高考化学新型化学电源燃料电池微生物电池试题
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热点提速练11 新型化学电源命题角度1新型燃料电池及分析1.(2024·河北沧州二模)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,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是( )A.a极为负极,可选择导电性高、易于附着微生物的石墨B.微生物的存在有利于电子的转移C.在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原D.该电池在任何温度下均可发电2.(2024·北京西城区二模)近期,科学家研发了“全氧电池”,其工作原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )A.电极a是负极B.电极b的反应:O2+4e-+2H2O4OH-C.该装置可将酸和碱的化学能转化为电能D.酸性条件下,O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性命题角度2锂(或锂离子)电池及分析3.(2024·广东湛江二模)如图是我国独创的超大容量锂硫电池。
下列说法不正确的是( )A.放电时该电池中电子通过外电路,Li+通过内电路均移向正极B.正极的电极反应为S8+16e-+16Li+8Li2SC.该电池的电解质为非水体系,通过传递Li+形成电流D.充电时,金属锂片上发生氧化反应4.(2024·湖北武汉4月调研)我国某科研团队借助氧化还原介质RM,将Li-CO2电池的放电电压提高至3 V以上,该电池的工作原理如图。
下列说法正确的是( )A.LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的高B.负极反应:LiFePO4-x e-Li1-x FePO4+x Li+C.RM和RM'-C均为该电池反应的催化剂D.LiFePO4电极每减重7 g,就有22 g CO2被固定命题角度3钠离子电池及分析5.(2024·陕西铜川二模)我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可充电“Na-CO2”电池,工作过程中,Na2CO3与C均沉积在多壁碳纳米管电极。
其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是( )A.充电时,多壁碳纳米管为阳极,Na+向钠箔电极方向移动B.放电时,电路中转移0.1 mol e-,多壁碳纳米管电极增重1.1 gC.采纳多壁碳纳米管作电极可以增加吸附CO2的实力D.充电时,阳极反应为2Na2CO3+C-4e-3CO2+4Na+6.(2024·河北张家口二模)我国新能源汽车上有望推广钠离子电池,一种钠离子电池工作示意图如下,充电时Na+经电解液嵌入石墨(C6),下列说法错误的是( )A.放电时,电势:电极a>电极bB.放电时,电子从电极b经外电路流向电极a,再经电解液流回电极bC.放电过程中,导线上每通过1 mol e-,负极质量削减23 gD.充电时,电极a上发生反应的电极反应为NaFePO4-x e-Na1-x FePO4+x Na+命题角度4二次锌电池及分析7.(2024·山西运城二模)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有能量密度高、循环性能优异的新型水系电池,模拟装置如图所示。
魁夺市安身阳光实验学校考点19 原电池 新型化学电源1.(2015·课标全国Ⅰ,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是( )A .正极反应中有CO 2生成B .微生物促进了反应中电子的转移C .质子通过交换膜从负极区移向正极区D .电池总反应为C 6H 12O 6+6O 2===6CO 2+6H 2O2.(2015·天津理综,4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )A .铜电极上发生氧化反应B .电池工作一段时间后,甲池的c (SO 2-4)减小 C .电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D .阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 3.(2015·江苏化学,10)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 2-34.(1)[2015·四川理综,11(5)]FeSO 4在一定条件下可制得FeS 2(二硫化亚铁)纳米材料。
该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li +FeS 2===Fe +2Li 2S ,正极反应式是________________________________________________________________________(2)[2015·海南化学,15(4)]下图所示原电池正极的反应式为________________________________________________________________________。
2020届届届届届届届届届届届届届——届届届届届届届1.一种微生物[化学成分表示为C m(H2O)n]燃料电池的结构如图所示。
关于该电池的叙述正确的是A. 电池工作时,电子由a流向bB. 微生物所在电极区放电时发生还原反应C. 放电过程中,H+从正极区移向负极区D. 正极反应式为MnO2+4H++2e−=Mn2++2H2O2.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是( )A. 该电池能够在高温下工作B. 电池的负极反应为C6H12O6+6H2O−24e−=6CO2↑+24H+C. 放电过程中,H+从正极区向负极区迁移D. 在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4/6L3.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. 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. HS−在硫氧化菌作用下转化为SO42−的反应为:HS−+4H2O−8e−=SO42−+9H+4.微生物燃料电池具有广阔的应用前景。
以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池反应原理如图所示。
下列有关该电池的说法正确的是( )A. 该电池工作时电能转化为化学能B. 该电池中电极b是正极C. 外电路中电子由电极a通过导线流向电极bD. 该电池的总反应:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O5.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池的说法正确的是()A. a电极发生还原反应B. 每反应1 mol乙酸,电路中转移4 mol电子C. H+由右室通过质子交换膜进入左室D. b电极反应式为2NO 3−+10e−+12H+=N2↑+6H2O6.一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示,图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。
新型化学电源高考中的新型电源有“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等。
这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量高等特点。
取材与这些知识点的试题,由于题材广、信息新、陌生度大,所以大多数考生对这类试题感到难,实际上这些题目主要考查学生对原电池的工作原理的迁移应用能力。
1.【2020年山东卷】微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。
现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO−的溶液为例)。
下列说法错误的是()A.负极反应为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1【答案】B【解析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+,C元素被氧化,所以a极为该原电池的负极,则b极为正极。
A.a极为负极,CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+,结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+,故A正确;B.为了实现海水的淡化,模拟海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则隔膜1为阴离子交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则隔膜2为阳离子交换膜,故B错误;C.当电路中转移1mol电子时,根据电荷守恒可知,海水中会有1mol Clˉ移向负极,同时有1mol Na+移向正极,即除去1mol NaCl,质量为58.5g,故C正确;D.b极为正极,水溶液为酸性,所以氢离子得电子产生氢气,电极反应式为2H++2eˉ=H2↑,所以当转移8mol电子时,正极产生4mol气体,根据负极反应式可知负极产生2mol气体,物质的量之比为4∶2=2∶1,故D正确;故选B。
【点睛】涉及到相关的计算时,注意整个电池中正极和负极转移的电子数守恒。
高考热点(6)电化学原理命题地图素养考向1.变化观念与平衡思想:认识原电池的本质是氧化还原反应。
能多角度、动态地分析原电池、电解池中物质的变化及能量的转换,并运用原电池、电解池原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:能利用典型的原电池装置,分析原电池、电解池原理,建立解答原电池、电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考向1 电化学工作原理及应用【研磨真题·提升审题力】真题再回访破题关键点专家话误区(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理【审题流程】【思维误区】(1)思维模糊。
无法联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.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,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【答题流程】(1)分析材料信息,确定关键语句“电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子”。
有酶参与,说明温度不宜过高。
A正确。
(2)分析题图信息,确定该电池的反应原理。
该电池为原电池,对外提供电能。
左端H2→H+,为负极,右端N2→NH3,为正极。
(3)分析选项,确定答案。
【一秒巧解】原电池电极谈正负,电解池电极谈阴阳。
左侧为原电池的负极,不是阴极。
系学到的知识,大多数酶是一种特殊的蛋白质,蛋白质具有一定的生理活性,需要结合蛋白质的性质答题,在做题的时候,忽视了这一点,易错选A选项。
(2)原电池与电解池混淆,错选C选项。
原电池不连接外接电源,电解池连接外接电源;原电池分正负极,电解池分阴阳极。
【认知误区】(1)电极反应式认知误区。
高考化学总复习考点题型专题讲解高考化学总复习考点题型专题讲解新型化学电源及其应用新型化学电源及其应用以新型化学电源为载体,考查原电池、电解池的工作原理以及电极反应式的书写,是新课标全国卷的必考热点之一,命题设计主要是选择题,偶有非选择题出现。
该类试题常与工业生产,污水处理,能源开发相联系,题材广,信息新,陌生度大,主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识的迁移应用能力。
1.(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。
将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。
下列说法错误的是( )A.放电时,ClO-4向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为3CO2+4e-===2CO2-3+CD.充电时,正极反应为Na++e-===Na解析:根据电池的总反应知,放电时负极反应:4Na-4e-===4Na+;正极反应:3CO2+4e-===2CO2-3+C。
充电时,阴(负)极:4Na++4e-===4Na;阳(正)极:2CO2-3+C-4e-===3CO2↑。
放电时,ClO-4向负极移动。
根据充电和放电时的电极反应式知,充电时释放CO2,放电时吸收CO2。
答案:D2.(2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。
下列说法错误的是( )A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多解析:原电池工作时,正极发生一系列得电子的还原反应,即:Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2,其中可能有2Li2S6+2Li++2e-===3Li2S4,A项正确;该电池工作时,每转移0.02 mol电子,负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li+,则负极质量减少0.14 g,B项正确;石墨烯能导电,用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,C项正确;充电过程中,Li2S2的量逐渐减少,当电池充满电时,相当于达到平衡状态,电池中Li2S2的量趋于不变,故不是电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,D项错误。
2020年高考化学《新型电池》专项复习1.一种新型电池反应原理如图所示,其中电解质溶于混合有机溶剂中,通过电解质迁移入品格中,生成,下列说法错误的是A. 电子由a流向bB. 正极反应式是C. 转移电子1mol,正极质量增加7gD. 电解质可以换成水溶液2.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。
一种以液态肼为燃料的电池装置如图所示。
下列有关叙述正确的是A. 该燃料电池放电时,正极发生氧化反应,pH变大B. a极的反应式:C. 放电时,电流从a极经过负载流向b极D. 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜3.水系钠离子电池安全性能好、价格低廉、对环境友好,有着巨大的市场前景。
某钠离子电池工作原理如图,电池总反应为:4.5.下列说法错误的是A. 充电时,a接电源正极B. 放电时,溶液中的在电极上得电子被还原C. 充电时,阴极上的电极反应为D. 理论上,该电池在充电或放电过程中溶液中的不变6.一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中有机物可用表示。
下列有关说法正确的是A. 电解精炼铜应将粗铜连接在a电极上B. b电极附近溶液的pH减小C. 中间室:移向左室,移向右室D. a电极反应式7.含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠,设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去,其原理如图所示。
下列叙述正确的是A. 电子流向:N极导线极溶液极C. 每生成,有发生转移D. 处理后的废水酸性增强8.一种新型可逆电池的工作原理如图所示。
放电时总反应为表示石墨。
电解质为含的熔融盐,下列说法正确的是9.A. 放电时负极反应为B. 放电时移向正极C. 充电时阳极反应为D. 电路中每转移电子,最多有被还原10.可燃冰是另一种的要来源,利用可冰制备的甲烷可以设计成如下燃料电池,可以作为“移动的发电厂”,源源不断的对外供电,下列说法错误的是A. a电极通入甲烷气体,做负极B. 每通入1mol ,有通过质子交换膜D. 催化剂电极采用疏松多孔结构可提高电极反应效率11.乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为。
2020届届届届届届届届届届届届届——届届届届届届1.新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示,该电池总反应方程式:NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O,有关的说法不正确的是()A. 电极B为正极B. 放电过程中,Na+从正极区向负极区迁移C. 电池负极的电极反应为:BH4−+8OH−−8e−=BO2−+6H2OD. 在电池反应中,每消耗1L 6mol/L H2O2溶液,理论上流过电路中的电子为12N A2.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池的说法中正确的是()A. 在熔融电解质中O2−由负极移向正极B. 电池的总反应是2C4H10+13O2===8CO2+10H2OC. 通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e−+2H2O===4OH−D. 通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10−26e−+13O2−===4CO2+5H2O3.某大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC),该电池有较高的安全性。
电池总反应为:CH 3OCH3+3O2=2CO2+3H2O ,电池示意如图,下列说法不正确的是( )A. a极为电池的负极B. 电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C. 电池正极的电极反应为:4H++O2+4e−=2H2OD. 电池工作时,有0.6mol电子转移,生成的CO2体积为2.24L4.一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。
现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,一极通入CO气体,另一极通入O2和CO2混合气体,其总反应为:2CO+O2===2CO2 。
则下列说法中正确的是()A. 通CO的一极是电池的正极B. 负极发生的电极反应是:O2+2CO2+4e−===2CO32−C. 负极发生的电极反应是:CO+CO32−−2e−===2CO2D. 通O2的一极作阴极,发生还原反应5.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。
热点专项练2探析突破新型化学电源1.(2024·浙江温州一模)H2O2—H2O2燃料电池是一种新型化学电源,其工作原理如图所示。
电池放电时,下列说法不正确的是()A.电池工作时,电极Ⅰ电势低B.电极Ⅱ的反应式为H2O2+2e-+2H+===2H2OC.电池的总反应式为2H2O2===O2↑+2H2OD.当电路中转移0.1 mol电子时,通过阳离子交换膜的K+为3.9 g【解析】电池工作时,电势低的是负极,电子从负极流向正极,故电极Ⅰ电势低,A项正确;电极Ⅱ为正极,电极反应式为H2O2+2e-+2H+===2H2O,B正确;该电池放电过程中,负极区的OH-来自KOH,正极区的H+来自H2SO4,K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4,因此电池总反应式为2H2O2+2KOH +H2SO4===O2↑+K2SO4+4H2O,C项错误;当电路中转移0.1 mol电子时,通过阳离子交换膜的K+为0.1 mol,即3.9 g,D项正确。
【答案】C2.(2023·河北唐山三模)某研究所为硫酸工厂的尾气处理专门设计了SO2—空气质子交换膜燃料电池,以实现制硫酸、发电、环保的结合,电池示意图如下图所示。
下列说法正确的是(空气中氧气体积分数按20%计)()A.该电池放电时质子从电极B移向电极AB.负极的电极反应为SO2+2H2O+2e-===SO2-4+4H+C.a端的电势高于b端D.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和空气的体积比为2∶5【解析】由题干SO2—空气质子交换膜燃料电池装置示意图可知,电极A为负极,电极B为正极,故该电池放电时质子从电极A移向电极B,A项错误;负极的电极反应为SO2+2H2O-2e-===SO2-4+4H+,B项错误;电极A为负极,电极B为正极,故a端的电势低于b端,C错误;由题干信息空气中氧气体积分数按20%计,相同条件下,根据电子守恒可知,n(SO2)=2n(O2),则n(SO2)=2n(空气)×20%,同温同压下气体的体积之比等于物质的量之比,故放电过程中消耗的SO2和空气的体积比为2∶5,D正确。
原电池化学电源一、选择题1.(2024·广州第65中学开学考试)二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,可解决酸雨等环境污染问题,原理如下图所示。
下列说法正确的是( )A.该电池放电时电子流向:Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极B.Pt1电极附近发生的反应:SO2+2H2O-2e-===H2SO4+2H+C.放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况),理论上可以消除2 mol SO2D.H+移向Pt1电极,导致Pt2电极附近pH减小2.(2024·广东高三调研)如下图所示为水系锌离子电池,它作为一种新型的二次电池,具有较高的能量密度和功率密度。
下列说法不正确的是( )A.放电时,负极反应为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-B.放电时,每转移1 mol e-,a电极理论上减少43.5 gC.充电时,K2SO4溶液的浓度不断增大D.充电时,a电极附近溶液的pH减小3.肼可以用作燃料电池的燃料,一种肼燃料电池的工作原理如图所示,电池工作过程中会有少量N2H4在电极表面发生自分解反应生成NH3、N2、H2逸出。
下列关于N2H4-O2燃料电池的说法正确的是( )A.电池工作时化学能完全转化为电能B.放电过程中,负极区溶液pH增大C.负极的电极反应式为N2H4-4e-===N2+4H+D.电池工作时,负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等4.(2024·肇庆高三月考)科学家研发了一种以Al和Pd@石墨烯为电极的Al-N2电池,电池以AlCl-4 -Al2Cl-7离子液体作为电解质,放电时在提供能量的同时实现了人工固氮,示意图如右。
下列说法不正确的是( )A.充电时,Al电极是阴极B.放电时,AlCl-4浓度增大,Al2Cl-7浓度减小C.放电时,正极反应为N2+8Al2Cl-7+6e-===2AlN+14AlCl-4D.放电时,电路中每通过6 mol e-,电池总质量理论上增加28 g5.(2024·广州大学附中高三检测)下列说法不正确的是( )A.原电池中发生的可逆反应达到平衡时,该电池仍有电流产生B.在原电池的负极和电解池的阳极上发生的都是失电子的氧化反应C.普通锌锰电池与碱性锌锰电池的比能量不同D.燃料电池中通入氧气的一极为正极6.下列根据化学反应设计的原电池(选用相同的盐桥)合理的是( )选项正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液)A Zn/ZnSO4溶液Fe/H2SO4溶液B Fe/FeCl2溶液Zn/ZnSO4溶液C Zn/H2SO4溶液Fe/FeCl2溶液D Fe/ZnSO4溶液Zn/FeCl2溶液7+-1,阴离子为SO2-4,a、b均为惰性电极,充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色(V2+显紫色,V3+显绿色,VO2+显蓝色,VO+2显黄色)。
2024届高考化学近10年真题模拟专题8——化学反应与电能1.(2024湖南,1,3分)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是( )A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置答案D2.(2024北京,3,3分)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。
关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是( )A.石墨作电池的负极材料H+4B.电池工作时,N向负极方向移动C.MnO2发生氧化反应D.锌筒发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+答案D3.(2024江苏,8,3分)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnOOH,电池构造示意图如图所示。
下列有关说法正确的是( )A.电池工作时,MnO2发生氧化反应B.电池工作时,OH-通过隔膜向正极移动C.环境温度过低,不利于电池放电D.反应中每生成1molMnOOH,转移电子数为2×6.02×1023答案C4.(2024安徽,11,3分)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。
该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。
下列说法错误的是( )A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键I‒3B.电池总反应为+Zn Zn2++3I-C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPPD.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子答案C5.(2024全国甲,12,6分)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。
电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。
下列叙述正确的是( )A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2 ZnMn2O4C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e- MnOOH+OH-D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH答案C6.(2024新课标,12,6分)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。
目夺市安危阳光实验学校新型化学电源——燃料电池,微生物电池
题型一燃料电池及其应用
1.(2018·邢台二中高三月考)以氨作为燃料的燃料电池,具有能量效率高的特点,另外氨气含氢量高,易液化,方便运输和贮存,是很好的氢源载体。
NH3—O2燃料电池的结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.a极为电池的正极
B.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
C.当生成1molN2时,电路中通过的电子的物质的量为3mol
D.外电路的电流方向为从a极流向b极
2.(2018·衡阳八中高三月考)CO无色无味有毒,世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。
一种CO尾气分析仪的工作原理如图所示,该装置中电解质为氧化钇—氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。
下列说法中错误的是( )
A.负极的电极反应式为CO+O2--2e-===CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a向电极b移动
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器通过的电流越大,尾气中CO的含量越高3.(2018·明德中学月考)某传感器工作原理如图所示。
利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。
下列说法正确的是( )
A.若M为熔融KOH,X为NH3,Y为N2,则负极的电极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
B.若M是含O2-的固体电解质,X为NO,则正极的电极反应式为O2+4e-===2O2-
C.传感器工作中,电子由Pt(Ⅰ)极经电流仪传到Pt(Ⅱ)极
D.若X为CO,M为KOH溶液,则电池总反应为2CO+O2===2CO2
4.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如图。
该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y。
下列说法正确的是( )
A.若将该电池中的熔融NaNO3换成NaOH溶液,则不可能产生电流
B.电子从石墨Ⅱ电极流向石墨Ⅰ电极
C.石墨Ⅰ电极的电极反应式为NO2+NO-3-e-===N2O5
D.NO2只有还原性没有氧化性
5.(2018·烟台一模)LED系列产品是一类新型节能产品,图甲是NaBH4/H2O2燃料电池,图乙是LED发光二极管的装置示意图。
下列叙述错误的是( ) A.电池A极区的电极反应式为H2O2+2e-===2OH-
B.电池放电过程中,Na+从负极区向正极区移动
C.每有1molNaBH4参加反应转移电子数为4N A
D.要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a应与图甲中的B极相连
题型二微生物电池及其应用
6.酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料,葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOX)和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸(C6H12O7),其工作原理如图所示。
下列有关说法中正确的是( )
A.该电池可以在高温条件下使用
B.H+通过交换膜从b极区移向a极区
C.电极a是正极
D.电池负极的电极反应式为C6H12O6+H2O-2e-===C6H12O7+2H+
7.(2018·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC),它使用便宜的酶代替贵金属催化剂,利用空气氧化糖类产生电流。
下列有关判断不合理的是( )
A.该电池不宜在高温下工作
B.若该电池为酸性介质,正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O
C.放电过程中,电池内阳离子向正极迁移
D.若该电池为碱性介质,以葡萄糖为原料并完全氧化,负极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+
8.(2018·长沙质检)最近国外研究发现一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置,其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。
如图为有机污水处理的实验装置。
下列说法正确的是( )
A.为加快处理速度,装置可在高温环境中工作
B.若污水中主要含有葡萄糖,则负极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2+24H +
C.放电过程中,H+从正极室向负极室移动
D.放电过程中,溶液的酸性逐渐增强
9.(2019·成都调研)一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池的说法正确的是( )
A.a电极发生还原反应
B.H+由右室通过质子交换膜进入左室
C.b电极反应式为2NO-3+10e-+12H+===N2↑+6H2O
D.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极
10.(2018·六安第一中学月考)甲醇(CH3OH)是一种有毒物质,检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。
下列说法正确的是( )
A.该装置将电能转化为化学能
B.a电极发生的电极反应为CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+
C.当电路中有1mol电子转移时,有1molH+移向a电极区
D.将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液,该测试仪不可能产生电流
答案精析
1.B 2.B
3.B [由于M是熔融的KOH,即使放电生成H+也会与OH-反应生成水,所以负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O,A错误;若M是含O2-的固体电解质,则负极的电极反应式为2NO-4e-+2O2-===2NO2,正极的电极反应式为O2+4e-===2O2-,B正确;题述装置属于原电池,Pt(Ⅰ)极为正极,Pt(Ⅱ)极为负极,电子由负极经外电路流向正极,C错误;若X为CO,M为KOH溶液,则负极的电极反应式为CO-2e-+4OH-===CO2-3+2H2O,电池总反应为2CO+4KOH
+O2===2K2CO3+2H2O,D错误。
]
4.C [NO2能与NaOH发生氧化还原反应,反应过程中有电子转移,故可产生电流,A项错误;根据电池工作示意图,石墨Ⅱ电极上O2得电子发生还原反应,为电池正极,石墨Ⅰ电极为电池负极,电子从石墨Ⅰ电极流向石墨Ⅱ电极,B 项错误;石墨Ⅰ电极上,NO2失去电子与NO-3结合转化为N2O5,C项正确;NO2既有氧化性又有还原性,D项错误。
]
5.C [根据图甲知,双氧水得电子发生还原反应,则A电极为正极,正极电极反应式为H2O2+2e-===2OH-,故A项正确;电池放电过程中,阳离子移向正极,Na+从负极区向正极区移动,故B项正确;负极发生氧化反应生成BO-2,电极反应式为BH-4+8OH--8e-===BO-2+6H2O,1molNaBH4参加反应时转移电子数为8N A,故C项错误;要使LED发光二极管正常发光,图乙中的导线a(阴极)应与图甲中的B极(负极)相连,故D项正确。
]
6.D [酶的主要成分为蛋白质,在高温条件下变性,丧失催化作用,A项错误;由图示电子的移动方向可知a为电池的负极,发生氧化反应:C6H12O6+H2O-2e-===C6H12O7+2H+,b为电池的正极,发生还原反应:H2O2+2e-+2H+===2H2O,H+通过交换膜从a极移向b极,D项正确,B、C项错误。
]
7.D [酶在高温下会失去生理活性,A项合理;若该电池为酸性介质,则H+会在正极与O2发生反应,正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,B项合理;根据原电池反应原理可知,放电过程中阳离子移向正极,C项合理;若该电池为碱性介质,则负极反应式为C6H12O6+36OH--24e-===6CO2-3+24H2O,D项不合理。
] 8.B [细菌在高温下不能存活,A错误;污水中主要含有葡萄糖时,负极发生的反应为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2+24H+,B正确;H+在负极产生,从负极室向正极室移动,C错误;负极产生的H+与正极产生的OH-恰好结合成水,故溶液的酸性不会增强,D错误。
]
9.C [b极的硝酸根得到电子生成氮气,发生还原反应,是正极,A错误;燃料电池中阳离子向正极迁移,即H+由左室通过质子交换膜进入右室,B错误;图中有质子交换膜,说明是酸性介质,硝酸根离子得到电子生成氮气,根据电荷守恒可知反应物中还有氢离子参与反应,C正确;电池工作时,电流从正极(b极)流向负极(a极),D错误。
]
10.B [该装置为原电池,是将化学能转化为电能的装置,故A错误;a电极
是负极,发生的电极反应为CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+,故B正确;当电路中有1 mol电子转移时,有1 mol H+移向正极区即b电极区,故C错误;将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液,该测试仪还是原电池,同样可以产生电流,故D错误。
]。