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高考化学 燃料电池 练习及答案

2020-01-21 来源:个人技术集锦
高考化学 燃料电池

1.“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能,下图是用固体氧化物作 “直接煤燃料电池”的电解质。有关说法正确的是

A. 电极b为电池的负极

B. 电池反应为:C + CO2 = 2CO

C. 电子由电极a沿导线流向b

D. 煤燃料电池比煤直接燃烧发电能量利用率低

2.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。该固体氧化物电解质的工作温度高达700 -900℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是

1

A. 电池内的O2-由电极乙移向电极甲

B. 电池总反应为N2H4+2O2= 2NO+2H2O

C. 当甲电极上有lmol N2H4消耗时,乙电极上有22.4LO2参与反应

D. 电池外电路的电子由电极乙移向电极甲

3.硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如下。该电池工作时的反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。下列说法正确的是

A. 电极a为电池负极

2

B. 反应过程中溶液的pH升高

C. 电池连续反应过程中,选择性透过膜采用阳离子选择性膜

D. VB2极的电极反应式为:2VB2 + 22OH−-22e−=V2O5+ 2B2O3+ 11H2O

4.以NaBH4和H2O2作原料的燃料电池,可用作空军通信卫星。电池负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如下图所示。下列说法错误的是 ..

A. 电池放电时Na+从a极区移向b极区

B. 电极b采用Pt/C,该极溶液的pH增大

C. 该电池a极的反应为BH4-+8OH--8e-===BO2-+6H2O

D. 电池总反应:BH4- + 4H2O2 === BO2- + 6H2O

5.科学家设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能又能固氮的新型电池,其装置如图所示,下列说法不正确的是

3

A. 电路中转移3mol电子时,有11.2LN2参加反应

B. A为NH4Cl

C. 该电池外电路中的电流从a电极流向b电极

D. b电汲为负极

6.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O.下列有关说法不正确的是( )

A. 检测时,电解质溶液中的H+向正极移动

B. 若有 0.4 mol电子转移,则消耗 2.24 L氧气

C. 正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应

D. 负极上的反应为:CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O═CH3COOH+4H+

7.乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为2CH2=CH2+O2现有人将该反应设计成如图所示的燃料电池,下列有关说法正确的

4

2CH3CHO。

A. a为负极,发生还原反应

B. 电子移动方向:电极a→磷酸溶液→电极b

C. 放电时,电路中每转移0.4mol电子,溶液中就有0.4molH+向负极迁移

D. 该电池负极反应式为CH2=CH2+H2O-2eˉ=CH3CHO+2H+

8.氢氧燃料电池已用于航天飞机,以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下:2H2+4OH--4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-。下列叙述不正确的是

A. 氢氧燃料电池能量转化率可达100%

B. 是一种不需要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置

C. 供电时的总反应为:2H2+O2=2H2O,产物为无污染的水,属于环境友好电池

D. 氧气在正极反生还原反应

5

9.一种新型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. 催化重整中CH4+H2O=3H2+CO,1 mol CH4参加反应转移2 mol电子

B. 电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2O

C. 电池工作时,CO32-向电极B移动

D. 电极B上的电极反应:O2+2CO2+4e- =2CO32-

10.《Nature》期刊曾报道一例CH3OH-O2原电池,其工作示意图如下。下列说法不正确的是

6

A. 电极A是负极,发生氧化反应

B. 电解质溶液中H+由A极流向B极

C. 电极B 的电极反应为: O2+2e-+H+=HO2-

D. 外电路中通过6mol电子,生成CO2的体积为22.4L

11.熔融碳酸盐燃料电池(Molen Cathomale Fuel Cell)简称MCFC,具有高发电效率。工作原理示意图如图。下列说法正确的是

A. 电极M 为负极,K+、Na+移向M

B. 电池工作时,熔融盐中CO32-物质的量增大

C. A 为CO2,正极的电极反应为:O2+4e-+2CO2= 2CO32-

D. 若用MCFC给铅蓄电池充电,电极N接Pb极

12.下图是某碱性氢氧燃料电池的工作原理示意图,下列说法错误的是

7

A. 气体2 是氧气

B. C1 极为电源负极

C. 负极上的电极反应式为H2-2e- ==2H+

D. 装置中能量转化形式有:化学能→电能、电能→光能

13.液体燃料电池相对于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,H2SO4作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述正确的是 ( )

A. 电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极

B. 该燃料电池正极发生的电极反应式为N2H4-4e-

8

N2↑+4H+

C. 利用该燃料电池工业上可以电解熔融MgCl2 制备Mg

D. 该燃料电池持续放电时,右侧电池区中因电极反应消耗H+,故c(H+)逐渐减小

14.已知:2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ•mol-1,如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是

A. 电极a上发生的电极反应式为:H2S - 2e- = S+2H+

B. 电池工作时,电流从电极b经过负载流向电极a

C. 电路中每流过1 mol电子,电池内部释放158 kJ的热能

D. 每11.2 LH2S参与反应,有1 mol H+经固体电解质膜进入正极区

15.在固态金属氧化物燃料电解池中,以H2—CO混合气体为燃料,基本原理如右图所示。下列说法不正确的是

9

A. Y极是原电池的正极,发生还原反应

B. 负极的电极反应式是:H2-2eˉ+O2ˉ=H2O CO-2eˉ+O2ˉ= CO2

C. 总反应可表示为:H2+CO+O2 = H2O+CO2

D. 同温同压下两极消耗的气体的体积之比是1︰1

16.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如右图,有关叙述正确的是

A. 该装置能实现化学能100%转化为电能

B. 电子移动方向为:a极→b极→质子交换膜→a极

10

C. a电极的电极反应式为:CH3OCH3+3H2O=2CO2+12e-+12H+

D. 当b电极消耗22.4LO2时,质子交換膜有4moIH+通过

17.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3 和K2CO3 为电解质、以CH4为燃料,该电池的工作原理如下图所示,下列说法正确的是

A. 电极a为负极,发生氧化反应 B. CO32-向正极移动

C. 正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- D. 此电池在常温下也能工作

18.在固态金属氧化物燃料电池中,以H2-CO 混合气体为燃料,基本原理如图所示。下列说法不正确的是

A. X极是原电池的负极,发生氧化反应

11

B. 负极的电极反应式为H2+O2--2e-===H2O、C O + O 2--2e-===CO2

C. Y极每消耗16gO2,电路中有2mol电子通过

D. 同温同压下两极消耗的气体体积之比是1:1

19.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池,如图所示,a、b均为惰性电极。下列叙述错误的是

A. a电极是负极,该电极上发生氧化反应

B. b极反应是O2+2H2O-4e-=4OH-

C. 总反应方程式为2H2+O2=2H2O

D. 使用过程中电解质溶液的pH逐渐减小

20.甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,该燃料电池的电池反应式为:2CH3OH(l) + 3O2(g) → 2CO2 (g) + 4H2O(l),其工作原理示意图如图,下列说法正确的是( )

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A. 甲为电池的负极,发生还原反应

B. 负极的电极反应式为:CH3OH +H2O-6e-=CO2+6H+

C. b口通入的气体为O2

D. 用该电池进行电解水,当电路中转移0.2NA个电子时,生成2.24L氢气

21.肼(N2H4)-空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是()

A. 负极的电极反应式是N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑

B. 正极的电极反应式是O2+4H++4e-=2H2O

C. 溶液中阴离子向正极移动

D. 放电后电解质溶液的碱性增强

22.燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好,精度高,抗干扰性好等优点,是专门

13

为警察设计的一款执法的检测工具,如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪的示意图。下列说法错误的是( )

A. 该电池的负极反应式为:CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+

B. 当电路中有0.4mol电子转移时,消耗3.2gO2

C. 电池工作时H+从右向左通过质子交换膜

D. 微处理器通过检测电流大小可计算出被测气体中酒精的含量

23.酒精检测仪可帮助执法交警测试驾驶员饮酒的多少,其工作原理示意图如图所示。反应原理为:CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O,被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流,该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的是 ...

14

A. b为正极,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-

B. 电解质溶液中的H+移向b电极

C. 若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗2.24L氧气

D. 呼出气体中酒精含量越高,微处理器中通过的电流越大

24.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理见下图,下列说法正确的是

A. 正极电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32- B. CO32-向正极移动

C. 此电池在常温时也能工作 D. a为CH4,b为CO2

25.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:

15

NaBH4 +4H2O2=NaBO2 +6H2O,有关的说法不正确的是

A. 纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率

B. 放电过程中,Na+从B极区移向A极区

C. 电池负极的电极反应为:BH4 +8OH- - 8e一 =BO2-+6H2O

D. 在电池反应中,每消耗1L 1mol/L H2O2溶液,理论上流过电路中的电子为2 mol

1.C

2.A

3.D

4.B

5.A

6.B

16

7.D

8.A

9.D

10.D

11.C

12.C

13.C

14.B

15.D

16.C

17.A

18.D

19.B

17

20.B

21.A

22.C

23.A

24.A

25.B

18

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