2022年高考化學一輪復習：燃料電池

專題03燃料電池

1.在金屬Pt、Cu和鉞（Ir）的催化作用下，密閉容器中的上可高效轉化酸性溶液中的硝

態(tài)氮（NCV）以達到消除污染的目的。其工作原理的示意圖如下：

下列說法不亞確的是

A.Ir的表面發(fā)生反應：H2+N20==N2+H20

-+

B.導電基體上的負極反應：H2-2e==2H

C.若導電基體上只有單原子銅，也能消除含氮污染物

D.若導電基體上的Pt顆粒增多，不利于降低溶液中的含氮量

【答案】C

【解析】根據(jù)圖示可知，氫氣與一氧化二氮在鉞（Ir）的催化作用下發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，極反應

為：H2-N;O==N;-H;O,A正確；根據(jù)圖示可知：導電基體上的負極反應：氧氣失電子，發(fā)生氧化反應,

_-

導電基體上的負極反應：H;-2e=2H,3正確；若導電基體上只有單原子銅，硝酸根離子被還原為一氧

化氮，不能消除含氮污染物，C錯誤；從圖示可知：若導電基體上的，顆粒增多，硝酸根離子得電子變?yōu)?/p>

鏤根離子，不利于降低溶液中的含氮量，D正確；正確選項C。

2.微生物燃料電池（MPC）處理技術是通過微生物的作用去除污染物，該技術可廣泛應用于

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

C.活性炭能有效吸附空氣，提高電池的工作效率

D.該電池的正極反應式為0+4e-3+2壓0==401

【答案】D

【解析】根據(jù)圖示，活性炭電極通入空氣，所以活性炭電極是正極，電流從活性炭電極經工

作站流向碳纖維布電極，故A正確；電池負極失電子發(fā)生氧化反應，故B正確；活性炭的表

面積大，能有效吸附空氣，提高電池的工作效率，故C正確；微生物燃料電池含有質子交換

膜燃，該電池的正極反應式為

02+4e」+4H+==2H2,故D錯誤。

3.某新型電池，以NaBH&（B的化合價為+3價）和上。?作原料，負極材料采用Pt,正極材

料采用MnO?（既作電極材料又對該極的電極反應具有催化作用），該電池可用作衛(wèi)星、深水

勘探等無空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說法不F砸的是

A.每消耗3moiH2O2,轉移6moie

B.電池工作時Na,從b極區(qū)移向a極區(qū)

C.a極上的電極反應式為：BHJ+80I-8e-B(V+6H20

D.b極材料是MiA,該電池總反應方程式：NaBH4+4H202===NaB02+6H20

【答案】B

【解析】試題分析：由圖中信息可知，NaBIL是還原劑，其在負極上被氧化為BCV,電極反應式為

BH4--80H--8e'=BO;--6H;0,H：0：是氧化劑，其在正極上被還原為OK,電極反應式為

4H;O;-8e=SOH',該電池總反應方程式為NaBTL-4H。=NaBO「6比0。所以電極a是負極、電極b

是正極。A.每消耗3moi比。=，。元素的化合價從-1降到-2,故轉移6moie,A正確；B.電池工作時Na-

從負極區(qū)移向正極區(qū)，B不正確；C.a極上的電極反應式為3H/-80H-8e=BO「-6H9,C正確；D.b

極材料是MnO「該電池總反應方程式為、出出-411：0：===\330：-6比0,D正確。本題選B。

4.新型液氨燃料電池示意圖如圖，下列有關說法不正確的是

A.該裝置將化學能轉化為電能

B.氨氣在電極1上發(fā)生氧化反應

C.電子由電極2經負栽流向電極1

D.電極2的反應式為：O2+4/+2H?0=40萬

【答案】C

【解析】A.該裝置是原電池，將化學能轉化為電能，A正確；B.氨氣失去電子，在電極1

上發(fā)生氧化反應，B正確；C.電極1是負極，電極2是正極，電子由電極1經負栽流向電

極2,C錯誤；D.氧氣在正極得到電子，則電極2的反應式為：0z+4e-+2HQ=40fT,D正確，

答案選C。

5.NO?是大氣的主要污染物之一，某研究小組設計如圖所示的裝置對NOe進行回收利用，裝置

中a、b均為多孔石墨電極。下列說法不正確的是

A.a為電池的負極，發(fā)生氧化反應

B.一段時間后，b極附近HNOs濃度減小

C.電池總反應為4N02+02+2H=0=4HN03

D.電子流向:a電極f用電器fb電極一溶液一a電極

【答案】D

【解析】A.由裝置圖可知，在a電極上，NO:失電子生成HXO“N元素化合價升高發(fā)生氧化反應，a為電

池的負極，故A正確；B.b電極上發(fā)生的電極反應式為：O:+4H-+4e-=2H;O,由反應式可知，b極消耗

氫離子，所以b極附近HNO：的濃度減小，故B正確；C.由裝署圖可知，該電池的總反應為

4NO;-O;-2H;0-4HNO；,故C正確；D電子從負極流向正極，但不會經過電解質溶液，故D錯誤；

答案選D。

6.第三代混合動力車目前一般使用鎂氫電池(M表示儲氫合金；汽車在剎車或下坡時，電池

處于充電狀態(tài))。銀氫電池充放電原理的示意圖如下：

其總反應式為H1+2NIOOH充電2Ni(OHh。根據(jù)所給信息判斷，下列說法錯誤的是

A.混合動力汽車上坡或加速時，乙電極的電極反應式為：NiOOH+H2O+e==Ni(0H)2+0H-

B.混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OH一向甲電極移動

C.混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶液的pH減小

D.混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：甲電極一發(fā)動機一乙電極

【答案】C

【解析】汽車在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)，則混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)。充

電相當于電解池，放電相當于原電池。A和B相當于原電池，原電池中負極失去電子，經導線傳遞到正極,

所以溶液中的陽離子向正極移動，則陰離子向負極移動。根據(jù)題意可知氫氣是負極，即甲是負極，乙是正

極，A、混合動力汽車上坡或加速時，乙電極為正極，電極反應式為：NiOOH-H;O-e-==Ni(OH);-OH-,符

合圖示中的轉化，故A正確；

B、混合動力汽車上坡或加速時，電解液中OH一向負極移動，即向甲電極移動，故B正確；

C和D相當于電解池。此時甲是陰極，乙是陽極，電極反應式分別為2H20+2鼠=七+201、

2Ni(OH)2+20H「一2e「=2NiOOH+2H/0；C、混合動力汽車下坡或剎車時，甲電極周圍溶

液的pH增大，故C錯誤；D、混合動力汽車下坡或剎車時，電流的方向為：陰極到陽極，即

為：甲電極一發(fā)動機一乙電極，故D正確；故選C。

7.微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，下圖是利用一種微生物

將廢水中的尿素［CO(NHJJ轉化為對環(huán)境無害物質的裝置。下列敘述錯誤的是()

A.M電極有COz和Nz生成

B.酎透過質子交換膜由左向右移動

C.微生物促進了反應中電子的轉移

D.N電極反應式為02+2H2。+41===40『

【答案】D

【解析】因為是質子交換膜，因此反應的環(huán)境是酸性，有0：的一邊是正極反應區(qū)，即O;+4H-+4e-

==2H。由題意尿素［CO（NH=”|轉化為對環(huán)境無害物質知，'I極反應為CO（NH久+H：0—6e--COJ+

'T+6H-,H-應該透過質子交換膜由左向右移動；在微生物的作用下，此裝置構成原電池，加速了反應的

進行，促進了反應中電子的轉移。A、B、C正確，D錯誤。

8.一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，電池反應的化學方程式為：

CH3CH20H+02=CH3C00H+H20.下列有關說法不正確的是（）

A.檢測時，電解質溶液中的『向正極移動

B.若有0.4mol電子轉移，則消耗2.24L氧氣

C.正極上發(fā)生還原反應，負極上發(fā)生氧化反應

+

D.負極上的反應為：CH3CH2OH-4e+H20=CH3C00H+4H

【答案】B

【解析】分析：本題給出酸性燃料電池的電池反應方程式CH3cHzOH+OzXLCOOH+HzO,以此分

析。

詳解：A項，正極電極反應式為02+4e-+4H+=2H20,消耗H\因此H*向正極移動，故A項正確；

B項，每消耗0.Imol轉移電子0.4moL0.ImolO2在標準狀況下的體積為2.24L,故B項

錯誤；

C項，在正極得電子，發(fā)生還原反應，CH3cH20H在負極失電子，發(fā)生氧化反應，故C項正

確；

D項，CH3cH20H在負極失電子與上0反應生成OfcCOOH與H’,電極反應式為CH3cH20H-4e「+W0

=CH3C00H+4H\故D項正確。本題正確答案選B。

9.如圖為一種微生物燃料電池結構示意圖，關于該電池敘述正確的是（）

A,正極反應式為+4〃'+2c==='+Zllfi

B.微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應

C.放電過程中，從正極區(qū)移向負極區(qū)

D.若用該電池給鉛蓄電池充電，MnOz電極質量減少8.7g,則鉛蓄電池負極增重9.6g

【答案】C

【解析】分析：形成原電池時:微生物所在電極區(qū)發(fā)生氧化反應，C￡H9)n被氧化生成水和二氧化碳,MnO：

被還原生成Yn二為原電池的正極,放電時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，以此解答。

詳解A'lnO二被還原生成Zn;為原電池的正極電極方程式為MnO：+4H++2e-===MM++2H:O，所

以A選項是正確的；B.微生物所在電極區(qū)發(fā)生氧化反應，C￡H：O)n被氧化生成水和二氧化碳，故B錯誤；

C.原電池工作時:陽離子向正極移動，故C錯誤；D.給鉛蓄電池充電陰極發(fā)生PbSO4-2e=Pb-SO?-,電極質量

減小，故D錯誤。因此，本題A選項是正確的。

10.微型直接甲醇燃料電池能量密度高，可應用于各類便攜式電子產品，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.當電路中通過3moie一時，內電路中有3moiH,透過質子交換膜

D.電池工作時，H+向陰極催化層遷移

【答案】B

【解析】交換膜為質子交換膜，所以電解質溶液呈酸性，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，負極反應式為CH30H(1)+H20(1)

+

-6e-=C02(g)t+6H,正極反應式為5+4/+4H+=2壓0,陽離子向正極移動。

A、多孔擴散層可起到傳導電子的作用，H+陽離子向正極移動，故A正確；B.單位質量的甲

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，故B錯誤；C.負極反

+

應式為CH30H(1)+H20(1)-6e~=C02(g)t+6H,當電路中通過3moie'時，內電路中有

3molH+透過質子交換膜，故C正確；D.電池工作時，H+向陰極催化層遷移，進入正極區(qū)，

故D正確；故選B。

PdOj-CuCh

11.乙烯直接氧化法制乙醛的總反應方程式為2cH產CH2+O2----------*2CH3CH0?現(xiàn)有人將

該反應設計成如圖所示的燃料電池，下列有關說法正確的

A.a為負極，發(fā)生還原反應

B.電子移動方向：電極a-磷酸溶液一電極b

C.放電時，電路中每轉移0.4mol電子，溶液中就有0.4molH.向負極遷移

+

D.該電池負極反應式為CH2=CH2+H20-2e-=CH3CH0+2H

【答案】D

【解析】根據(jù)電池反應式知，該反應中o元素化合價由。價變?yōu)?2價而發(fā)生還原反應，所以通入氧氣的b

電極是正極、通入乙烯的a電極是負極。A.a為負極，發(fā)生氧化反應，選項A錯誤；B.放電時，電子從負

極沿導線流向正極，通入乙烯的電極a是負極、通入氧化劑的電極b是正極，電子移動方向：電極a—負載

一電極b,選項B錯誤；C.原電池中陽離子向正極移動，所以放電時，電路中每轉移CUmol電子，溶液中

就有0.4moiH-向正極遷移，選項C錯誤；D.負極發(fā)生氧化反應，所以負極電極方程式為

CH;=CH2-2e-H;O=CH;CHO-2H-,選項D正確。答案選D。

12.一種新型熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是()

A.催化重整中CH4+H20=3H2+C0,1molCH,參加反應轉移2mol電子

B.電極A上山參與的電極反應為：H2+20H-2e=2H20

C.電池工作時，C(V「向電極B移動

D.電極B上的電極反應：02+20)2+43=2C0產

【答案】D

【解析】試題分析：由圖可知，該裝置為原電池，電池反應為一氧化碳、氫氣分別與氧氣反

應生成二氧化碳和水。A電極為負極、B電極為正極，A.催化重整中CH4+H20=3H2+C0,碳元

素的化合價從-4升高到+2,升高了6價，所以1molCHa參加反應轉移6mol電子，A不正

確；B.電極A上不參與的電極反應為：H2+C03"-2e=H20+C02,B不正確；C.電池工作時，

陰離子向負極定向移動，所以C(V「向電極A移動，C不正確；D.電極B上的電極反應為

-2

02+2C02+4e=2C03\D正確。本題選D。

13.《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

B.電解質溶液中H*由A極流向B極

C.電極B的電極反應為：02+2e-+H*=H0J

D.外電路中通過6moi電子，生成CO2的體積為22.4L

【答案】D

【解析】甲酉亨失去電子轉化為二氧化碳，因此電極A是負極，發(fā)生氧化反應，A正確；電解質溶液中H-向

正極移動，即由電極A流向B極,B正確;電極3是正極，得電子發(fā)生還原反應，電極反應為:O「2e--H-=HO「

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；正確選項D。

14.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)中使用釘(Ru)基催化劑從甲酸中產生氫氣；乙(PEMFC)是以NaOH為電解質的

氫氧燃料電池。裝置的原理示意圖如圖。下列有關說法錯誤的是（）

A.該燃料電池使用的甲酸比氫氣更易儲存和運輸

+

B.Y室的電極反應式：02+4H+4e=2H20

C.X室為負極室，Y室為正極室

D.甲中消耗lmol甲酸，乙中轉移2moi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，電極反應式

-

02+4e+2H20=40H,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

解產生二氧化碳和氫氣，HC00H=C02t+H2t；反應轉移電子2mol電子，因此甲中消耗lmol

甲酸，乙中轉移2mol電子，D正確；正確選項B。

15.液體燃料電池相對于氣體燃料電池具有體積小,無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以朋（N曲）

為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，壓SOi作為電解質。下列

關于該燃料電池的敘述正確的是（）

A.電流從左側電極經過負載后流向右側電極

+

B.該燃料電池正極發(fā)生的電極反應式為N2H廠43一N2t+4H

C.利用該燃料電池工業(yè)上可以電解熔融MgCL制備Mg

D.該燃料電池持續(xù)放電時，右側電池區(qū)中因電極反應消耗『故cOO逐漸減小

【答案】C

【解析】A.由題中信息可知，通入掰的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，所以電流從右側電極經過負

載后流向左側電極，A不正確；B.該燃料電池負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為2口-4三一=5丁711-,正

極發(fā)生還原反應，B不正確；C.利用該燃料電池工業(yè)上可以電解熔融MgCk制備Mg,理論上是可行的，

C正確；D.該燃料電池持續(xù)放電時，右側電池區(qū)中電極反應消耗H-,同時有等量H-的從左側經質子交換

膜遷移到右側，由于電極反應生成水，硫酸的濃度變小，所以ciH-〕逐漸減小，D不正確。本題選C。

16.使用新型電極材料，以N?、為電極反應物，以溶有M的稀鹽酸為電解質溶液，制成新

型燃料電池，裝置如圖所示。下列說法正確的是

A.通入上的一極為正極

B.放電時向左移動，生成的物質M是NH4cl

C.通入的電極反成為:Nz+6H+-6e=2NH3

D.放電過程右邊區(qū)域溶液pH逐漸增大

【答案】B

【解析】負極是氫氣失電子生成氫離子，則通入壓的一極為負極，A錯誤；根據(jù)負極電極反

應為：

IL,一211,，正極電極反應、？SH，,總反應式為

N_,+3H?+2H+=2NHJ,則左邊為正極，H+向正極即左移動，M為

ZH-U1,B正確；氮氣被還原生成NH?,電極反應式為

N，2+6e+8H+=2NHJ,c錯誤；反應過程中右邊區(qū)域溶液氫氣失電子生

成氫離子，電極反應式為H?2c=2H]pH逐漸減小，D錯誤；正確選項B。

17.2016年，《Nature》期刊報道一例CH3OH-O2在聚合物催化下的原電池，其工作示意圖如

下。下列說法正確的是

A.電極B的電極反應為：02+2e-+H+=H0JB.電解質溶液中由電極B流向A極

C.電極A是負極，發(fā)生還原反應D.外電路中通過3mol電子，生成CCML2L

【答案】A

t解析】原電池工作時，CHQH在負極上失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳和水，則A為負極，正極B上

為氧氣得電子生成HO;-oA.B為正極，正極為氧氣得電子生成HO：-,反應為OrH--2e-=HOi,故A正確;

B.原電池工作時，陽離子向正極移動，H-向電極3移動，故3錯誤；C.A為負極，負極上CHQH被氧

化生成二氧化碳和水，故C錯誤；D.未告知氣體所處狀態(tài)，無法計算氣體的體積，故D錯誤；故選A。

18.液氨-液氧燃料電池曾用于驅動潛艇,其示意圖如圖所示,下列有關說法不正確的是

A.電極2是正極，發(fā)生還原反應

B.電池工作時,Na,向電極1移動

C.電流由電極2經外電路流向電極1

D.電極1發(fā)生的電極反應為:2NH3+60H--6e=Nzt+6H20

【答案】B

【解析】A、根據(jù)裝置圖所示的物質關系分析可得，由N玨生成、時化合價升高，失去電子，所以電極1

為負極，發(fā)生氧化反應，電極2為正極，發(fā)生還原反應，所以A正確；B、在電池內部的電解質溶液中，陽

離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以Na-應向電極2移動，故3錯誤；C、電流是由正極流向負極，

故C正確；D、0H?向負極移動，所以電極1(負極)的反應式為2NH3-6OH、6e-=NT-6H：0,故D正確。

本題正確答案為B?

19.2016年，美國研究小組開發(fā)出一種以糖為能源，可循環(huán)使用的環(huán)保電池裝置。其工作

原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A.葡萄糖在電池負極發(fā)生反應

B.裝置所示原理可以在強堿性條件下進行

C.裝置正極電極反應式為：02+4e-+4H+=2比0

D.裝置工作時，每消耗180g葡萄糖，將有2moi質子通過交換膜

【答案】B

【解析】A、該電池的總反應可以描述為：葡萄糖+。2-葡萄糖酸內酯+HQ,因此反應過程中

葡萄糖被氧化，在原電池的負極參加反應，A正確。B、葡萄糖轉變成葡萄糖酸內酯的過程

需要“附帶酶的電極介質”，而酶在強堿條件下會發(fā)生變性而失去活性，所以不宜在強酸、

強堿等條件下進行，B錯誤。C、電池正負極間以質子交換膜分隔開，所以兩極反應與質子

(H+)有關，因此正極小反應生成員0的反應原理為：

HOCH.'AP

HCTAOH

02+4e-+4H*=2壓0,C正確。D、葡萄糖酸內酯結構是OH,負極反應為：

180g

---------Imol

+

C6Hi2O6-2e=C6HioO6+2H,180g葡萄糖為180gmol',則反應轉移電子2mol,D正確。

所以錯誤答案選B。

20.下圖為“甲醇燃料電池”的工作原理示意圖，下列有關說法正確的是

A.該燃料電池工作過程中電流方向從a極流向b極

B.該燃料電池工作時電路中通過Imol電子，消耗的的體積為5.6L

+

C.Pt(a)電極的反應式為CH30H-6e>H20=C02t+6H

D.該燃料電池工作時由b極室向a極室移動，電解質溶液的PH增大

【答案】C

【解析】Ab電極通入氧氣，b電極是正極，a電極是負極，該燃料電池工作過程中電流方向從b極流向a

極，A錯誤；B.Imoi氧氣得到4moi電子，該燃料電池工作時電路中通過Imo：電子，消耗的6的物質的

量是0.25mol,其體積不一定為5.6L,B錯誤；C."a)電極是甲酯發(fā)生失去電子的氧化反應，由于電解質溶

液顯酸性，則負極的反應式為CH；0H-6e-H;0=CO:T_6H-,C正確；D.原電池中陽離子向正極移動，該

燃料電池工作時中由a極室向b極室移動，D錯誤。答案選C?

21.某化學小組擬設計微生物燃料電池將污水中的乙二胺［H2N(CH2)2NH2］氧化成環(huán)境友好的物

質，工作原理如圖所示(a、b均為石墨電極)。下列分析正確的是)

A.電子流動方向為a—導線一b

B.H,經質子交換膜由右向左移動

C.放電一段時間b極附近pH不變

+

D.a電極發(fā)生反應：H2N(CH2)2NH2+16e>4H20==2C02t+N2t+16H

【答案】A

【解析】KNCH6NH：在a電極上失電子發(fā)生氧化反應，生成氮氣、二氧化碳和水，則a為負極，電極反

應式為H;N(CH2)：NH;-4H;O-16e-=2CO；T-N；T-l6H-,氧氣在正極b上得電子發(fā)生還原反應，電極反應式

為：O;-4e--4H-=2H;O,電子由負極經導線流向正極，陽離子向正極移動。A.由上述分析可知，a是負極，

b是正極，所以電子流動方向為a—導線一b,故A正確；B.a是負極'b是正極，H■■經質子交換膜由左向右

移動，故B錯誤；Cb的電極反應式為：O:-4e--4H-=2H：O,所以b極附近溶滿的pH增大，故C錯誤；

D.RNCH6NR在負極a上失電子發(fā)生氧化反應，生成氮;氣、二氧化碳和水，電極反應式為

H2N(CH;);NH2-4H:O-16e-=2CO21-N：T-l6H-,故D錯誤；答案選A。

22.十九大報告中提出要“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要求更高。二

氧化硫一空氣質子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結合，原理如圖所

示。下列說法正確的是

A.該電池放電時質子從Pt2電極經過內電路流到Ptl電極

-+

B.Ptl電極附近發(fā)生的反應為：SO2+2H2O-2e=H2SO4+2H

C.Pt2電極附近發(fā)生的反應為0z+4e「+2H2=40『

D.相同條件下，放電過程中消耗的SO?和&的體積比為2：1

【答案】D

【解析】放電時為原電池，質子向正極移動，Ptl電極為負極，則該電池放電時質子從Ptl

電極移向Pt2電極，A錯誤；Ptl電極為負極，發(fā)生氧化反應，SOz被氧化為硫酸，極反應為

+

S02+2H20-2e-=S0%+4H,硫酸應當拆為離子形式，B錯誤；酸性條件下，氧氣得電子生

2

成水，C錯誤；相同條件下，放電過程中：負極發(fā)生氧化反應：2S02+4H20-4e-=2S0-4+

8H+,正極發(fā)生還原反應：02+4屋+4H+=2HzO,根據(jù)轉移電子數(shù)相等規(guī)律可知：放電過程

中消耗的SO?和奧的體積比為2：1,D正確；正確選項D。

23.二甲醛(CHsOCHs)燃料電池的工作原理如右圖，有關敘述正確的是

A.該裝置能實現(xiàn)化學能100%轉化為電能

B.電子移動方向為：a極一b極一質子交換膜一a極

+

C.a電極的電極反應式為：CH3OCH3+3H2O=2CO2+1212H

D.當b電極消耗22.4L02時，質子交換膜有4monT通過

【答案】C

t解析】燃料電池中通入燃料的一極為負極，負極上二甲醛失電子生成二氧化碳和氫離子，則負極的電極

反應式為：CH5OCH；-3H;O-12e-=2CO;-12H-,通入氧氣的一極為正極，即B電極為正極；溶液中陽離子

向正極移動，即H-從A移向B；

A、能量的轉化率很難達到100。。，該裝置不能實現(xiàn)化學能100。。轉化為電能，故A錯誤；B、電子不在溶液

中移動，故B錯誤；C、燃料電池中通入燃料的一極為負極，負極上二甲酎失電子生成二氧化碳和氫離子，

則負極的電極反應式為：CH:OCHs-3H;O-12e-=2CO:-12H-,故C正確；D、當b電極消耗22.41。時，沒

有強調氣體為標準狀況，故D錯誤；故選C。

14.微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池

的工作原理如圖所示，下列說法正確的是

A.時在硫氧化菌作用下轉化為SO廣的反應為:HS-+4H20-8e-==S0?>9H+

B.電子從b流出，經外電路流向a

C.如果將反應物直接燃燒,能量的利用率不會變化

D.若該電池電路中有0.4mol電子發(fā)生轉移，則有0.5molH,通過質子交換膜

【答案】A

【解析】由圖可知硫酸鹽還原菌可以將有機物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以將硫氫根離子氧化成硫酸

根離子，所以兩種細菌存在，就會循環(huán)把有機物氧化成co：放出電子，負極上HS-在硫氧化菌作用下轉化

為SOJ,失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式是HS-4H：O-8e=SO；-9H-;正極上是氧氣得電子的還原反應:

4H--0;-4e=2H;OoA、負極上HS-在硫氧化菌作用下轉化為SO?-,失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式是

HS7H=O-8e-=SO戶-9H-,選項A正確；

B、b是電池的正極，a是負極，電子從a流出，經外電路流向b,選項B錯誤；C、如果將反應物直接燃燒:

部分能量轉化為光能或熱能等，能量的利用率發(fā)生變化，選項C錯誤；D、根據(jù)電子守恒，若該電池有0.4mol

電子轉移，有OdmoIHil過質子交換膜，選項D錯誤。答案選A。

25.種既能提供電能又能固氮的新型氫氮燃料電池的工作原理如圖所示，其中電解質溶液

為溶有化合物A的稀鹽酸。下列有關表述錯誤的是（）

-++

A.通入N2的電極發(fā)生的電極反應式為N2+6e+8H=2NH4

B.該裝置能將化學能轉化為電能，化合物A為NH4cl

C.電子從通入N?的電極流出，經過用電器流向通入壓的電極

D.反應過程中電解質溶液的pH會變大，故需要通入氯化氫氣體

【答案】C

【解析】A.該電池的本質是合成氨反應，所以正極是氮氣發(fā)生還原反應，電極反應式為

++

N2+6e>8H=2NHi,選項A正確；B.該電池是N?和壓反應生成NHs,再與氯化氫結合生成氯

化錢，所以A是NH￡L選項B正確；C.該裝置是原電池裝置，電子由負極通過外電路流向

正極，即由通入氫氣的電極沿外電路流向通入氮氣的電極，選項C錯誤；D.反應過程中，H

+不斷消耗導致pH值變大，需要通入氯化氫氣體，選項D正確。答案選C。

26.一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖所示，圖中含酚廢水中有機物可用

C6H50H表示，左、中、右室間分別以離子交換膜分隔。下列說法不正確的是

A.右室電極為該電池的正極

-+

B.左室電極反應式可表示為：CeHsOH-28e+llH20=6C02t+28H

C.右室電極附近溶液的pH減小

D.工作時左側離子交換膜為陰離子交換膜，右側離子交換膜為陽離子交換膜

【答案】C

【解析】A.右室電極生成還原產物，發(fā)生還原反應，為該電池的正極，故A正確；B.左室電極作負極而

發(fā)生氧化反應，反應式可表示為：C5H;OH-28e-llH:O=6CO：T-28H-,故B正確；C.右室電極反應為

2NOr-10e-12H-=N；T-6H;O,右室電極附近溶液的pH增大，故C不正確；D.工作時，陰離子移向陽極，

陽離子移向陰極，所以左側離子交換膜為陰離子交換膜，右側離子交換膜為陽離子交換膜，故D正確。故

選Co

27.一種堿性“二甲醛(CH30cH3)燃料電池”具有啟動快、能量密度高、效率高等優(yōu)點，其電

2

池總反應為：CH30CH3+302+40H=2C03>5H20,下列說法不正確的是

A.電池正極可用多孔碳材料制成

2-+

B.電池負極發(fā)生的反應為：CH3OCH3-12e>3H20==2C03+12H

C.理論上，Imol二甲醛放電量是Imol甲醇放電量的2倍

D.電池工作時，0萬向電池負極遷移

【答案】B

【解析】A、多孔碳是碳單質，是一種具有不同孔結構的碳素材料，可用作氫氧燃料電池的

電極材料，選項A正確；B、根據(jù)電池總反應式可知電解質溶液呈堿性，負極電極反應為

2-

CH30cH3-12e「+12OH=2C03+6H20,選項B不正確;C、每Imol的二甲醛(CH30cH3)燃燒會轉

移電子的物質的量為12mol；Imol的甲醇反應會轉移電子6mol,故做為燃料電池理論上，

Imol二甲醛放電量是Imol甲醇放電量的2倍，選項C正確；D、電池工作時，陰離子向電

池的負極遷移，即向電池負極遷移，選項D正確。答案選B。

28.甲醇是重要的化工原料和燃料。將CO2與含少量C0的不混合，在恒容密閉容器中發(fā)生

反應：C02(g)+3H2(g)0cH30H(g)+HzO(g),圖1是在兩種投料比［c(COz)/c(壓+CO)］分別為1:4

和1:6時，CO?平衡轉化率隨溫度變化的曲線，圖2是生成的甲醇/過氧化氫燃料電池的工

作原理示意圖：

下列有關說法正確的是()

A.圖2中電極M上發(fā)生還原反應

B.圖2中電極N的反應式：H202+2e+2H=2H20

C.圖1中b點對應的平衡常數(shù)K值大于c點

D.圖1中a點對應的壓的轉化率等于30%

【答案】B

【解析】A.圖2中H-的移動方向是逆時針方向，相反，電子的移動方向是順時針方向，所以電極M作負

極而發(fā)生氧化反應，故A錯誤;B.圖2中電極N作正極而發(fā)生還原反應，電極反應式:H;O;-2e--2H-=2H;O,

故B正確；C.圖1中CO：平衡轉化率隨溫度升高而減小，表明升溫平衡左移，該反應為放熱反應，所以b

點溫度較高，對應的平衡常數(shù)K值小于c點，故C錯誤；D.圖1中a點對應H：和CO的投料比不確定，

對應的H：的轉化率無從確定，故D錯誤。故選B。

29.通過加入適量乙酸鈉，設計成微生物電池可以將廢水中的氯苯轉化為苯而除去，其原理

如圖所示。下列敘述正確的是

A.b極為正極，發(fā)生還原反應

B.一段時間后b極區(qū)電解液的pH減小

C.H，由a極穿過質子交換膜到達b極

D.a極的電極反應式為、7-e=Cl+\)

【答案】B

【解析】原電池工作時，正極上發(fā)生得電子的還原反應即：~-2e-H-=Cl-^,則a為正極，b為

負極，反應式為：CH:COO-8e-2H;0=2CO:-7H-oA.正極上發(fā)生得電子的還原反應即：

-2e-H-=Cl-^,則a為正極，發(fā)生還原反應，故A錯誤；B.由電極方程式可知當轉移8moi電

子時，正極消耗4molH-,負極生成7moi則處理后的廢水pH降低，故B正確：C.b為負極，反應式

為：CH；COO--8e-2H;O=2CO;-7H-,由示意圖可知，質子從b極移向a極，故C錯誤；D.a為正極，發(fā)生

還原反應，電極反應式為0-2e-H-=Ci--,,故D錯誤；故選B。

30.氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取和儲存是氫能源利用領域的研究熱點。

(1)H￡熱分解制氫的原理:2H2s(g)=2Hz(g)+S2(g)AH=169.8kj/mol,分解時常向反

應器中通入一定比例空氣，使部分壓S燃燒，其目的是；燃燒生成的SO?與H2s進一

步反應，硫元素轉化為S2,寫出反應的化學方程式:。

(2)氨硼烷(NH3BH3)是儲氫量最高的材料之一，其受熱時固體殘留率隨溫度的變化如圖甲

所示。氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖乙所示。

①110℃時殘留固體的化學式為。

②氨硼烷電池工作時負極的電極反應式為o

(3)十氫蔡(口此8)是具有高儲氫密度的氫能載體，經歷“。此8-&此2-口曲”的脫氫過程釋

放氫氣。己知：

C1OH1S(1)^=^C10H12(l)+3H2(g)△Hi

CioHi2(l)CIOH8(1)+2H2(g)AH2

溫度335℃、高壓下，在恒容密閉反應器中進行液態(tài)十氫蔡(LOOmol)催化脫氫實驗，測

得口此2和的物質的量m和窕隨時間的變化關系如圖丙所示。圖丁表示催化劑對反應

活化能的影響。

①△Hi—△W(選填“>"、"="或)o

②8h時，反應體系內氫氣的物質的量為mol(忽略其他副反應)。

③ni顯著低于112可能的原因是0

【答案】為熱分解反應提供熱量4H2S+2S02==4H20+3S2BH2NH2或(BH2NH2)

-+-+

NH3BH3-6e+2H20=NH4+B02+6H>1.951反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低

了反應2的活化能，反應生成的CM?很快轉變成3曲，故m顯著低于m

【解析】3)使部分硫化氫燃燒，放出熱量，為硫化氫熟分解反應提供熱量，二氧化硫與硫化氫進一步反

應，生成物在常溫下均非氣體，二者反應生成S：與H：O,反應的化學方程式：4H;S+2SO;=4H;O+3S:,

答案為：為H3熱分解反應提供熱量'4H;S+2SO:=4H;O+3S;

(2)①110七時分析固體殘留率隨溫度的變化圖可知，M(A)=M(NH：BH3)X93.55%=31X93.55°O=29,故A

為BHRH：或②氨硼烷在原電池的負極失電子生成NH.BO：,電極反應式為-6e.+

-

2H;O===NH4-+BO：+6H,答案為：①或由

--

②6e+2H：O===NHT+BO;+6H

(3)①由圖丁可知AHi和A壓都是吸熱反應，且AHi的活化能高于AH?的活化能，所以

△HDAHz②①溫度335℃,在8h時，十氫蔡為1.00mol,測得3此2和口曲的產率Xi=0.027,

x2=0.374,即生成CioHi?和。曲的物質的量分別為0.027mol,0.374mol,設反應的3MB的物

質的量為a,反應C10H12的物質的量為b,根據(jù)反應，

CioHis(l)=^^CioHi2(l)+3H2(g)

113

aa3a

C1OH12(1)CIOH8(1)+2H2(g),

112

bb2b

則a-b=O.027,b=0.374,則a=0.401,因此生成的氫氣的物質的量分數(shù)為

3a+2b=3X0.401+2X0.374=1.951,則氫氣的量為1.951mo1。③反應2的活化能比反應1小，

相同溫度下反應2更快，所以相同時間內，生成的四氫蔡大部分都轉化為蔡，故m顯著低

于止,故答案為：反應2的活化能比反應1小，相同溫度下反應2更快，所以相同時間內，

生成的四氫蔡大部分都轉化為蔡，故m顯著低于比；答案為：①〉②1.951③反應2的活化

能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C/，艮快轉變成CK1H8,

故m顯著低于n2.

31.NH3是一種重要的化工原料。

(1)不同溫度、壓強下.合成該平衡體系NH,的物質的量分數(shù)如圖(Nz和員的起始物質的量之

比為1⑶。

①分析圖中數(shù)據(jù)，升高溫度，該反應的平衡常數(shù)K值__(填“增大”“減小”或“不變”)。

②如果開始時向密閉容器中投入LOmolNz和3.0molHz,則在500℃、3X10Ta條件下達到

平衡時N2的平衡轉化率=o(保留兩位有效數(shù)字)

③液氨和水頗為相像，它能溶解多種無機及有機分子，其電離方程式可表示為2NH3―NHJ+

陽2一(某溫度下其離子積常數(shù)為ICT)。液氨中的pNH,與水中的pH相似，則該溫度下液氨的

pNH4=0

(2)以氨氣代替氫氣研發(fā)氨清潔燃料電池是當前科研的一個熱點。氨燃料電池使用的電解質

溶液是KOH溶液。該電池負極的電極反應式為。

(3)NH3也是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，用次氯酸鈉水解生成的次氯酸將水中的NH3

轉化為氮氣除去，其相關反應的熱化學方程式如下：

反應I:NH3(aq)+HC10(aq)=NH2C1(aq)+H20(1)AHi=akJ/mol；

反應II:NH2C1(aq)+HC10(aq)=NHC12(aq)+H20(l)AHz^kJ/mol；

反應HI:2NHCl2(aq)+H20(l)=N2(g)+HC10(aq)+3HCl(aq)△H3=ckJ/moL

①2NH3(aq)+3HC10(aq)==N2(g)+3HC1(aq)+3壓0(1)AH=kj/mol

②己知在水溶液中NH2C1較穩(wěn)定，NHCb不穩(wěn)定易轉化為氮氣。在其他條件不變的情況下，

n(NaCIO)

改變入對溶液中次氯酸鈉去氨氮效果與余氯(溶液中+1價氯元素的含量)的影響如圖

所示。a點之前溶液中發(fā)生的主要反應為(填序號)。

A.反應I、IIB.反應I

n(NaCIO)

③除氨氮過程中最佳的三麗丁值約為。

-

【答案】減小41%152NH3-6e+60H=N2+6H202a+2b+cB1.5

【解析】(1)考查化學平衡常數(shù)、轉化率的計算、pH的計算，①根據(jù)圖，隨著溫度的升高，的質量分

數(shù)減小，說明正反應方向是放熱反應，即升高溫度，平衡常數(shù)K；感小；②

：

N;+3H:!^2NHJ

起始：130

變化：x3x2x

平衡：l-x3-3x2x,500七、3xlQTa時NH：的質量分數(shù)為"26,即2x(l-x+3-3x+2x)=0.26,

解得x=0.41,即N；的轉化率為41。。；③根據(jù)水的離子積，cZL>ctNH/)=10-",且GIHO=c{NHC,

推出c(NH4+)=l(T%ol因此該溫度下pNH,=15；(2)考查電極反應式的書寫，因為是

清潔能源，因此NH3-N2,根據(jù)原電池的工作原理，NL在負極上參與反應，電解質為KOH溶

液，因此負極反應式為2NL—6r+60『=岫+6田0；(3)考查熱化學反應方程式的計算、化

學反應條件的選擇，①反應1X2+反應HX2+反應HI,得出：目標方程式的△H=(2a+

2b+c)kJ?mo]T；②a點之前，次氯酸的量少，氨氣的量多，因此發(fā)生反應I,故選項B正

確；③去除率較高，同時余氯量最少，圖像中符合的比值為1.5。

點睛：本題的難點是電極反應式的書寫，特別是產物的判斷，研發(fā)N出清潔燃料電池，即N%

轉化成Nz,NH3失去電子生成N2,有2NH3—6“一沖，電解質為堿性，在負極上OIT被消耗，

轉化成H20,因此負極反應式為2NH3-6e-+60H-=N2+6H20o

32.近年科學家提出“綠色自由”構想。把含有大量CO2的空氣吹入K2c溶液中，再把CO?

從溶液中提取出來，并使之與壓反應生成可再生能源甲醇。其工藝流程如下圖所示：

回答下列問題：

(1)進入分解池中主要物質是;在合成塔中，若足量的W與CO?反應，消耗4.4gC0”

生成氣態(tài)的壓0和CHOH,可放出5370J的熱量，寫出該反應的熱化學方程式o

(2)該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色”：①；②o

(3)一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入l.OmolCO?和3.0mol壓，在不同催化劑作用下，

相同時間內CO2的轉化率隨溫度變化如圖所示：

①催化劑效果最佳的是(填“催化劑I”.“催化劑n”，“催化劑ni”)。b點〃

(正)V(逆)(填“〉”,“<"，"=")o

②此反應在