2026版高考化学一轮复习第10章微题型88　燃料电池

微题型88燃料电池1.(2024·辽宁模拟)固态电池能量密度更高，运行更安全。固态燃料电池(如图所示)以固态电解质传递H+，电池总反应可表示为CH4+2O2=CO2+2H2O。下列说法错误的是()A.a极发生氧化反应B.b极上的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2OC.H+由a极通过固体酸膜传递到b极D.a极上的电势比b极上的高答案D解析由电池总反应CH4+2O2=CO2+2H2O和图示可知，b极为原电池正极，O2发生还原反应：O2+4e-+4H+=2H2O，a极为原电池负极，CH4发生氧化反应：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+。由上述分析可知a极为负极，发生氧反应，b极上的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，故A、B正确；原电池中阳离子移向正极，则氢离子由a极通过固体酸膜传递到b极，故C正确；原电池中正极电势高于负极，则a极上的电势比b极上的低，故D错误。2.(2025·长沙高三上开学考试)某课题组设计如图所示的微生物燃料电池(a、b均为石墨电极)，该电池可将工业废水中的乙胺(CH3CH2NH2)转化成无害物质。下列分析不正确的是()A.若环境温度过高，该电池持续工作，处理废水的效率会降低B.a电极发生的反应为2CH3CH2NH2+8H2O-30e-=4CO2+N2+30H+C.电池工作时，H+由b极区经过质子交换膜移到a极区D.该电池理论上每处理1molCH3CH2NH2，电极上可能还原O284L(标准状况下)答案C解析在微生物的作用下，乙胺在水分子作用下失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气和氢离子，若温度过高，微生物催化能力下降，处理废水的效率会降低，故A正确；a为负极，电极反应式为2CH3CH2NH2+8H2O-30e-=4CO2+N2+30H+，故B正确；电池工作时，H+由a极区经过质子交换膜移到b极区，故C错误；根据2CH3CH2NH2~30e-~304O2可知，该电池理论上每处理1molCH3CH2NH2转移15mol电子，消耗标准状况下氧气的体积为154mol×22.4L·mol-1=84L，故3.(2025·陕西渭南模拟)一种双阴极微生物燃料电池的工作原理如图所示(燃料为C2H4O2)。下列说法正确的是()A.放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的负极B.“缺氧阴极”的电极反应式为2NO3-+10e-+6H2O=NC.若“厌氧阳极”流出1mol电子，则该区域理论上消耗C2H4O2的质量为7.5gD.放电时，“缺氧阴极”区域质量增加，“好氧阴极”区域质量减轻答案C解析该装置为双阴极微生物燃料电池，中间“厌氧阳极”为原电池的负极，C2H4O2失电子发生氧化反应生成CO2，左侧“缺氧阴极”电极上NO3-得电子，发生还原反应生成N2，该电极为原电池正极，右侧“好氧阴极”电极上O2得电子生成H2O，发生还原反应，该电极也为正极。由分析知，放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的正极，A错误；“缺氧阴极”的电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，B错误；“厌氧阳极”为C2H4O2失电子发生氧化反应，1molC2H4O2失去8mol电子生成2molCO2，若“厌氧阳极”流出1mol电子，则该区域理论上消耗18molC2H4O2，质量为7.5g，C正确；由“缺氧阴极”的反应知，“缺氧阴极”区域移入12molH+(12g)时，逸出1molN2(28g)，所以“缺氧阴极”区域质量减轻，而“好氧阴极”区域移入H+，通入的O2得电子与H+结合生成水，所以“4.(2024·河南周口模拟)固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，在交通车辆动力电源等方面有广阔的应用前景。某种固体氧化物(电解质，传导O2-)燃料电池结构示意图如图。下列有关说法错误的是()A.外电路中，电流由集流器a流向集流器bB.电池工作一段时间后，电解质中O2-的量减小C.多孔电极b上发生反应：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2OD.当有0.8g甲烷参与反应时，固体电解质中传递的O2-的物质的量为0.2mol答案B解析依据题意可知，该甲烷燃料电池为原电池，甲烷中C元素化合价升高，发生氧化反应，故通入甲烷的电极(多孔电极b)为负极，通入空气的电极(多孔电极a)为正极，外电路中，电流由正极流向负极，即从集流器a流向集流器b，故A项正确；通入甲烷的b电极为负极，发生氧化反应，电极反应为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；当有0.8g(即0.05mol)CH4参与反应时，传递的O2-的物质的量为0.2mol，故C、D正确；正极反应式为O2+4e-=2O2-，再结合负极电极反应式可知，转移电子数相等时，生成和消耗的O2-的量相等，固体电解质中的O2-的量不变，故B项错误。5.铝空气燃料电池具有能量密度大、质量轻、无污染、可靠性高、寿命长、使用安全等优点，图甲是一种中性(盐水)铝空气燃料电池装置图，其空气电极结构如图乙所示。已知：空气电极转化过程为O2→HO2-(过氧氢根离子)→OH-，下列说法正确的是A.铝为电池负极，Al发生还原反应B.空气电极生成HO2-的电极反应：O2+H2O-2e-C.放电时电子转移方向：铝→电解质溶液→空气