左池移向右池【答案】D【解析】点睛：本题考查了原电池原理，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液书写。本题的易错点为C，负极氢氧根失电子发生氧化反应生成氧气，2H2O4e- = O2+ 4H+，正极反应式为CO2+8e-+8H+CH4+2H2O。 3钠电池由于其快速充放电的特性受到科研工作者的重视，某钠离子钛基电池电池结构如图所示，电解质为含钠离子的高聚物，已知电池的反应方程式为2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。下列关于该电池说法正确的是A 放电时电池正极为NaxCn B 放电时Na+向电极移动C 充电时阳极反应：NaxCn-xe-=nC+xNa+ D 充电时电极与外电源正极相连【答案】D【解析】点睛：本题考查了原电池和电解池中电极反应式的书写和相关判断。根据电子移动的方向正确判断原电池的正负极是解题的关键。本题的易错点为C，需要明确放电是原电池原理，充电是电解原理，充电方式是“正对正、负对负”即电池正极连接电源正极，电池负极连接电源负极，电极反应可以看出为逆反应。4中国科学院成功开发出一种新型铝石墨双离子电池，大幅提升了电池的能量密度。该电池放电时的总反应为: AlLi+CxPF6Al+xC+Li+PF6，有关该电池说法正确的是A 充电时，PF6向阳极移动B 充电时，铝电极质量减少C 放电时，正极反应式为:Al+Li+eAlLiD 放电时，电子由石墨沿导线流向铝【答案】A【解析】电池充电时的总反应化学方程式为Al+xC+Li+PF6-AlLi+CxPF6，则放电时的总反应为AlLi+CxPF6=Al+xC+Li+PF6-，放电时AlLi被氧化，为原电池的负极，电极反应式为AlLi-e-=Al+Li+，正极CxPF6得电子被还原，电极反应式为CxPF6+e-=xC+PF6-，充电时，电极反应与放电时的反应相反。A、充电时，属于电解池的工作原理，PF6-向阳极移动，故A正确；B、充电时，属于电解池的工作原理，电解池的阴极发生得电子的还原反应，即Al+Li+e-=AlLi，所以铝电极质量增加，故B错误；C、放电时，属于原电池的工作原理，正极CxPF6得电子被还原，电极反应式为CxPF6+e-=xC+PF6-，故C错误； D、放电时，属于原电池的工作原理，电子由负极沿导线流向正极，即由铝沿导线流向石墨，故D错误；故选A。52016年7月报道，南开大学科研团队在“可充室温钠二氧化碳电池”的研究中取得突破进展，该电池放电时工作情况如图所示。下列说法错误的是A 金属Na为电池的负极B 放电时，电解液中Na向碳电极移动C 充电时，碳电极发生的反应为：4Na4e3CO2= 2Na2CO3CD 放电时，每转移2 mol电子，消耗标准状况下的CO2 33.6 L【答案】C【解析】点睛：本题考查可充电电池的工作原理，根据放电时电子的流向确定放电时的正负极是解题的关键。注意：放电时的负极充电时为阴极，放电时的正极充电时为阳极，充电时阳极反应式为放电时正极反应式的逆过程，充电时阴极反应式为放电时负极反应式的逆过程。 6铅蓄电池是目前常见的二次电池，其放电时总反应为Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O。下列说法中正确的是A 放电时，Pb作为电池的负极发生还原反应B 放电时，内电路中的H+ 向Pb电极移动C 充电时，外接电源的负极需要与Pb电极相连D 充电时，阳极区附近溶液酸性减弱【答案】C【解析】【分析】由总方程式可知，为原电池时，Pb为负极，发生氧化反应，电极方程式为Pb+SO42-2e-=PbSO4，PbO2为正极，发生还原反应，电极方程式为PbO2+4H+SO42-2e-=2H2O+PbSO4，在充电时，阴极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO42-，阳极反应为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+，放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，以此解答该题。【详解】【点睛】本题考查原电池和电解池知识，侧重于学生的分析能力和电化学知识的综合考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握电解方程式的书写。在原电池中，负极失去电子，元素化合价升高，发生氧化反应，被氧化；正极得到电子，元素化合价降低，发生还原反应，电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。在电解池中，阴极得到电子，发生还原反应，阳极失去电子，发生氧化反应。7微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）A HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-的反应为:HS-+4H2O-8e-= SO42-+9H+B 电子从b流出，经外电路流向aC 如果将反应物直接燃烧,能量的利用率不会变化D 若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.45molH+通过质子交换膜【答案】A【解析】【分析】由图可以知道硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子，所以两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子，负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-，失电子发生氧化反应，电极反应式是HS-+4H2O-8e-= SO42-+9H+；正极上是氧气得电子的还原反应4H+O2+4e-=2H2O，根据原电池的构成和工作原理知识来回答。 【详解】8一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的工作原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法错误的是A 电池工作时，光能转变为电能，X为电池的负极B 镀铂导电玻璃上发生氧化反应生成I-C 电解质溶液中发生反应:2Ru3+3I-2Ru2+I3-D 电池工作时，电解质溶液中I-和I3-的浓度基本不变【答案】B【解析】9现如今太阳能电池已经广泛地应用于生产生活中，现代四大发明之一的共享单车也用上了太阳能电池。哈罗单车前面载物篮的底座就是太阳能电池，电极材料是Li/LiCoO2，太阳能电池的原理如图所示：下列说法不正确的是 （ ）A 阳光照射该电池时，能量转化过程：太阳能电能化学能B 光照时负极的质量减少C 太阳能电池板材料是SiD 开锁时，正极xLi+xe-+Li(1-x)CoO2=LiCoO2【答案】B【解析】【详解】10将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是（ ）A 上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B 氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C 乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH12e2CO23H2OD 以KOH溶液作为电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应为O22H2O4e4OH【答案】C【解析】A燃料电池中，燃料做负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，故A正确；B航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水，经过处理之后可供宇航员使用，故B正确；C乙醇燃料电池的电解质用KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极反应为：C2H5OH12 e+16OH=2CO32+11H2O，故C错误；D燃料电池中正极上氧气得电子，在碱性环境下，正极电极反应式为：O2+2H2O+4 e=4OH，故D正确；答案选C。 11一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如下图所示,下列说法不正确的是A X极为电池的负极 B 电池工作时，光能转变为电能C 电池工作时，Y极上发生还原反应 D 电池的电解质溶液中I和I3的浓度不断减少【答案】D【解析】【分析】由图，从电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，Y电极为原电池的正极，电解质为I3和I的混合物，I3在正极上得电子被还原，正极反应为I3+2e=3I【详解】【点睛】本题是一道知识迁移题目，考查学生分析和解决问题的能力，解题关键：电子的移动方向确定电极，再根据原电池、电解池知识作答。122017年5月18日，我国海域天然气水合物试采成功，下列分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如下图所示，其中的固体电解质是 Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是 ( )A 该分析仪工作时，电极a为正极B 电极a的反应式为：CH4 + 10OH8e=CO32+7H2OC 当固体电解质中有1 mol O2通过时，电子转移4molD 该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量【答案】D【解析】【详解】13镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运及污染小等特点。如图为镁次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是( )A 该燃料电池中镁为负极，发生氧化反应B 正极反应式为ClO+H2O+2e= Cl+2OHC 放电过程中OH移向正极移动.D 电池总反应式为Mg+ClO+H2O=Mg(OH)2+Cl【答案】C【解析】【分析】该燃料电池中，镁易失电子作负极、次氯酸根离子得电子发生还原反应，负极电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，正极电极反应式为：ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动。 【详解】14一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是A 该电池工作时，每消耗22.4L NH3转移3mol电子B 电子由电极A经外电路流向电极BC 电池工作时，OH向电极B移动D 电极B上发生的电极反应为：O2+ 4H+ 4e2H2O【答案】B【解析】A、温度、压强未知，无法计算22.4L NH3的物质的量，A错误；B、该电池中氧气得到电子所在电极B为正极，电极A为负极，电子由电极A经外电路流向电极B，B正确；C、电池工作时，OH向负极移动，C错误；D、该电池电解质为碱性，电极B上发生的电极反应为：O2+ 2H2O+ 4e4OH-，D错误。答案选B。【考点定位】本题主要是考查电化学原理的应用【名师点晴】该题为高频考点，明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键，难点是电极反应式的书写，注意电解质溶液的性质，以及电解质溶液中阴阳离子移动方向，为易错点。