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- 2021-08-24 发布
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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
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