1、- 1 -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+1
2、0e-=N2+6H 2O，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- 2 -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：CO 2+8H+-8e-=CH4+2H2OC 工作时，产生的 O2、CH 4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
3、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，2H 2O4e- = O2+ 4H +，正极反应式为 CO2+8e-+8H+CH 4+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- 3 -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：Na xCn-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
4、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+C xPF6 Al+xC+Li+PF6，有关该电池说法正确的是A 充电时，PF 6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 +e AlLiD 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
5、反应化学方程式为 Al+xC+Li+PF6-AlLi+C xPF6，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，- 4 -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，PF 6-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
6、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：4Na 4e 3CO 2= 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
7、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。 - 5 -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
8、极方程式为 Pb+SO42-2e-=PbSO4，PbO 2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
9、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（ ）- 6 -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
10、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- 7 -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:2Ru 3+3I- 2Ru2+I
11、3-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 Si- 8 -D 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
12、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C2H5OH12e 2CO 23H 2OD 以 KOH 溶液作为电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应为 O22H 2O4e 4OH 【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
13、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：C 2H5OH12 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：O 2+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- 9 -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
14、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，I 3 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 Y2O3Na 2O，O 2 可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是 ( )- 10 -A 该分析仪工作
15、时，电极 a 为正极B 电极 a 的反应式为：CH 4 + 10OH 8e =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 +2OH- 11 -C 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+C
16、l 【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-=Mg 2+，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：O 2+ 4H + 4e 2H 2O【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：O 2+ 2H2O+ 4e 4OH -，D 错误。答案选 B。- 12 -【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。
