近年高考真题与最新名校模拟试题分类汇编：燃料电池（附答案与全解全析）.doc

1、 近年高考真题与最新名校模拟试题分类汇编：燃料电池 1氢氧燃料电池，其电池总反应为 2H2O2=2H2O。下列说法不正确的是 A 可利用太阳能分解水制氢气 B 通入氧气一极为负极 C 酸性介质中，阴极反应为：O2 + 4H+ +4e- =2H2O D 可用酸、碱、熔融碳酸盐、固体电解质作为电解质 2 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 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 a C 如果将反应物直接燃烧,能量

2、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 3一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 CH4H2O3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子 B 电极 A 上 H2参与的电极反应为：H22OH 2e=2H 2O C 电池工作时，CO32向电极 A 移动，电子由 A 极经电解质流向 B 极 D 电极 B 上发生的电极反应为：O22CO24e =2CO 3 2 4向新型燃料电池的两极分别通入 CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了 Y2O3的 ZrO3固体，它在高温下能传 导

3、 O2-。图中滤纸用含有酚酞的氯化钠溶液浸泡过，c、d、e、f 均为惰性电极，工作后 e 极周围变红。下列叙述 正确的是（ ） A c 极为正极,A 处通入甲烷气体 B d 极的反应式为 O2+2H2O+4e- = 4OH- C 固体电解质中 O2-由 d 极向 c 极移动 D e 极上发生氧化反应，pH 增大 52017 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 Y2O3Na2O，O2 可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是 ( ) A 该分析仪工作时，电极 a 为正极 B 电极 a 的反应式为：C

4、H4 + 10OH 8e=CO 3 2+7H 2O C 当固体电解质中有 1 mol O2 通过时，电子转移 4mol D 该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量 6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 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+Cl 7新型电池的开发与使用在现代社会中已很普遍，一种水煤气燃料电池的能量转化率可达

5、 90%以上。下列说法 正确的是 A 总反应为 2CO+O2=2CO2 B 负极反应为 H2-2e=2H+、CO-2e+H2O=CO2+2H+ C 电路中通过 4 mol 电子，正极消耗 22.4 L(标准状况)空气 D 有机固体中的 H+在放电时向正极移动，造成正极 pH 减小 8一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应 为：2C2H6+7O2+8KOH4K2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是 A 负极反应为 14H2O+7O2+28e 28OH B 放电一段时间后，负极周围的酸性减弱 C 每消耗 1 mol C2H6， 则

6、电路上转移的电子为 14 mol D 放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变 9一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 B C 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：O2+ 4H + 4e2H 2O 10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

7、列说法正确的是 A 电极甲发生还原反应 B 电池内的 O2-由电极乙移向电极甲 C 电池总反应为 N2H4 +2O2= 2NO +2H2O D 当甲电极上有 lmol N2H4消耗时，乙电极上有 22.4L O2参与反应 11燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展，一种以联氨（N2H4）为燃料的环保电池工作 原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法正确的是 A M 极生成氮气且电极附近 pH 降低 B 负极上每消耗 1 mol N2H4，会有 2 molH+通过质子交换膜 C 正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- D 电极 M 是原电池的正极 12利用

8、反应 6NO28NH3 =7N212H2O 构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A 电子从右侧 B 电极经过负载后流向左侧 A 电极 B 当有 2.24 L NO2被处理时，转移电子数为 0.4NA C 电极 A 极反应式为 2NH36e = N 26H + D 为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 13 （1）以 CH3OH、O2、稀 H2SO4组成燃料电池，写出该电池正极的电极反应式：_。来源: 14 （1）利用 CO 与 H2可直接合成甲醇，下图是由“甲醇-空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，写出以 石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式_，利用该电池电解 1

9、L 05mol/L 的 CuSO4 溶液，当消耗 560mLO2（标准状况下）时，电解后溶液的 pH_（溶液电解前后体积的变化忽略不计） 。 15 将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。 下图是通过人工光合作用,以 CO2和 H2O 为原料制 备 HCOOH 和 O2的原理示意图。电极 a、b 表面发生的电极反应式分别为 a:_, b:_。 16(1)近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如右图所示: 电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过，电解质溶液为稀硫酸，则 a 电极的电极反应式为_。 17 （1）通过 NOX传感器可监测 NOX的含量，其工作原理如图二所示， 则Pt 电极上

10、发生的是_反应（填“氧化”或“还原”）NiO 电极上的电极反应式为_ 18(1)电解水蒸气和 CO2产生合成气(H2+CO)。较高温度下(7001 000)，在 SOEC 两侧电极上施加一定的直 流电压，H2O 和 CO2在氢电极发生还原反应产生 O2，O2穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电 极发生氧化反应得到纯 O2。由图可知 A 为直流电源的_(填“正极”或“负极”)，请写出以 H2O 为原料生成 H2的 电极反应式：_。 燃料电池燃料电池 1氢氧燃料电池，其电池总反应为 2H2O2=2H2O。下列说法不正确的是 A 可利用太阳能分解水制氢气 B 通入氧气一极为负极 C 酸性介

11、质中，阴极反应为：O2 + 4H+ +4e- =2H2O D 可用酸、碱、熔融碳酸盐、固体电解质作为电解质 【答案】B 2 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 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 a 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 0.4mol 电子发生转移，则有 0.45molH+通过质子交换膜 【答案】A 3一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

12、正确的是（ ） A 反应 CH4H2O3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子 B 电极 A 上 H2参与的电极反应为：H22OH 2e=2H 2O C 电池工作时，CO32向电极 A 移动，电子由 A 极经电解质流向 B 极 D 电极 B 上发生的电极反应为：O22CO24e =2CO 3 2 【答案】D 【解析】A. 反应 CH4H2O3H2CO，碳元素化合价从-4 价升高到+2 价，氢元素化合价从+1 价降低到 0 价，每消耗 1 mol CH4转移 6 mol 电子，故错误；B. 电解质没有氢氧根离子，负极电极 A 上 H2参与的电极反 应为：H2CO32-2e

13、=H 2O+CO2，故错误；C. 电池工作时，CO3 2向负极移动，即向电极 A 移动，电子只能通 过导线，不能经过溶液，故错误；D. B 为正极，正极为氧气得到电子，电极 B 上发生的电极反应为：O22CO2 4e =2CO 3 2，故正确。 4向新型燃料电池的两极分别通入 CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了 Y2O3的 ZrO3固体，它在高温下能传 导 O2-。图中滤纸用含有酚酞的氯化钠溶液浸泡过，c、d、e、f 均为惰性电极，工作后 e 极周围变红。下列叙述 正确的是（ ） A c 极为正极,A 处通入甲烷气体 B d 极的反应式为 O2+2H2O+4e- = 4OH- C 固体电解质

14、中 O2-由 d 极向 c 极移动 D e 极上发生氧化反应，pH 增大 【答案】C 52017 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 Y2O3Na2O，O2 可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是 ( ) A 该分析仪工作时，电极 a 为正极 B 电极 a 的反应式为：CH4 + 10OH 8e=CO 3 2+7H 2O C 当固体电解质中有 1 mol O2 通过时，电子转移 4mol D 该分析仪可用于分析空气中的天然气的含量 【答案】D 6镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰

15、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 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+Cl 【答案】C 7新型电池的开发与使用在现代社会中已很普遍，一种水煤气燃料电池的能量转化率可达 90%以上。下列说法 正确的是 A 总反应为 2CO+O2=2CO2 B 负极反应为 H2-2e=2H+、CO-2e+H2O=CO2+2H+ C 电路中通过 4 mol 电子，正极消耗 22.4 L(标

16、准状况)空气 D 有机固体中的 H+在放电时向正极移动，造成正极 pH 减小 【答案】B 8一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应 为：2C2H6+7O2+8KOH4K2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是 A 负极反应为 14H2O+7O2+28e 28OH B 放电一段时间后，负极周围的酸性减弱 C 每消耗 1 mol C2H6， 则电路上转移的电子为 14 mol D 放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变 【答案】C 【解析】A、负极上乙烷失电子发生氧化反应,电极反应式 C2H6+18OH-=2CO32-14e-+12

17、H2O,正极反应式为 2H2O+O2+4e 4OH，故 A 错误;B、放电过程中,负极上氢氧根离子参加反应导致浓度降低,所以碱性减弱,pH 下 降,故B错误； C.根据C2H6+18OH-=2CO32-14e-+12H2O可以知道,每消耗1 mol C2H6,则电路上转移的电子为14 mol, 故 C 正确；D、该反应中有水生成,导致溶液体积增大,KOH 参加反应导致物质的量减少,所以 KOH 浓度降低,故 D 错误。 9一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

18、向电极 B C 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：O2+ 4H + 4e2H 2O 【答案】B 10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 A 电极甲发生还原反应 B 电池内的 O2-由电极乙移向电极甲 C 电池总反应为 N2H4 +2O2= 2NO +2H2O D 当甲电极上有 lmol N2H4消耗时，乙电极上有 22.4L O2参与反应 【答案】B 【解析】

19、A、通氧气一极为正极，通 N2H4的一极为负极，即电极甲为负极，依据原电池的工作原理，电极甲上 发生氧化反应，故 A 错误；B、根据原电池的工作原理，O2 从正极移向负极，故 B 正确；C、因为反应生成无 毒无害物质，即 N2H4转化成 N2和 H2O，故 C 错误；D、题目中没有说明条件是否为标准状况下，因此无法计算 气体的体积，故 D 错误。 11燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展，一种以联氨（N2H4）为燃料的环保电池工作 原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法正确的是 A M 极生成氮气且电极附近 pH 降低 B 负极上每消耗 1 mol N2H4，会有

20、 2 molH+通过质子交换膜 C 正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH- D 电极 M 是原电池的正极 【答案】A 【解析】根据图中氢离子的移动方向可知电极 N 为正极，电极 M 为负极，燃料电池中的联氨在负极发生氧化反 应，电极反应式为：N2H4-4e-=N2+4H+，氧气在正极发生还原反应，电极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O。 A 项，结合分析可知电极 M 为负极，电极反应式为：N2H4-4e-=N2+4H+，生成氮气，且会生成 H+，导致电极 M 附近的 pH 降低，故 A 项正确；B 项，结合分析可知电极 M 为负极，联氨在负极发生氧化反应，根据电极反应 式可知

21、每消耗 1molN2H4，转移 4mol 电子，会有 4molH+通过质子交换膜，故 B 项错误；C 项，结合分析可知正 极的电极反应式：O2+4H+4e-=2H2O，故 C 项错误；D 项，根据图中氢离子的移动方向可知电极 N 为正极，电 极 M 为负极，故 D 项错误。 12利用反应 6NO28NH3 =7N212H2O 构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ） A 电子从右侧 B 电极经过负载后流向左侧 A 电极 B 当有 2.24 L NO2被处理时，转移电子数为 0.4NA C 电极 A 极反应式为 2NH36e = N 26H + D 为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子

22、交换膜 【答案】D 13 （1）以 CH3OH、O2、稀 H2SO4组成燃料电池，写出该电池正极的电极反应式：_。来源: 【答案】O2 + 4e- + 4H+= 2H2O 14 （1）利用 CO 与 H2可直接合成甲醇，下图是由“甲醇-空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，写出以 石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式_，利用该电池电解 1L 05mol/L 的 CuSO4 溶液，当消耗 560mLO2（标准状况下）时，电解后溶液的 pH_（溶液电解前后体积的变化忽略不计） 。 【答案】CH3OH-6e-+H2OCO2+6H+ 1 15 将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。

23、 下图是通过人工光合作用,以 CO2和 H2O 为原料制 备 HCOOH 和 O2的原理示意图。电极 a、b 表面发生的电极反应式分别为 a:_, b:_。 【答案】2H2O4e =O 24H 2CO24H 4e=2HCOOH 16(1)近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如图所示: 电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过，电解质溶液为稀硫酸，则 a 电极的电极反应式为_。 【答案】CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+ 17 （1）通过 NOX传感器可监测 NOX的含量，其工作原理如图二所示， 则Pt 电极上发生的是_反应（填“氧化”或“还原”）NiO 电极上的电极反应式为_ 【答案】还原 NO+O2 2e=NO 2 18(1)电解水蒸气和 CO2产生合成气(H2+CO)。较高温度下(7001 000)，在 SOEC 两侧电极上施加一定的直 流电压，H2O 和 CO2在氢电极发生还原反应产生 O2，O2穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电 极发生氧化反应得到纯 O2。由图可知 A 为直流电源的_(填“正极”或“负极”)，请写出以 H2O 为原料生成 H2的 电极反应式：_。 【答案】CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 3.2g 负极 H2O+2e-=H2+O2-