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1、2022高考化學 難點剖析 專題43 燃料電池講解
一、高考題再現
1．（2016課標Ⅲ）鋅?空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為
2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是（ ）
A．充電時，電解質溶液中K+向陽極移動
B．充電時，電解質溶液中逐漸減小
C．放電時，負極反應為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)
D．放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L（標準狀況）
【答案】C
2．（2015江蘇）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正確的是（ ）
A．反應
2、CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4轉移12mol 電子
B．電極A上H2參與的電極反應為：H2＋2OH－－2e－=2H2O
C．電池工作時，CO32－向電極B移動
D．電極B上發(fā)生的電極反應為：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－
【答案】D
【解析】A、1molCH4→CO，化合價由-4價→+2上升6價，1molCH4參加反應共轉移6mol電子，故錯誤；B、環(huán)境不是堿性，否則不會產生CO2，其電極反應式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B錯誤；C、根據原電池工作原理，電極A是負極，電極B是正極，陰離子向負極移動，故C錯誤；D、根據電池原理，O
3、2、CO2共同參加反應，其電極反應式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正確。
二、考點突破
1、固體電解質
典例1（2018屆黑龍江省哈爾濱市第三中學高三第二次模擬考試）已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ?mol-1，如圖為質子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說法正確的是
A． 電極a上發(fā)生的電極反應式為：H2S - 2e- = S+2H+
B． 電池工作時，電流從電極b經過負載流向電極a
C． 電路中每流過1 mol電子，電池內部釋放158 kJ的熱能
D． 每11.2 LH2S參與反應，有1 mol H+經固
4、體電解質膜進入正極區(qū)
【答案】B
2、電解質水溶液
典例2（2018屆廣西北海市高三第一次模擬考試）第三代混合動力車，可以用電動機、內燃機或二者結合推動車輪。汽車上坡或加速時，電動機提供推動力，降低汽油的消耗；?在剎車或下坡時。電池處于充電狀態(tài)?；旌蟿恿嚹壳耙话闶褂面嚉潆姵兀撾姵刂墟嚨幕衔餅檎龢O，儲氫金屬(以M表示)?為負極。堿液(主要為KOH?)為電解質溶液。鎳氫電池充放電原理如圖所示，其總反應式為H2+2NiOOH2Ni?(OH)2以下說法正確的是
A． 混合動力車上坡或加速時，乙電極為負極
B． 混合動力車在剎車或下坡時，乙電極的電極反應式為Ni(OH)2+OH--e
5、-==NiOOH+H2O
C． 混合動力車上坡或加速時，電解質溶液中的OH-向乙電極周圍移動
D． 混合動力車上坡或加速時，乙電極周圍溶液的pH減小
【答案】B
典例3（2018屆福建省南平市高三第一次綜合質量檢查）有人設想以N2和H2為反應物，以溶有X的稀鹽酸為電解質溶液，制造出新型燃料電池，裝置如圖所示。下列說法正確的是
A． 放電時H+向左移動，生成的物質X是NH4Cl
B． 通入H2的一極為正極
C． 通入N2的電極反應為：N2+6H+-6e-=2NH3
D． 放電過程右邊區(qū)域溶液pH逐漸增大
【答案】A
【解析】以N2、H2為原料，以溶有X的稀鹽酸為電解質溶液
6、構成新型燃料電池，正極發(fā)生還原反應，即氮氣被還原生成NH4+，電極反應式為N2+6e-+8H+=2NH4+；負極是氫氣失電子生成氫離子，電極方程式為H2-2e-=2H+，總反應為：N2+ 3H2+2HCl=2NH4Cl。A. 放電時H+向正極移動，即向左移動，生成的物質X是NH4Cl，A正確；B. 通入H2的一極為負極，B錯誤；C. 通入N2的電極為正極，發(fā)生還原反應，N2+6e-+8H+=2NH4+，C錯誤；D. 放電過程右邊區(qū)域為負極區(qū)，H2-2e-=2H+，溶液pH逐漸減小，D錯誤。
典例4（2018屆天津市六校（靜海一中、楊村一中、寶坻一中等）高三上學期期末聯(lián)考）我國科學家設計了一種
7、雙室微生物燃料電池，以苯酚（C6H6O）為燃料，同時可除去酸性廢水中的硝酸鹽。下列說法正確的是
A． a極的電極反應式為C6H6O+11H2O + 28e－＝6CO2↑ + 28H+
B． 外電路電子移動方向由b極到a極
C． 若正極產生5.6L氣體（標況下），則轉移電子2.5mol
D． 電池工作一段時間后，左池溶液的pH增大
【答案】C
典例5（2018屆山東省棗莊第八中學東校區(qū)高三3月月考）2017年9月亮相、2018年上市的奔馳燃料電池汽車GLCF-Cell，其電池采用的是質子交換膜燃料電池，工作原理如下圖所示，則下列敘述正確的是
A． H2 作正極
B． 正極
8、反應式為O2+4OH-+4e-=2H2O
C． 導電微粒在電池內部由負極定向移動至正極
D． 總反應式為2H2+O22H2O
【答案】C
典例6（2018屆重慶市綦江區(qū)高三年級第一學期期中考試）液體燃料電池相對于氣體燃料電池具有體積小，無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，H2SO4作為電解質。下列關于該燃料電池的敘述正確的是 ( )
A． 電流從左側電極經過負載后流向右側電極
B． 該燃料電池正極發(fā)生的電極反應式為N2H4-4e-N2↑+4H+
C． 利用該燃料電池工業(yè)上可以電解熔融MgCl2 制備Mg
9、
D． 該燃料電池持續(xù)放電時，右側電池區(qū)中因電極反應消耗H+，故c(H+)逐漸減小
【答案】C
【解析】A. 由題中信息可知，通入肼的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，所以電流從右側電極經過負載后流向左側電極， A不正確；B. 該燃料電池負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為N2H4-4e-N2↑+4H+，正極發(fā)生還原反應，B不正確；C. 利用該燃料電池工業(yè)上可以電解熔融MgCl2 制備Mg，理論上是可行的，C正確；D. 該燃料電池持續(xù)放電時，右側電池區(qū)中電極反應消耗H+，同時有等量H+的從左側經質子交換膜遷移到右側，由于電極反應生成水，硫酸的濃度變小，所以 c(H+)逐漸減小，D不正確。
典例7（2018屆貴州省黔東南州高三第一次模擬考試）二甲醚（CH3OCH3）燃料電池的工作原理如右圖，有關敘述正確的是
A． 該裝置能實現化學能100%轉化為電能
B． 電子移動方向為：a極→b極→質子交換膜→a極
C． a電極的電極反應式為：CH3OCH3+3H2O=2CO2+12e-+12H+
D． 當b電極消耗22.4LO2時，質子交換膜有4moIH+通過
【答案】C
2022高考化學 難點剖析 專題43 燃料電池講解
