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專題43 燃料電池 1．（2017-2018學(xué)年浙江省溫州六校協(xié)作體第一學(xué)期期末聯(lián)考）甲醇燃料電池由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注，其工作示意圖如下，其總反應(yīng)為 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列說法不正確的是( ) A． 電極 A 是負極，物質(zhì) a 為甲醇 B． 電池工作時，電解液中的 H＋通過質(zhì)子交換膜向 B 電極遷移 C． 放電前后電解質(zhì)溶液的 pH 增大 D． b 物質(zhì)在電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為： O2+4eˉ+2H2O＝4OHˉ 【答案】D 2．（2018屆湖南省衡陽市高三下學(xué)期第三次聯(lián)考）微生物燃料電池(MPC)處理技術(shù)是通過微生物的作用去除污染物，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于去除土壤中有機污染物。一種土壤微生物燃料電池的縱截面如圖所示，下列說法不正確的是 A． 電流從活性炭電極經(jīng)工作站流向碳纖維布電極 B． 有機污染物在電池負極上氧化為對環(huán)境無害的物質(zhì) C． 活性炭能有效吸附空氣，提高電池的工作效率 D． 該電池的正極反應(yīng)式為O2+4e-↓+2H2O==4OH- 【答案】D 3．（2018年廣東省揭陽市高三第二次模擬考試）如圖為鎂--次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關(guān)說法不正確的是 A． 該燃料電池中鎂為負極，發(fā)生還原反應(yīng) B． 電池的總反應(yīng)式為Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－ C． 放電過程中OH－移向負極 D． 酸性電解質(zhì)的鎂--過氧化氫燃料電池正極反應(yīng)為：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 【答案】A 【解析】該原電池中，鎂作負極，負極上鎂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上次氯酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池反應(yīng)式為：Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2↓+Cl-，原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。A．負極發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；B．負極上鎂失電子，正極上次氯酸根離子得電子，所以電池反應(yīng)為Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2↓+Cl-，B正確；C．原電池中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，C正確；D. 酸性電解質(zhì)的鎂--過氧化氫燃料電池中，正極上過氧化氫得到電子，反應(yīng)是生成水，電極反應(yīng)為：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O，D正確。 4．（2018屆福建省莆田市高三下學(xué)期第二次（5月）質(zhì)量測試）硼化釩（VB2）-空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如下。該電池工作時的反應(yīng)為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5。下列說法正確的是 A． 電極a為電池負極 B． 反應(yīng)過程中溶液的pH升高 C． 電池連續(xù)反應(yīng)過程中，選擇性透過膜采用陽離子選擇性膜 D． VB2極的電極反應(yīng)式為：2VB2+ 22OH?-22e?=V2O5+ 2B2O3+ 11H2O 【答案】D 5．（2018屆河北省石家莊市高中畢業(yè)班模擬考試二）微型直接甲醇燃料電池能量密度高，可應(yīng)用于各類便攜式電子產(chǎn)品，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A． 多孔擴散層可起到傳導(dǎo)電子的作用 B． 負極上直接通入無水甲醇可提高電池的比能量 C． 當(dāng)電路中通過3mol e- 時，內(nèi)電路中有3mol H+ 透過質(zhì)子交換膜 D． 電池工作時，H+ 向陰極催化層遷移 【答案】B 【解析】交換膜為質(zhì)子交換膜，所以電解質(zhì)溶液呈酸性，燃料電池中負極上加入燃料、正極上通入氧化劑，所以該燃料電池中，a為負極、b為正極，負極反應(yīng)式為CH3OH（l）+H2O（l）-6e－=CO2（g）↑+6H＋、正極反應(yīng)式為O2+4e－+4H＋=2H2O，陽離子向正極移動。A、多孔擴散層可起到傳導(dǎo)電子的作用，H＋陽離子向正極移動，A正確；B. 單位質(zhì)量的甲醇氧化放出的能量是一定的，負極上直接通入無水甲醇，比能量不變，B錯誤；C.負極反應(yīng)式為CH3OH（l）+H2O（l）-6e－=CO2（g）↑+6H＋，當(dāng)電路中通過3mol e- 時，內(nèi)電路中有3mol H+ 透過質(zhì)子交換膜，C正確；D. 電池工作時，H+ 向陰極催化層遷移，進入正極區(qū)，D正確。 6．（2018屆青海省西寧市高三下學(xué)期復(fù)習(xí)檢測二）鎂-空氣電池的工作原理如圖所示，電池反應(yīng)方程式為:2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列說法錯誤的是 A． 通入氧氣的電極為正極 B． 放電時，溶液中的OH-由正極移向負極 C． 負極的電極反應(yīng)為Mg-2e-=Mg2+ D． 采用多孔Pt電極有利于氧氣擴散，提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸而積 【答案】C 7．（2018屆河南省洛陽市高三第三次統(tǒng)一考試）乙烯直接氧化法制乙醛的總反應(yīng)方程式為 2CH2=CH2+O22CH3CHO?，F(xiàn)有人將該反應(yīng)設(shè)計成如圖所示的燃料電池，下列有關(guān)說法正確的 A． a為負極，發(fā)生還原反應(yīng) B． 電子移動方向：電極a→磷酸溶液→電極b C． 放電時，電路中每轉(zhuǎn)移0.4mol電子，溶液中就有0.4molH+向負極遷移 D． 該電池負極反應(yīng)式為CH2=CH2+H2O－2eˉ=CH3CHO+2H+ 【答案】D 8．（2018屆重慶市高三第三次診斷性考試）《Nature》期刊曾報道一例CH3OH-O2原電池，其工作示意圖如下。下列說法不正確的是 A． 電極A是負極，發(fā)生氧化反應(yīng) B． 電解質(zhì)溶液中H+由A極流向B極 C． 電極B的電極反應(yīng)為:O2+2e-+H+=HO2- D． 外電路中通過6mol電子，生成CO2的體積為22.4L 【答案】D 【解析】甲醇失去電子轉(zhuǎn)化為二氧化碳，因此電極A是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；電解質(zhì)溶液中H+向正極移動，即由電極A流向B極，B正確；電極B是正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+2e-+H+=HO2-，C正確；二氧化碳所處的狀態(tài)不能確定，不能用氣體摩爾體積進行計算其體積，D錯誤。 9．（2018屆陜西省寶雞市高三質(zhì)量檢測三）硼化釩(VB2)—空氣電池是目前儲電能力最高的電池，電池示意圖如右圖，該電池工作時反應(yīng)為4VB2+ 11O2=4B2O3+2V2O5。下列說法正確的是 A． VB2極為負極，發(fā)生還原反應(yīng) B． 圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性透過 C． 電子由VB2極經(jīng)導(dǎo)線、負載流向電極a D． 電極a上發(fā)生反應(yīng)為O2+2H2O-4e-=4OH- 【答案】C 10．（2018屆四川省樂山市高三第三次調(diào)查研究考試）據(jù)報道，用甲酸提供氫氣的燃料電池由瑞士科技工作者開發(fā)成功。燃料電池包括兩個部分：甲(HYFORM)中使用釕(Ru)基催化劑從甲酸中產(chǎn)生氫氣；乙(PEMFC)是以NaOH為電解質(zhì)的氫氧燃料電池。裝置的原理示意圖如圖。下列有關(guān)說法錯誤的是（　?。? A． 該燃料電池使用的甲酸比氫氣更易儲存和運輸 B． Y室的電極反應(yīng)式：O2+4H++4e-=2H2O C． X室為負極室，Y室為正極室 D． 甲中消耗1mol甲酸，乙中轉(zhuǎn)移2mol電子 【答案】B 【解析】甲酸為液態(tài)，氫氣為氣態(tài)，且易在空氣中燃燒發(fā)生爆炸，因此該燃料電池使用的甲酸比氫氣更易儲存和運輸，A正確；Y室為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式O2+4e-+2H2O=4OH-，B錯誤；通過裝置圖看出，X室為負極室，Y室為正極室，C正確；甲酸分解產(chǎn)生二氧化碳和氫氣，HCOOH=CO2↑+H2↑；反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol電子，因此甲中消耗1mol甲酸，乙中轉(zhuǎn)移2mol電子，D正確。