高考化学全国卷Ⅰ专题———燃料电池

高考化学专题之燃料电池
1. 氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700℃)，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+H2O
C. 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
2.镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有比能量高、使用安全方便、成本低、燃料易于贮运、污染小等特点，拥有良好的应用前景。

如图是镁燃料电池的一种原理图，该装置为圆筒状，其中心为镁柱，圆筒为可透气的导电材料。

下列有关该镁燃料电池的叙述正确的是
A．该电池的总反应为2Mg+O
2
=2MgO
B．反应生成O2-，该离子有正极移向负极
C．Cl-在阳极失去电子生成Cl
2
D．正极反应式为O
2+2H
2
O+4e-=4OH-
3.一种新型燃料电池，是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入CH
3
OH
和O
2
，下解说法不正确的是
A．通入CH
3
OH的电极为负极
B．随着放电的进行，负极附近pH上升
C．每消耗1molCH
3
OH可以向外电路提供6mol e－
D．通入O
2的一极电极反应为 4H
2
O+2O
2
-8e-=8OH-
4．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CO2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C6H12O6＋6O26CO2+6H2O
5．如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图．下列说法正确的是（）
A．该电化腐蚀为析氢腐蚀
．B．C．D．
7.太阳能光电池由于具有可靠性好、寿命长等特点，适于很多特蛛环境和场合，现已得到广
泛应用。

氮化镓(GaN)光电池的结构如右图所示。

下列说法中
正确的是：
A.该装置系统中只存在两种能量转化
B. Cu电极上的电极反应为：C02+ 8e-+ 8H+=CH4 + 2H20
C.离子交换膜为质子交换膜，H+从右池移向左池
D.常温下，当装置中有1mol CH4生成时，GaN电极有 44. 8L02生成(不考虑02的溶解性）
8.利用特殊的材料，通过电化学法也可以合成氨，如图乙所示原理可利用N2、H2、CO、水蒸气合成氨。

阳极反应式是_______________，离子交换膜中通过的离子是_____(填化学符号)。

9.与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为_____。

10.粗铜的电解精炼如右图所示。

在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极____（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为______；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_____。

11.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。

充点时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件为给出）。

回答下列问题：
（1） LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________________。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是___________________________。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式__________________________________。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_____________________________________。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有__________________________(填化学式)。

1【答案】B
【解析】根据图示，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为H 2 -2e - +CO 32-==CO 2+H 2O ，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O 2+2CO 2+4e -= 2CO 32-，总反应为：2 H 2＋O 2= 2H 2O 。

A. 根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，故A 错误；B. 负极发生氧化反应，电极反应式为H 2 -2e -
+CO 32-==CO 2+H 2O ，故B 正确；C. 根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，故C 错误；D. 电池工作时，外电路中流过0.2 mol 电子，消耗0.5mol 氧气，质量为16 g O 2，故D 错误；故选B 。

点睛：本题考查了原电池原理的应用。

本题的易错点为电极方程式的书写，需要认真观察图示，找到正负极的反应物和生成物。

2.【答案】D
【解析】A 、负极电极反应式为：Mg －2e －
=Mg 2
＋，电解质为氯化钠溶液，正极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －
=4OH －
，因此电池反应式为2Mg ＋O 2＋2H 2O=2Mg(OH)2，故错误；B 、根据上述分析，没有O 2
－产生，故错误；C 、如果Mg 作阳极，则镁失去电子，故错误；D 、根据A 的分析，故正确。

3.【答案】B 【解析】
试题分析：A.在燃料电池中，通入燃料CH 3OH 的电极为负极.正确。

B.由于负极不断消耗OH
-离子，所以负极附近pH 降低。

错误。

C 。

由燃烧的总方程式2CH 3OH+3O 2+4KOH=2K 2CO 3+6H 2O 。

可看出每消耗1molCH 3OH 可以转移6mol e －
，即向外电路提供6mol e －。

正确。

D ．通入O 2的一极电极反应为 4H 2O+2O 2-8e -=8OH -。

正确。

考点：考查燃料电池的反应原理及溶液中的离子浓度等的变化情况的知识。

4.A [解析] C 6H 12O 6反应生成CO 2时，C 元素的化合价升高为＋4，发生氧化反应，因此是原电池的负极反应，A 项错误；在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率加快，
促进了反应中电子的转移，B 项正确；原电池工作时，阳离子(H ＋
)移向电池的正极，C 项正确；根据电池装置图知电池总反应为葡萄糖的氧化反应C 6H 12O 6＋6O 2===6CO 2＋6H 2O ，D 项正确。

5.
6.
解答．
解答：解：A．该装置是原电池装置，H+放电生成氢气，溶液的pH增大，故A错误；
B．该装置是电解池，Cu+2H2O Cu（OH）2+H2↑，氢氧根离子浓度增大，溶液的
pH增大，故B错误；
C．电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，故C错误；
D．电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的pH减小，故D正确．
故选D．
点评：本题考查了原电池和电解池原理，明确各个装置发生的电池反应是解本题关键，再结合
7.7.B
8.(8). H2+CO+H2O-4e-==CO2+4H+ (9). H+
(4)可利用N2、H2、CO、水蒸气合成氨，根据示意图，反应中N元素化合价降低发生还原反应，H和C元素化合价升高发生氧化反应，因此阳极反应式为H2+CO+H2O-4e-==CO2+4H+，生成的氢离子需要通过离子交换膜进入阴极区，反应形成氨气放出，故答案为：
H2+CO+H2O-4e-==CO2+4H+；H+。

9.答案：FeO42-+3e-+4H2O= Fe(OH)3+5OH-；
2FeO42-+8H2O+3Zn= 2Fe(OH)3+ 3Zn(OH)3+4OH-
10.答案：c；Cu2++2e-=Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形
式进入电解液中
11.11.（15分）
（1）+3
（2）2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)-
+ 3H2↑
4
(3)2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O
2H2O2O + O2↑ ;有氯气生成，污染较大。

(4) CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O
(5) Li1-x CoO2 + Li x C6 = LiCoO2 + 6C
(6)Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中
Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。