2025版高考化学一轮总复习提升训练第六章化学反应与能量第二十一讲原电池和化学电源考点二常见化学电源微考点三燃料电池及分析

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B．干电池工作时，H＋向石墨电极移动
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 ml电子，负极质量减轻207 g
D．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
[解析] 氢氧燃料电池的正极是O2得电子发生还原反应，碱性条件下的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故A正确；干电池的石墨是正极，则电池工作时H＋向正极移动，即向石墨电极移动，故B正确；铅蓄电池工作过程中，负极上铅失电子，生成硫酸铅，且硫酸铅在负极上析出，硫酸铅是难溶物质，则负极质量应该增加而非减小，故C错误；干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故D正确。
2．(2021·山东卷，10)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( C )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
[解析] 放电过程为原电池，阳离子向正极移动，K＋均向正极移动，A错误；N2H4-O2燃料电池的产物为氮气和水，不消耗KOH，n(KOH)保持不变，其他两种燃料电池均消耗KOH，n(KOH)减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量分别为eq \f(m g,32 g·ml－1)×6、eq \f(m g,32 g·ml－1)×4、eq \f(m g,60 g·ml－1)×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，消耗1 ml O2时电路中通过4 ml电子，N2H4→N2～4e－，则负极消耗1 ml N2H4产生1 ml N2，在标准状况下的体积为22.4 L，D错误。
归纳拓展：
1 分析燃料电池类题目的思维模型
2 燃料电池中电极反应式及总反应式的书写
(1)负极反应式的书写[以碱性(KOH溶液)甲烷燃料电池为例]
(2)正极反应式的书写
①酸性介质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②碱性介质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)电池总反应式的书写
依据得失电子守恒配平两极反应式，然后将两极反应式相加可得电池总反应式。
【对点训练】
1．北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电池工作示意图如下。下列说法不正确的是( C )
A．电极a为电池的负极
B．电极b表面反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．电池工作过程中OH－向正极迁移
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
[解析] H2通入电极a，发生氧化反应，则电极a是负极，A正确；电极b为正极，O2在正极被还原，电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；燃料电池工作时，阴离子移向负极，则OH－向负极(电极a)迁移，C错误；氢氧燃料电池将化学能转化为电能，能源利用率较高，其能量转化率高于火力发电，D正确。
2．(2023·山西太原三模)某微生物燃料电池在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( B )
A．电极电势：aB．HS－在硫氧化菌作用下发生反应：HS－＋4H2O－8e－===SOeq \\al(2－,4)＋9H＋
C．若该电池外电路有0.4 ml电子转移，则有0.45 ml H＋迁移到b极
D．该燃料电池在高温下进行效率更高
[解析] 由图可知，b极为正极，发生还原反应，电极电势a3．直接煤—空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( A )
A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极的电极反应式为C＋2COeq \\al(2－,3)－4e－===3CO2↑
C．电极X为负极，O2－向X极迁移
D．直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
[解析] 题给燃料电池，Y为正极，反应式为O2＋4e－===2O2－；X是负极，反应式为C＋2COeq \\al(2－,3)－4e－===3CO2↑、CO2＋O2－===COeq \\al(2－,3)。由题图可知，电极X反应消耗O2－，电极Y上O2得电子生成O2－不断补充，氧化物电解质的量不会减少，A错误；该燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化学能转化为热能，再转化为电能，D正确。