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專題24 可充電電池 燃料電池 （滿分60分 時(shí)間25分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易于貯運(yùn)及污染小等特點(diǎn)。如圖為鎂——次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖，下列有關(guān)說法不正確的是( ) A． 該燃料電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) B． 正極反應(yīng)式為ClO―+H2O+2e―= Cl―+2OH― C． 放電過程中OH―移向正極移動. D． 電池總反應(yīng)式為Mg+ClO―+H2O=Mg(OH)2↓+Cl― 【答案】C 【解析】 故答案選C。 【點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)電源新型電池，明確原電池中正負(fù)極判斷方法、離子移動方向及電子移動分析是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意：放電時(shí)電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液中陰陽離子定向移動形成電流。 2．新型電池的開發(fā)與使用在現(xiàn)代社會中已很普遍，一種水煤氣燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上。下列說法正確的是 A． 總反應(yīng)為2CO+O2==2CO2 B． 負(fù)極反應(yīng)為H2-2e—==2H+、CO-2e—+H2O==CO2+2H+ C． 電路中通過4 mol電子，正極消耗22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)空氣 D． 有機(jī)固體中的H+在放電時(shí)向正極移動，造成正極pH減小 【答案】B 【解析】 3．燃料電池作為安全性能較好的一類化學(xué)電源得到了更快的發(fā)展，一種以聯(lián)氨（N2H4）為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示，工作時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定無污染的物質(zhì)。下列說法正確的是 A． M極生成氮?dú)馇译姌O附近pH降低 B． 負(fù)極上每消耗1 mol N2H4，會有2 molH+通過質(zhì)子交換膜 C． 正極的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH- D． 電極M是原電池的正極 【答案】A 【解析】 4．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3 =7N2＋12H2O構(gòu)成電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是 A． 電子從右側(cè)B電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)A電極 B． 當(dāng)有2.24 L NO2被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4NA C． 電極A極反應(yīng)式為2NH3－6e－= N2＋6H+ D． 為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜 【答案】D 【解析】 【詳解】 5．2017年9月我國科學(xué)家對于可充放電式鋅一空氣電池研究取得重大進(jìn)展。電池裝置如圖所示，該電池的核心是驅(qū)動氧化還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，放電的總反應(yīng)方程式為2Zn+O2+40H-+2H2O=2Zn(OH)2。下列有關(guān)說法正確的是（ ） A． 可逆鋅一空氣電池實(shí)際上是二次電池，放電時(shí)電解質(zhì)溶液中K+向負(fù)極移動 B． 在電池產(chǎn)生電力的過程中，空氣進(jìn)入電池，發(fā)生ORR反應(yīng)，并釋放OH- C． 發(fā)生OER反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2+4H+ D． 放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 【答案】B 【解析】 分析：根據(jù)2Zn+O2+40H-+2H2O=2Zn(OH)2可知，O2中元素的化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為原電池正極，電極反應(yīng)為：O2+4e－+2H2O=4OH－，Zn元素化合價(jià)升高，被氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn-2e－+2OH－=Zn（OH）2，放電時(shí)陽離子向正極移動，充電與放電過程相反。 詳解：A、放電時(shí)，為原電池，溶液中陽離子向正極移動，即K＋向正極移動，故A錯誤；B、O2中元素的化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為原電池正極，電極反應(yīng)為：O2+4e－+2H2O=4OH－，在電池產(chǎn)生電力的過程中，空氣進(jìn)入電池，發(fā)生ORR反應(yīng)，并釋放OH-，故B正確；C、發(fā)生OER反應(yīng)的電極反應(yīng)式為4OH--4e－=O2+2H20，故C錯誤；D． 放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，故D錯誤；故選B。 6．LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動汽車。電池反應(yīng)為：FePO4+LiLiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨和鋰，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是（ ） A． 放電時(shí)電池正極反應(yīng)為：FePO4+Li++e-=LiFePO4 B． 放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動 C． 充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量增加 D． 可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 【答案】A 【解析】 7．用固體氧化物作電解質(zhì)的甲醇氧氣燃料電池電解Na2SO4溶液制備白色的Fe(OH)2。其原理如右圖所示。下列說法正確的是 A． 固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)通過 B． 碳棒Y上的電極反應(yīng)式為O2＋4e－== 2O2－ C． 碳棒X上的電極反應(yīng)式為CH3OH＋6e－＋3O2－== CO2↑＋2H2O D． 碳棒表面觀察到Fe(OH)2白色沉淀 【答案】B 【解析】 【分析】本題主要考查了電解池和原電池綜合應(yīng)用，包括電子在電路中的移動方向和電極反應(yīng)書寫，注意燃料電池正極。 8．I.被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池。 右圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流． 試回答下列問題： （1）燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是________；電解質(zhì)溶液中的OH-移向______極(填“負(fù)”或“正”)． （2）寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極反應(yīng)式：_______________________。 （3）若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為___________． （4）利用該裝置可以處理氮的氧化物和NH3尾氣,總反應(yīng)為：6NO2+8NH3=7N2+12H2O，負(fù)極反應(yīng)式為__________。 II.將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80 g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為41g，試計(jì)算： （1）產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為________________； （2）通過導(dǎo)線的電子數(shù)為__________（用NA表示）． 【答案】能量利用率，綠色無污染負(fù)2H2O＋O2＋4e－=4OH－CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O13.44L1.2NA 【解析】 點(diǎn)睛：根據(jù)燃料電池的工作原理：負(fù)極上失電子，正極得電子，離子在電池內(nèi)部的移動方向是：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，由此進(jìn)行判斷。另外在燃料電池中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)環(huán)境來書寫電極反應(yīng)式。如果反應(yīng)后正負(fù)極生成的產(chǎn)物和電解質(zhì)中的離子發(fā)生反應(yīng)，在寫電極反應(yīng)式的時(shí)候一定把參加反應(yīng)的離子寫入電極反應(yīng)式。