2020届高三化学一轮复习——各种各样的“燃料电池”专题训练(有答案和详细解析)

2020届高三化学一轮复习——各种各样的“燃料电池”专题训练（有答案和详细解析）

一、选择题

1．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H 2＋O 2===2H 2O ，正极反应为O 2＋2CO 2＋4e －

===2CO 2－

3，则下列推断正确的是( )

A ．负极反应为H 2＋2OH －

－2e －

===2H 2O

B ．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性

C ．该电池供应2 mol 水蒸气，同时转移2 mol 电子

D ．放电时负极有CO 2生成 答案 D

解析 由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：2H 2＋2CO 2－

3－4e －

===2H 2O ＋2CO 2，则可判断负极有CO 2生成，A 项错误，D 项正确；该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B 错误；该电池供应2 mol 水蒸气时，转移的电子为4 mol ，C 错误。

2．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH 溶液中，分别向两极通入乙烷(C 2H 6)和氧气，其中某一电极反应式为C 2H 6＋18OH －

－14e －

===2CO 2－

3＋12H 2O 。有关此电池的推断不正确的是( ) A ．通入氧气的电极为正极

B ．参加反应的O 2与

C 2H 6的物质的量之比为7∶2 C ．放电一段时间后，KOH 的物质的量浓度将下降

D ．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH 减小 答案 D

解析 A 项，通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正确；B 项，1 mol 乙烷参与反应时转移14 mol 电子，则参与反应的氧气的量为14 mol 4＝72 mol ，正确；C 项，根据电极反应式或总反应方程式可知，

氢氧化钾被消耗，正确；D 项，放电时正极产生OH －

，则pH 增大，错误。

3．关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移 ②微生物所在电极区放电时发生还原反应 ③放电过程中，H ＋

从正极区移向负极区 ④正极反应式为：MnO 2＋4H ＋

＋2e －

===Mn 2＋

＋2H 2O ，正确的是( )

A．④B．①③C．①④D．②③

答案C

解析①在微生物作用下C m(H2O)n转化为CO2促进电子的转移，正确；②微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，错误；③根据电流的方向，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，错误；④电池左侧为电池的正极区，MnO2在H＋条件下发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，正确。

4．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()

A．b电极发生氧化反应

B．a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O

C．放电时，电流从a电极经过负载流向b电极

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

答案B

解析燃料电池燃料(N2H4)在负极(a电极)发生氧化反应：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O，O2在正极发

生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH－在正极生成，移向负极，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。

5．科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是()

A．电极a为电池的负极

B．电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S

D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区

答案C

解析根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。

6．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()

A ．反应CH 4＋H 2O=====催化剂

△3H 2＋CO ，每消耗1 mol CH 4转移12 mol 电子 B ．电极A 上H 2参与的电极反应为：H 2＋2OH －

－2e －

===2H 2O C ．电池工作时，CO 2－

3向电极B 移动

D ．电极B 上发生的电极反应为：O 2＋2CO 2＋4e －

===2CO 2－

3 答案 D

解析 A 项，C －4

H 4→C ＋2

O ，则该反应中每消耗1 mol CH 4转移6 mol 电子，错误；B 项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A 电极即负极上H 2参与的电极反应为H 2＋CO ＋2CO 2－

3－4e －

===3CO 2＋H 2O ，错误；C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B 极是正极，错误；D 项，B 电极即正极上O 2参与的电极反应为O 2＋4e －

＋2CO 2===2CO 2－

3，正确。

7．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 －

＋H 2O ＋2e －

===Cl －

＋2OH －