2020版高考化学复习第六章化学反应与能量变化试题46新型化学电源__燃料电池微生物电池(含解析)

题型一燃料电池及其应用
1．(2018·邢台二中高三月考)以氨作为燃料的燃料电池，具有能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。

NH3—O2燃料电池的结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．a极为电池的正极
B．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
C．当生成1molN2时，电路中通过的电子的物质的量为3mol
D．外电路的电流方向为从a极流向b极
2．(2018·衡阳八中高三月考)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。

一种CO尾气分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON 中自由移动。

下列说法中错误的是( )
A．负极的电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2
B．工作时电极b作正极，O2－由电极a向电极b移动
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
3．(2018·长沙市明德中学月考)某传感器工作原理如图所示。

利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。

下列说法正确的是( )
A．若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
B．若M是含O2－的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－
C．传感器工作中，电子由Pt(Ⅰ)极经电流仪传到Pt(Ⅱ)极
D．若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2CO＋O2===2CO2
4．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( )
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－3－e－===N2O5
D．NO2只有还原性没有氧化性
5．(2018·烟台一模)LED系列产品是一类新型节能产品，图甲是NaBH4/H2O2燃料电池，图乙是LED发光二极管的装置示意图。

下列叙述错误的是( )
A．电池A极区的电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－
B．电池放电过程中，Na＋从负极区向正极区移动
C．每有1molNaBH4参加反应转移电子数为4N A
D．要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a应与图甲中的B极相连
题型二微生物电池及其应用
6．酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOX)和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸(C6H12O7)，其工作原理如图所示。

下列有关说法中正确的是( )
A．该电池可以在高温条件下使用
B．H＋通过交换膜从b极区移向a极区
C．电极a是正极
D．电池负极的电极反应式为C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋
7．(2018·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。

下列有关判断不合理的是( )
A．该电池不宜在高温下工作
B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移
D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为
C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋
8．(2018·长沙质检)最近国外研究发现一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化为电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。

如图为有机污水处理的实验装置。

下列说法正确的是( )
A．为加快处理速度，装置可在高温环境中工作
B．若污水中主要含有葡萄糖，则负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
C．放电过程中，H＋从正极室向负极室移动
D．放电过程中，溶液的酸性逐渐增强
9．(2019·成都调研)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－3＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
D．电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极
10．(2018·六安第一中学月考)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
答案精析
1．B 2.B
3．B [由于M 是熔融的KOH ，即使放电生成H ＋
也会与OH －
反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH 3－6e
－
＋6OH －===N 2＋6H 2O ，A 错误；若M 是含O 2－的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO －4e －＋2O 2－
===2NO 2，
正极的电极反应式为O 2＋4e －
===2O 2－
，B 正确；题述装置属于原电池，Pt(Ⅰ)极为正极，Pt(Ⅱ)极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C 错误；若X 为CO ，M 为KOH 溶液，则负极的电极反应式为CO －2e －
＋4OH
－
===CO 2－
3＋2H 2O ，电池总反应为2CO ＋4KOH ＋O 2===2K 2CO 3＋2H 2O ，D 错误。

]
4．C [NO 2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O 2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，NO 2失去电子与NO －
3结合转化为N 2O 5，C 项正确；NO 2既有氧化性又有还原性，D 项错误。

]
5．C [根据图甲知，双氧水得电子发生还原反应，则A 电极为正极，正极电极反应式为H 2O 2＋2e －
===2OH
－
，故A 项正确；电池放电过程中，阳离子移向正极，Na ＋
从负极区向正极区移动，故B 项正确；负极发生
氧化反应生成BO －
2，电极反应式为BH －
4＋8OH －
－8e －
===BO －
2＋6H 2O,1molNaBH 4参加反应时转移电子数为8N A ，故C 项错误；要使LED 发光二极管正常发光，图乙中的导线a(阴极)应与图甲中的B 极(负极)相连，故D 项正确。

]
6．D [酶的主要成分为蛋白质，在高温条件下变性，丧失催化作用，A 项错误；由图示电子的移动方向可知a 为电池的负极，发生氧化反应：C 6H 12O 6＋H 2O －2e －
===C 6H 12O 7＋2H ＋
，b 为电池的正极，发生还原反应：H 2O 2＋2e －
＋2H ＋
===2H 2O ，H ＋
通过交换膜从a 极移向b 极，D 项正确，B 、C 项错误。

]
7．D [酶在高温下会失去生理活性，A 项合理；若该电池为酸性介质，则H ＋
会在正极与O 2发生反应，正极反应式为O 2＋4e －
＋4H ＋
===2H 2O ，B 项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C 项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C 6H 12O 6＋36OH －
－24e －
===6CO 2－
3＋24H 2O ，D 项不合理。

] 8．B [细菌在高温下不能存活，A 错误；污水中主要含有葡萄糖时，负极发生的反应为C 6H 12O 6＋6H 2O －24e
－
===6CO 2＋24H ＋，B 正确；H ＋在负极产生，从负极室向正极室移动，C 错误；负极产生的H ＋
与正极产生的
OH －
恰好结合成水，故溶液的酸性不会增强，D 错误。

]
9．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。

]
10．B [该装置为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A 错误；a 电极是负极，发生的电极反应为CH 3OH ＋H 2O －6e －
===CO 2＋6H ＋
，故B 正确；当电路中有1 mol 电子转移时，有1 mol H ＋
移向正极区即b 电极区，故C 错误；将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪还是原电池，同样可以产生电流，故D 错误。

]。