高中化学复习知识点：燃料电池原理及优点
一、单选题
1．甲醇-空气燃料电池的反应为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲醇-空气燃料电池的负极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
B．一定温度下，反应2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)能自发进行，该反应的ΔH＞0 C．根据共价键的键能可以准确计算CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l)的ΔH
D．1023 标准状况下，甲醇-空气燃料电池放电时消耗5.6LO2，转移电子的数目约为3.01×2．氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，KOH溶液作电解质，下列叙述不正确的是( )
A．H2在负极发生氧化反应 C．是一种高效、环保的发电装置
B．燃料电池的能量转化率可达100% D．供电的总反应为：2H2 + O2＝ 2H2O
3．为了强化安全管理，某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是
A．石墨电极作正极，发生还原反应
B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e-===8CO2↑＋50H+ C．H+由质子交换膜左侧向右侧迁移 D．每消耗 5.6 L O2，电路中通过 1 mol 电子
4．一种以肼(N2H4)为燃料的新型环保电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
试卷第1页，总4页
A．电极A的电势比电极B的低
B．电极A的电极反应式为N2H4－4e－+4OH－=N2+4H2O C．电极B发生氧化反应
D．每消耗11.2L的O2，转移的电子数为2NA
5．“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，如图是用固体氧化物作“直接煤燃料电池”的电解质。下列有关说法正确的是( )
A．电极b为电池的负极 C．电池反应为C＋CO2===2CO 用率低
B．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
6．一种新型固氮燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是
A．通入H2的电极上发生还原反应 B．正极反应方程式为N2＋6e－＋8H＋=2NH4+ C．放电时溶液中Cl－移向电源正极 D．放电时负极附近溶液的pH增大
7．如图为纳米二氧化锰燃料电池，其电解质溶液呈酸性，已知（CH2O）n中碳的化合价为0价，有关该电池的说法正确的是（ ）
A．放电过程中左侧溶液的pH降低
B．当产生22gCO2时，理论上迁移质子的物质的量为4mol
试卷第2页，总4页
C．产生22gCO2时，膜左侧溶液的质量变化为：89g D．电子在外电路中流动方向为从a到b
8．尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，甲电极上发生如下反应：CO（NH2）2+ H2O-6e－→CO2+N2+6H+，则
A．甲电极是阴极
B．电解质溶液可以是KOH溶液 C．H+从甲电极附近向乙电极附近迁移 D．每2molO2理论上可净化1molCO（NH2）2
9．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（ ）
A．惰性电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑ B．氢氧燃料电池的正极电极反应为O2+2H2O +4e﹣═4OH﹣
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu﹣2e﹣═Cu2+ D．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe﹣3e﹣═Fe3+ 10．下列说法正确的是（ ）
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．需高温条件进行的反应均为吸热反应
C．2 mol SO2 与 1 mol O2 混合反应，生成的 SO3 一定小于 2 mol D．由分子组成的物质中一定含有共价键
二、综合题
11．I．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，如图1为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答：
试卷第3页，总4页
（1）负极反应式为______．
（2）电极表面镀铂粉的原因为______． II．分析下列电解过程：
（1）写出惰性电极电解CuSO4溶液的总反应的离子方程式：______；
（2）写出惰性电极电解NaCl溶液的阳极反应式______；电解一段时间后加______(填物质名称)恢复电解前状况．
III．NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如图2 （1）请写出负极的电极方程式：______．
（2）相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为______． 12．氢气(H2)是最理想的燃料。回答下列问题：
(1)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为___________。
(2)氢气作为燃料的优点是________________(写出一点即可)。目前，氢氧燃料电池已经使用于汽车。若该电池的电解质呈碱性，写出负极电池反应式：_____________；若该电池的电解质呈酸性，写出正极电池反应式：________________。
(3)氢气可制备H2O2。工业上较为成熟的方法是蒽醌法，其原理是：烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液，在压力为0.30MPa、温度55～65℃、有催化剂存在的条件下，通入氢气进行氢化，在40～44℃温度下与空气(或氧气)进行逆流氧化，经萃取、再生、精制与浓缩制得质量分数为20%～30%的过氧化氢水溶液产品。上述过程可用以下反应表示： I.H2(g)+A(l)=B(l) △H1 II.O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) △H2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H_________(填“>”“<”或“=”)0。
(4)金属氢化物(NaH、MgH2等)是常用的储氢材料，写出MgH2与水反应的化学方程式：__________________。
试卷第4页，总4页
参考答案
1．A 【解析】 【分析】
甲醇-空气燃料电池的反应为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，C元素化合价从-2升高到+4，失电子，化合价升高，在负极反应，O2中O化合价从0价降低到-2价，化合价降低，在正极反应，所以正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，据此分析回答。 【详解】
A．由上面分析可知，负极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，A正确；
B．2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)的气体分子数减少，ΔS﹤0，可自发进行，则ΔH-TΔS﹤0，ΔH﹤0，与复述矛盾，B错误；
C．1mol理想气体分子AB断裂为中性气态原子A和B所需要的能量或A和B合成理想气体分子所放出的能量称为键能，涉及的是理想气体分子，答案上给的H2O是液态，所以不能准确计算，C错误；
D．由O2+2H2O+4e-=4OH-可知，22.4LO2参与反应转移4mol电子，所以5.6LO2参与反应转1023个，D错误。 移1mol电子，即6.02×答案选A。 【点睛】
ΔH-TΔS﹤0，化学反应能自发进行。 2．B 【解析】 【分析】
氢氧燃料电池中，通H2的铂电极作负极，通O2的铂电极作正极。 【详解】
A. H2在负极失电子，发生氧化反应，A正确；
B. 燃料电池虽然能量的转化率比直接燃烧高，但仍有一部分能量转化为热量而损耗，能量转化率小于100%，B不正确；
C. 因为氢氧燃料电池的最终产物为水，所以它是一种高效、环保的发电装置，C正确； D. 负极2H2-4e-+4OH-=4H2O，正极O2+4e-+2H2O=4OH-，将两电极反应式加和，便得到总反
高中化学复习知识点：燃料电池原理及优点
