全国通用2021高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化微考点49基于有机物微生物熔融盐等的燃料电池练习含解析

全国通用2021高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化微考点49基于有机物微生物熔融盐等的燃料电池练习含解析

基于有机物、微生物、熔融盐等的燃料电池 ‎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1mol电子转移时，有1molH＋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2NO＋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(　　)‎ 7‎ 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＋NO－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SO的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋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0.4mol电子发生转移，则有0.5molH＋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＋CO－2e－===CO2＋H2O，则下列推断中，正确的是(　　)‎ A．电池工作时，CO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 ‎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(　　)‎ 7‎ 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1molCO(NH2)2，消耗33.6LO2‎ ‎8．(2015·江苏，10)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＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol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，CO向电极B移动 7‎ D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO ‎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，CO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。‎ 7‎ 电池的负极反应式：__________________________________________________________。‎ 电池的正极反应式：6O2＋6e－===6O ‎6CO2＋6O===3C2O＋6O2‎ 反应过程中O2的作用是_______________________________________________________。‎ 该电池的总反应式：__________________________________________________________。‎ ‎‎ 7‎ 答案精析 ‎1．B ‎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　[NO2能与NaOH发生氧化还原反应，反应过程中有电子转移，故可产生电流，A项错误；根据电池工作示意图，石墨Ⅱ电极上O2得电子发生还原反应，为电池正极，石墨Ⅰ电极为电池负极，电子从石墨Ⅰ电极流向石墨Ⅱ电极，B项错误；石墨Ⅰ电极上，NO2失去电子与NO结合转化为N2O5，C项正确；NO2既有氧化性又有还原性，D项错误。]‎ ‎4．B ‎5．A　[A项，电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以CO向负极移动，正确；B项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入氧气的正极，错误；C项，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，错误；D项，燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，错误。]‎ ‎6．D ‎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1molCO(NH2)2，消耗1.5molO2，则在标准状况下氧气为33.6L，由于没说明是标准状况，所以氧气的体积不能求算，错误。]‎ ‎8．D ‎9．(1)氧气 ‎(2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋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－===2CO 7‎ ‎10．Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)　催化剂　2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3‎ 7‎