高三化学每天练习20分钟——基于有机物、微生物、熔融盐等的燃料电池（有答案和详细解析）

这是一份高三化学每天练习20分钟——基于有机物、微生物、熔融盐等的燃料电池（有答案和详细解析），共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．甲醇(CH3OH)是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理示意图如下。下列说法正确的是( )
A．该装置将电能转化为化学能
B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
C．当电路中有1 ml电子转移时，有1 ml H＋移向a电极区
D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流
2．(2020·南昌模拟)一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是( )
A．a电极发生还原反应
B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室
C．b电极反应式为2NOeq \\al(－,3)＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极
3．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图。该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y。下列说法正确的是( )
A．若将该电池中的熔融NaNO3换成NaOH溶液，则不可能产生电流
B．电子从石墨Ⅱ电极流向石墨Ⅰ电极
C．石墨Ⅰ电极的电极反应式为NO2＋NOeq \\al(－,3)－e－===N2O5
D．NO2只有还原性没有氧化性
4．(2019·大连调研)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( )
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq \\al(2－,4)的反应是HS－＋4H2O－8e－===SOeq \\al(2－,4)＋9H＋
C．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0.4 ml电子发生转移，则有0.5 ml H＋通过质子交换膜
5．(2019·河北邢台质检)宇宙飞船配备的高效MCPC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾，已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋COeq \\al(2－,3)－2e－===CO2＋H2O，则下列推断中，正确的是( )
A．电池工作时，COeq \\al(2－,3)向负极移动
B．电池放电时，外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极
C．正极的电极反应：4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O
D．通氧气的电极为正极，发生氧化反应
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是( )
A．电池工作时，质子向电池的负极迁移
B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极
C．a极上发生的电极反应：C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
D．b极上发生的电极反应：4H＋＋O2＋4e－===2H2O
7．(2019·贵州贵阳模拟)化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，下列有关描述正确的是( )
A．电池工作时H＋移向负极
B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液
C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋
D．电池工作时，理论上每净化1 ml CO(NH2)2，消耗33.6 L O2
8．(2015·江苏，10改编)一种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．反应CH4＋H2Oeq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))3H2＋CO，每消耗1 ml CH4转移6 ml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，COeq \\al(2－,3)向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
三、非选择题
9．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。
(1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为____________(填名称)。
(2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为______________________________
______________________________________________________________________________，
使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是_________________________
______________________________________________________________________________。
(3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为______________________________，
通过质子交换膜的离子是____________。
(4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，COeq \\al(2－,3)向电极__________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为_______________________
______________________________________________________________________________。
10．[2018·天津，10(3)]O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：_____________________________________________________________。
电池的正极反应式：6O2＋6e－===6Oeq \\al(－,2)
6CO2＋6Oeq \\al(－,2)===3C2Oeq \\al(2－,4)＋6O2
反应过程中O2的作用是_________________________________________________________。
该电池的总反应式：_____________________________________________________________。
答案精析
1．B [该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；a电极是负极，发生的电极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋，故B正确；当电路中有1 ml电子转移时，有1 ml H＋移向正极区即b电极区，故C错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D错误。]
2．C [b极的硝酸根得到电子生成氮气，发生还原反应，是正极，A错误；燃料电池中阳离子向正极迁移，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，B错误；图中有质子交换膜，说明是酸性介质，硝酸根离子得到电子生成氮气，根据电荷守恒可知反应物中还有氢离子参与反应，C正确；电池工作时，电流从正极(b极)流向负极(a极)，D错误。]
3．C
4．B [b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq \\al(2－,4)，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SOeq \\al(2－,4)＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能或热能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 ml电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 ml H＋通过质子交换膜与0.1 ml氧气结合转化为水，D错误。]
5．A
6．CD [根据图示，a为负极，b为正极，电池工作时，质子向电池的正极迁移，A项错误；电子由负极a极沿导线流向正极b极，B项错误；b极上发生的电极反应为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，D项正确。]
7．C [A项，原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H＋移向正极，错误；B项，该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，错误；C项，负极上是CO(NH2)2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋，正确；D项，电池的总反应式：2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，每净化1 ml CO(NH2)2，消耗1.5 ml O2，则在标准状况下氧气为33.6 L，由于没说明是标准状况，所以氧气的体积不能求算，错误。]
8．AD [A项，eq \(C,\s\up6(－4))H4→eq \(C,\s\up6(＋2))O，则该反应中每消耗1 ml CH4转移6 ml电子，正确；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2＋CO＋2COeq \\al(2－,3)－4e－===H2O＋3CO2，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2COeq \\al(2－,3)，正确。]
9．(1)氧气
(2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2COeq \\al(2－,3)＋11H2O 空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH
(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O H＋
(4)a O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
10．Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)
催化剂 2Al＋6CO2===Al2(C2O4) 3