化学二轮题型必练——燃料电池

2020届高考化学二轮题型对题必练燃料电池1. 尿素CO（NH2）2与NO在碱性条件下可形成燃料电池（如图），电池总反应方程式为2CO（NH2）26NO4NaOH5N22Na2CO36H2O。下列说法正确的是（ ） A. 甲电极为电池的负极,发生还原反应B. 电池工作时,电子经负载、乙电极、电解质又流向甲电极C. 电池工作一段时间后,乙电极周围溶液酸性增强D. 甲电极的电极反应式为CO(NH2)26e+8OH=CO32+N2+6H2O2. 以二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池为电源，电解饱和食盐水制备氯气和烧碱，设计装置如图所示。已知：a电扱的反应式为O2+4H+4e-=2HO，下列说法不正确的是( ) A. b电极的反应式为CH3OCH3+3H2O12e=2CO2+12H+B. 试剂A为饱和食盐水,试剂B为NaOH稀溶液C. 阳极生成1 mol气体时,有1mol离子通过离子交换膜D. 阴极生成1 mol气体时,理论上导线中流过2mole3. 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,每消耗1 molCH4转移12 mol电子B. 电极A上H2参与的电极反应为：H2+CO322 e=H2O+CO2C. 电池工作时,CO32向电极B移动D. 电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4 e=2CO32某种燃料电池是以甲烷（CH4）和空气为原料，以KOH为电解质溶液构成的原电池。电池的总反应类似甲烷在氧气中的燃烧。下列说法正确的是（）每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-CH4在负极发生氧化反应，电极反应式是:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O燃料电池把化学能直接转化为电能，而不经过热能这一种中间形式，所以它的能量转化效率高，并且减少了对环境的污染这种燃料电池要定期更换电解质溶液A. B. C. D. 4. 探索二氧化碳在海洋中转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。研究表明，溶于海水的二氧化碳主要以无机碳形式存在，其中HCO3-占95%。科学家利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。下列说法不正确的是（ )A. a室中OH在电极板上被氧化B. b室发生反应的离子方程式为：H+HCO3=CO2+H2OC. 电路中每有0.2mol电子通过时,就有0.2mol阳离子从c室移至b室D. 若用氢氧燃料电池供电,则电池负极可能发生的反应为：H2+2OH2e=2H2O5. 镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景如图是镁空气燃料电池工作原理示意图下列有关该电池的说法不正确（） A. 该电池Mg做负极,发生氧化反应B. 该电池的正极反应式为O2+2H2O+4e=4OHC. 电池工作时,电流通过导线由石墨电极流向镁电极D. 当电路中通过0.2mol电子时,消耗O2的体积为1.12L6. 下图是甲烷-空气燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。下列叙述中正确的是（）A. A处通入的是空气,B处通入的是甲烷B. 通电时,K+移动方向为ab,OH移动方向为baC. a电极的反应式包括：CH4+10OH+8e=CO32+7H2OD. 如用这种电池电镀铜,待镀金属上增重6.4g,则至少消耗甲烷0.56L7. 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是（ ）A. 该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O12e=2CO2+12H+B. 该电池的正极反应式为：O2+4e+4H+=2H2OC. 电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D. 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量8. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，下列叙述正确的是（） A. a电极是正极B. b电极的电极反应：4OH4e=2H2O+O2C. 电子由a电极经电解液传递到b电极D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置9. 燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展，一种以联氨（N2H4）为燃料的环保电池工作原理如图所示，工作时产生稳定无污染的物质。下列说法正确的是（） A. 正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OHB. 负极上每消耗1molN2H4,会有2molH+通过质子交换膜C. M极生成氮气且电极附近pH降低D. d口流出的液体为碱性10. 将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。则下列说法错误的是( ) A. 通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极B. 0V22.4L时,电池总反应的化学方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2OC. V=33.6L时,溶液中只存在阴离子CO32D. 22.4LV44.8L时,负极电极反应为CH48e+9CO32+3H2O=10HCO311. 电化学在日常生活中用途广泛，图是镁、次氯酸钠燃料电池的示意图，电池总反应式为MgClO-H2OCl-Mg（OH）2，图是电解法除去工业废水中的Cr2O72。下列说法正确的是 A. 图中,Cr2O72向铁电极移动,与该极附近的OH结合转化成Cr(OH)3除去B. 图中,阳极的电极反应式为Fe3e=Fe3+C. 图中,发生的氧化反应为ClO+H2O+2e=Cl+2OHD. 若图中7.2g镁溶解产生的电量用以图废水处理,理论可除去Cr2O72的物质的量为0.05mol12. 如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。下列说法正确的是( ) A. 左电极为电池的正极,a处通入的物质是甲醇B. 右电极为电池的负极,b处通入的物质是空气C. 负极反应式为CH3OH+H2O6e=CO2+6H+D. 正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH13. 西安交大何雅玲院士团队提出了无需加入额外电解质的钠离子直接甲酸盐燃料电池，该电池能连续放电13小时，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）A. 电子移动方向：石墨1极导线石墨2极B. 石墨2电极发生还原反应C. 石墨1电极发生的电极反应为HCOO+3OH2e=CO32+2H2OD. 产生1molNaOH,消耗5.6L的O214. 我国拟大力推广使用天然气燃料电池的公共汽车。某种以质量分数为30%的KOH溶液为电解质的天然气燃料电池在使用时的电极反应如下：CH4+10OH-8e-= CO32- +7H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 下列有关该天然气燃料电池的说法中，正确的是A. 该电池工作后,生成的CO32在溶液中向正极附近移动B. 供电时的总反应为：CH4+10OH+2O2=点燃CO2+7H2OC. 该燃料电池可以用两个活性相同的电极D. 该电池消耗了2.24LCH4(标准状况)时,有0.4mol电子转移15. 微生物燃料电池可净化废水，同时还能获得能源或有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2O72浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是（ ） A. M极为电池负极,发生的电极反应为CH3COOH+2H2O8e=2CO2+8H+B. 图1燃料电池工作一段时间后,N极附近的溶液pH增大C. 外电路转移2 mol电子时,N极消耗标准状况下11.2LO2D. 图2中Cr2O72浓度较大时,其去除率下降可能是Cr2O72浓度较大造成还原菌失活所致16. NO2、O2和熔融KNO3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，Y可循环使用。下列说法正确的是 A. O2在石墨附近发生氧化反应B. 该电池放电时NO3向石墨电极迁移C. 石墨附近发生的反应：3NO2+2e=NO+2NO3D. 相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4117. 微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是（）A. 好氧微生物反应器中反应为：NH4+2O2=NO3+2H+H2OB. B极电势比A极电势低C. A极的电极反应式CH3COO+8e+2H2O=2CO2+7H+D. 当电路中通过1mol电子时,理论上总共生成2.24L18. 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，发现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是 A. 断开K2,闭合K1时,石墨电极上的电极反应式为：2H+2e=H2B. 断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为：Cl2+2e=2ClC. 甲装置属于燃料电池,该电池正极的电极反应式为：CH4+10OH8e=CO32+7H2OD. 甲烷燃料电池的总电极反应式为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O19. 一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6Hl0O5表示。下列有关说法正确的是 A. 电解精炼铜应将粗铜连接在a电极上B. b电极附近溶液的pH减小C. 中间室：Na+移向左室,Cl移向右室D. a电极反应式C6H10O524e+7H2O=6CO2+24H+20. 二甲醚（CH3OCH3）是一种绿色、可再生的新能源。如图是绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。该电池工作时，下列说法不正确的是() A. a电极为该电池负极B. O2在b电极上得电子,被氧化C. 电池工作时,a电极反应式：CH3OCH312e+3H2O=2CO2+12H+D. 电池工作时,燃料电池内部H+从a电极移向b电极21. NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 A. 离子交换膜应为阳离子交换膜,Na+由左极室向右极室迁移B. 该燃料电池的负极反应式为BH4+80H8e=BO2+6H2OC. 电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液D. 每消耗2.24LO2(标准状况)时,A电极的质量减轻12.8g22. 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是 ( ) A. 电流由O2所在的铂电极流出B. O2所在的铂电极处发生还原反应C. 该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O12e=2CO2+12H+D. 微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量23. 下图是我国科学家研制的一种新型的乙醇燃料电池的工作原理示意图，该电池比普通燃料电池具有更高的能量密度，其电池负极反应式为C2H5OH5OH4eCH3COO4H2O。下列说法正确的是（ ）A. 图中所示的区为该电池的正极区B. 该电池中的离子交换膜应为阴离子交换膜C. 电池总反应式为C2H5OH+OH+O2=CH3COO+2H2OD. 每消耗22.4L(标准状况)空气,约有0.8mol电子通过离子交换膜24. 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液（滴有几滴酚酞）电解实验，如图所示。下列说法不正确的是（ ）A. 甲烷燃料电池正极反应：2O2+4H2O+8e=8OHB. 电解过程中a极附近会出现红色C. 将a、b两极的产物相互反应可得到“84”消毒液的有效成分D. 标况下每个电池甲烷通入量为1L,反应完全,理论上最多能产生氯气8L25. 据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为3价)和H2O2作原料的燃料电池，其负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（）A. 该电池的负极反应为BH4+8OH8e=BO2+6H2OB. 电池放电时Na+从b极区移向a极区C. 每消耗3molH2O2,转移的电子为3 molD. 电极a采用MnO2作电极材料26. 美国一个海军航空站曾安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 700 ，所用电极为石墨、燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2O2=2H2O，负极反应为：2H22CO4e=2H2O2CO2，则下列推断中正确的是 ( )A. 正极反应为4OH4e=O2+2H2OB. 该电池的电极没有参加反应C. 电池供应1 mol水蒸气,转移的电子数为4 molD. O2从正极通入,发生氧化反应答案和解析1.【答案】D【解析】【分析】本题考查原电池的工作原理，新型电源的电极反应，利用氧化还原反应规律即可解答。【解答】A.CO（NH2）2为还原剂，作负极，发生氧化反应，故A错误；B.电池工作时，电子从负极流出，经过负载，流向乙电极，故B错误；C.电池工作时，乙电极的电极反应式为：2NO+4e-+2H2O=N2+4OH-,乙电极周围溶液碱性增强，故C错误；D.甲电极附近尿素被氧化为氮气，电极反应式为：CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO32+N2+6H2O，故D正确。故选D。2.【答案】C【解析】【分析】 本题考查了燃料电池和电解池的工作原理，明确正负极、阴阳极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写。【解答】A.a电扱的反应式为O2+4H+4e-=2H2O，则a电极为正极，所以电极b是负极发生氧化反应，电极反应式为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，故A正确； B.根据以上分析，试剂A为饱和食盐水，试剂B为NaOH稀溶液，故B正确； C.M电极为阳极失电子发生氧化反应，所以试剂A为饱和食盐水，反应式为2Cl-2e-=Cl2，则生成1 mol气体时，有2mol离子通过离子交换膜，故C错误； D.与b电极相连的N电极为阴极得电子发生还原反应，所以试剂B为NaOH稀溶液，反应式为2H+2e-=H2，所以阴极生成1 mol气体时，理论上导线中流过2 mol e-，故D正确。 故选C。3.【答案】D【解析】【分析】 本题考查了化学电源新型电池，明确原电池中物质得失电子、电子流向、离子流向即可解答。【解答】A.1molCH4CO，化合价由-4价+2，上升6价，则1molCH4参加反应共转移6mol电子，故A错误； B.通氧气的一极为正极，则B为正极，A为负极，负极上CO和H2被氧化生成二氧化碳和水，电极A反应为：H2+CO+2CO32-4e-=H2O+3CO2，故B错误； C.原电池中阴离子向负极移动，A为负极，所以CO32-向电极A移动，故C错误； D.B电极上氧气得电子发生还原反应O2+2CO2+4e-=2CO32-，故D正确。 故选D。 4.【答案】B【解析】【分析】本题考查了燃料电池，电极反应式的书写要注意结合电解质溶液判断电极上的生成物，原料相同，电解质溶液不同，电极反应式就不同。【解答】根据电极反应式：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O，则每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-，故正确；燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以电极反应式为：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O，故正确；燃料电池把化学能直接转化为电能，而不经过热能这一种中间形式，所以它的能量转化效率高，反应的产物是碳酸钾和水，可以减少对环境的污染，故正确；该电池的电池反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，溶液由碱溶液变成盐溶液，要定期更换电解质溶液，故正确故选B。5.【答案】C【解析】【分析】本题通过海水资源的综合利用考查电解池和原电池原理及电极反应式的书写，是考试的热点，本题难度中等。【解答】由图可知，a室接电源的正极，为阳极，水得到电子生成氧气和氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，与b室中的碳酸氢根反应生成二氧化碳气体，c室连接电源的负极，为阴极，水得到电子生成氢气和氢氧根，使c室溶液呈碱性，用c室排除的碱液将从b室排出的酸性海水的pH值调至接近装置入口海水的pH后，再将其排回大海。A.a室为阳极，水中的OH-在电极板上放电，失电子被氧化，故A正确；B.a室：2H2O4e=4H+O2，氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H+ HCO3-= CO2 + H2O，故B正确；C.c室：2H2O+2e=2OH+H2，电路中每有0.2mol电子通过时，因为用的是阳离子交换膜，只有b室中的氢离子到c室，应为0.2mol阳离子从b室移至c室，故C错误；D.若用氢氧燃料电池供电，燃料氢气做负极，当电解液为碱性时，电池负极可能发生的反应为：H2+ 2OH- 2e-= 2H2O ，故D正确；故答案为C。6.【答案】D【解析】【分析】本题考查学生有关燃料电池的工作原理知识，可以根据所学知识进行回答，难度不大。【解答】A.该电池Mg作负极，发生氧化反应，故A正确；B.该电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；C.电池工作时，电子通过导线由Mg电极流向碳电极，故C正确；D.状况不知，无法求气体的体积，故D错误。故选D。7.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，题目难度不大，解答本题的关键是根据电子的流向判断电源的正负极，注意把握电极反应式的书写，为易错点。【解答】A由电子流向可知a为负极，b为正极，则A处通入甲烷，B处通入空气，故A错误；Ba为负极，b为正极，溶液中离子的移动方向是正向正，负向负，故B正确；Ca电极的反应式为：CH4+10OH8e=CO32-+7H2O，故C错误；D如用这种电池电镀铜，待镀金属增重6.4g，n=0.1mol，得电子0.2mol，需要甲烷0.025mol，体积为0.56L，故D错误。故选B。8.【答案】A【解析】【分析】本题以乙醇为燃料考查了燃料电池，难度不大，注意正负极上电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，即使燃料和氧化剂相同，如果电解质溶液不同，电极反应式也不同。【解答】该装置中含有质子交换膜，电解质溶液为酸性，酸性条件下，乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应；根据图示得出酸性燃料电池的反应物和生成物，再根据原电池原理写出该电池的反应式来判;A.该电池的负极上乙醇失电子发生氧化反应，由装置图可知酒精在负极被氧气氧化发生氧化反应生成醋酸，CH3CH2OH-4e-+H2O=4H+CH3COOH，故A错误；B.氧气在正极得电子发生还原反应，故B正确；C.乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应，电流由正极流向负极，故C正确；D.根据微处理器通过检测电流大小可以得出电子转移的物质的量，根据电极反应式可以计算出被测气体中酒精的含量，故D正确。故选A。9.【答案】D【解析】【分析】本题考查了燃料电池，要注意的是：虽然燃料相同，但电解质溶液不同时，电极反应式就不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。【解答】氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，所以通入氢气的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极；当电解质溶液是碱时，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子生成氢氧根离子；当电解质溶液是酸时，负极上氢气生成氢离子，正极上氧气和氢离子反应生成水。A.燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，所以a电极是负极，故A错误；B.b电极为正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C.电子不能通过电解质，故C错误；D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，故D正确。故选D。10.【答案】C【解析】【分析】本题考查原电池的工作原理和电极反应式的书写，电化学计算等，难度中等。【解答】A.正极的电极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O，A错误；B.负极上每消耗1 mol N2H4，会有4molH+通过质子交换膜，B错误；C.根据氢离子移动方向，M极为负极，电极反应式为：N2H4-4e-=N2+4H+，所以M极生成氮气且电极附近pH降低，C正确；D.d口流出的液体主要是水，D错误；故选C。11.【答案】C【解析】【分析】本题考查了燃料电池的工作原理重要考点，计算要求的综合性较强，难度较大。【解答】A.燃料电池中，通入CH4的一端为原电池的负极，通入空气的一端为原电池的正极，故A正确；B.当0V22.4L时，0n（CH4）1mol，则0n（CO2）1mol，只发生反应，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故B正确；C.当V=33.6L时，n（CH4）=1.5mol，n（CO2）=1.5mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到0.5molK2CO3和1molKHCO3的溶液，则c（HCO3-）c（CO32-）c（OH-），故C错误；D.当22.4LV44.8L，1moln（CH4）2mol，则1moln（CO2）2mol，发生反应，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-，故D正确。故选C。12.【答案】D【解析】【分析】本题综合考查电解原理，涉及电解、氧化还原反应、电子守恒的计算等问题，为高频考点，要求具有较好的分析和解决问题的能力，题目难度中等。【解答】A图中惰性电极为阴极，Fe电极为阳极，则Cr2O72-离子向金属铁电极移动，与亚铁离子发生氧化还原反应生成的金属阳离子与惰性电极附近的OH-结合转化成Cr（OH）3除去，故A错误；B图中阳极上的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故B错误；C该原电池中，镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，电池反应式为Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2+Cl-，正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应，则总反应减去负极反应可得正极还原反应为Mg2+ClO-+H2O+2e-=Cl-+Mg（OH）2，故C错误；D由电子守恒可知，6Mg6Fe2+Cr2O2-7，理论可除去Cr2O72-的物质的量为0.05mol，故D正确。故选D。13.【答案】C【解析】【分析】本题以甲醇为燃料考查了燃料电池，难度不大，注意电极反应式的书写。【解答】A通过电子的移动方向知，左半极为负极，右半极为正极，燃料电池中，负极上投放燃料，所以a处通入的物质是甲醇，故A错误；B右电极是电池的正极，正极上氧气得电子发生还原反应，所以b处通入的物质是空气，故B错误；C负极上投放的燃料，燃料甲醇失电子和水发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，故C正确；D正极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O，故D错误；故选：C。14.【答案】D【解析】【分析】本题主要考查新型燃料电池，注意结合电池的工作示意图以及原电池的工作原理进行分析解答，难度较大。【解答】由原电池的工作示意图可知：石墨1电极为负极，电极反应为：；石墨2电极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；Na+经阳离子交换膜由负极向正极定向移动，据此解答。A.电子移动方向：负极（石墨1极）导线正极（石墨2极），故A正确；B.石墨2电极为正极，氧气在正极发生还原反应，故B正确；C.由分析可知石墨1电极发生的电极反应为：HCOO+3OH2e=CO32+2H2O，故C正确；D.不确定是否为标准状况，氧气的体积无法计算，故D错误。故选D。15.【答案】C【解析】【分析】 本题旨在考查学生对原电池的工作原理、电极反应式的书写等应用。【解答】A.阴离子向负极移动，故A错误；B.碱性环境中，生成碳酸根离子，不生成二氧化碳，故B错误；C.燃料电池可以用两个活性相同的电极，故C正确；D.根据CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O，可知，消耗2.24L甲烷物质的量为0.1mol，有0.8mol电子转移，故D错误。故选C。16.【答案】C【解析】【分析】本题考查原电池知识，侧重学生的分析能力的考查，答题时注意把握题给信息，结合氢离子的定向移动判断原电池的正负极，难度中等。【解答】A根据图1可知M极为负极，CH3COOH在负极上被氧化，M极电极反应式为CH3COOH2H2O-8e-2CO28H，故A正确；B根据图1可写出N极的电极反应式为Cr2O72+8H+6e2CrOH3+H2O、4HO24e-2H2O，故反应一段时间后，N极附近溶液的pH增大，故B正确；C外电路转移2 mol电子时，N极O2和Cr2O72共同得2 mol电子，消耗O2量少于11.2 L（标准状况下），故C错误；DCr2O72浓度较大时，其氧化性增强，可能会造成还原菌失活，故D正确。故选C。17.【答案】D【解析】【分析】本题考查了燃料电池，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意正负极的判断、由化合价的变化推测电极产物等，侧重于有关原理的应用的考查，题目难度中等【解答】A石墨通入氧气，发生还原反应，故A错误；B石墨I为原电池的负极，原电池中阴离子移向负极，故B错误；C石墨I为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为NO2+NO3-e-=N2O5，故C错误；D电极方程式分别为4NO2+4NO3-4e-=4N2O5、O2+2N2O5+4e-=4NO3-，则放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为4：1，故D正确；故选D。18.【答案】A【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，题目难度不大，侧重于电池工作原理的考查，注意电极方程式的书写。【解答】图示分析可知：酸性介质中，微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，NO3-离子在正极得到电子生成氮气、发生还原反应，CH3COO-在原电池负极失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-，据此分析解答。ANH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-，结合电子守恒、电荷守恒得到反应的离子方程式为NH4+2O2=NO3-+2H+H2O，故A正确；B微生物燃料电池中氢离子移向B电极，说明A为原电池的负极，B为原电池的正极，所以B极电势比A极电势高，故B错误；C酸性介质中，CH3COO-在原电池负极失电子、发生氧化反应生成CO2气体，则A极的电极反应式为：CH3COO-8e-+2H2O=2CO2+7H+，故C错误；DNO3-离子在正极得到电子生成氮气，电极反应式为2NO3-+12H+10e-=N2+6H2O，电路中通过1mol电子时，标准状况下，理论上总共生成0.1mol即2.24LN2，但由于选项中没有指明气体的存在条件，所以不能确定N2的体积，故D错误；故选：A。19.【答案】D【解析】【分析】本题考查原电池和电解池原理，明确电极上得失电子及离子放电顺序即可解答，难度中等。【解答】实验时，断开K2，闭合K1，乙装置是电解池，石墨作阳极，铜是阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，乙池形成氢氯燃料电池，铜作负极氢气失电子发生氧化反应，石墨作正极，氯气得电子发生还原反应，A断开K2，闭合K1时，该装置是电解池，铜作阴极，石墨作阳极，石墨电极上氯离子失电子发生氧化反应，所以其电极反应式为：2Cl-2e-=Cl2，故A错误；B断开K1，闭合K2时，该装置是原电池，铜作负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，所以铜电极上的电极反应式为：H2-2e-=2H+，故B错误；C甲装置属于燃料电池，该电池正极上氧气得电子发生还原反应，该电池正极的电极反应式为O2十2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D甲装置属于燃料电池，甲烷和氧气、氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以总电极反应式为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，故D正确；故选D。20.【答案】D【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，侧重考查学生获取信息、分析推断能力，根据N元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，且原电池和电解池原理是高考高频点，要熟练掌握。该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2+24H+，据此分析解答。【解答】该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2+24H+，A.装置中电极b是正极，电解精炼铜时粗铜应连接在正极上，即连接b极，故A错误；B.右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，故B错误；C.放电时，电解质溶液中阳离子Na+移向正极右室，阴离子Cl-移向负极室左室，故C错误。D.左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2+24H+，故D正确。故选D。21.【答案】D【解析】【分析】本题考查原电池工作原理，题目难度不大，会书写电极反应式是解答本题的关键。 氧气得电子被还原，化合价降低，故b电极是正极；由图知在a电极二甲醚与水反应生成二氧化碳和氢离子，故a电极的反应式为CH3OCH312e3H2O=2CO212H。【解答】A.通燃料的一极，失电子，为负极，故A错误；B.O2在b电极上得电子，被还原，故B错误；C.在a电极二甲醚与水反应生成二氧化碳和氢离子，故a电极的反应式为CH3OCH312e3H2O=2CO212H，故C错误；D.a极为负极，二甲醚放电生成二氧化碳，由离子交换膜可知还生成氢离子，在原电池中氢离子移向正极，所以燃料电池内部H+从a电极移向b电极，故D正确。故选D。22.【答案】D【解析】【分析】本题考查电化学燃料电池与粗铜精炼有关知识，有一定难度。【解答】A.离子交换膜应为阳离子交换膜，Na由左极室向右极室迁移，故A正确；B.该燃料电池的负极反应式为BH48OH8eBO26H2O，故B正确；C.电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液，故C正确；D.每消耗2.24LO2（标准状况）时，A电极为粗铜，除铜外还有Zn、Fe、Ni其他物质也要失去电子，质量减轻不为12.8g，故D错误。故选D。23.【答案】C【解析】【分析】本题以乙醇为燃料考查了燃料电池，难度不大，注意正负极上电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，即使燃料和氧化剂相同，如果电解质溶液不同，电极反应式也不同。【解答】A.乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原