高考化学二轮复习考点剖析考点44 非水电池（解析版）.doc

考点44 非水电池1．（2015江苏）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－=2H2OC．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＋4e－=2CO32－【答案】D【解析】A、1molCH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，故错误；B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，故B错误；C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正确不同类型的燃料电池可有不同种类的电解质，其电解质通常有水剂体系（酸性、中性或碱性）电解质、熔融盐电解质、固体（氧化物或质子交换膜）电解质等在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式就有不同的表示方法因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。

1、电解质为熔融的碳酸盐（如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-2、电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O2＋4e-=2O2-，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态1、固态金属氧化物电池典例1（2018广东省揭阳市高三高考第一次模拟考试）在固态金属氧化物燃料电池中，以H2—CO混合气体为燃料，基本原理如右图所示下列说法不正确的是A． Y极是原电池的正极，发生还原反应B． 负极的电极反应式是：H2－2eˉ＋O2ˉ＝H2O CO－2eˉ＋O2ˉ＝ CO2C． 总反应可表示为：H2＋CO＋O2 ＝ H2O＋CO2D． 同温同压下两极消耗的气体的体积之比是1︰1【答案】D【解析】根据图示知：与X相连的电极通入H2、CO，所以X是负极，Y是正极，负极上发生氧化反应，电极反应式为：H2+O2--2e-=H2O、CO+O2--2e-=CO2，正极上发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=O2-，总反应为：H2+CO+O2=H2O+CO2。

A．根据图示知：与X相连的电极通入H2、CO，所以X是负极，Y是正极，A正确；B．负极上发生氧化反应，电极反应式为：H2+O2--2e-=H2O、CO+O2--2e-=CO2，B正确；C、根据正负极的电极反应式可知，总反应式可以为：H2+CO+O2=H2O+CO2，C正确；D、总反应式可表示为：H2+CO+O2=H2O+CO2，同温同压下两极消耗的气体体积之比是2：1，D错误2、熔融碳酸盐电池典例2（2018届河南省濮阳市高三第二次模拟考试）氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700℃)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示下列有关该电池的说法正确的是A． 电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用B． 负极反应式为H2 -2e- +CO32-==CO2+H2OC． 该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放D． 电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2【答案】B【解析】根据图示，在氢氧熔融碳酸盐燃料电池中，通入氢气的电极为负极，负极发生氧化反应，电极反应式为H2 -2e- +CO32-==CO2+H2O，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2+2CO2+4e-= 2CO32-，总反应为：2 H2＋O2= 2H2O。

A. 根据上述分析，电池工作时，熔融碳酸盐参与了电极反应，A错误；B. 负极发生氧化反应，电极反应式为H2 -2e- +CO32-==CO2+H2O，故B正确；C. 根据总反应，该电池工作时没有消耗二氧化碳，不能减少温室气体的排放，C错误；D. 电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗0.5mol氧气，质量为16 g O2，D错误3、质子膜电池典例3（2018届甘肃省兰州市高三第一次诊断性考试）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示下列说法不正确的是A． 电极a为电池的负极B． 电极b上发生的电极反应为：O2 +4H+ + 4e﹣=== 2H2OC． 电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 LH2SD． 每17 g H2S参与反应，有1 mol H+经质子膜进入正极区【答案】C【解析】A，根据图示，电极a上H2S失去电子被氧化成S2，电极a为负极，A项正确；B，电极b上O2发生得电子的还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，B项正确；C，H2S在负极被消耗，负极电极反应式为2H2S-4e-=S2+4H+，电路中流过4mol电子，负极消耗2molH2S，H2S所处温度和压强未知，无法计算消耗H2S的体积，C项错误；D，n（H2S）==0.5mol，根据正极和负极电极反应式，每17gH2S参与反应有1molH+经质子膜进入正极区，D项正确。

4、固体氧化物电池典例4如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池该固体氧化物电解质的工作温度高达700 -900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质下列说法正确的是A． 电极甲发生还原反应B． 电池内的O2-由电极乙移向电极甲C． 电池总反应为N2H4 +2O2= 2NO +2H2OD． 当甲电极上有lmol N2H4消耗时，乙电极上有22.4L O2参与反应【答案】B【解析】A、通氧气一极为正极，通N2H4的一极为负极，即电极甲为负极，依据原电池的工作原理，电极甲上发生氧化反应，A错误；B、根据原电池的工作原理，O2－从正极移向负极，B正确；C、因为反应生成无毒无害物质，即N2H4转化成N2和H2O，C错误；D、题目中没有说明条件是否为标准状况下，因此无法计算气体的体积，D错误5、新材料电池典例5（2018届广东省佛山市普通高中教学质量检测二）新型液态金属Li-Sb电池具有优良的动力传输特性，工作原理如图所示，该电池的两极及电解液被分成3层(熔融Li和Sb可互溶)下列说法正确的是A． 电池放电时Li为正极B． 将Li换成Na会提高该电池的比能量C． 该电池充电时阳极金属的总质量不变D． 在Sb电极中常掺入Pb，目的是降低该电池工作温度【答案】D【解析】电池放电时Li为负极，A项错误；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，将Li换成Na会降低该电池的比能量，B项错误；当电池放电时，上层的锂金属失去电子，成为锂离子，移到中层的盐层，而盐层中的锂离子，则会吸收电子，渐渐跑到铅锑混合物所在的最下层，若开始充电，最底层的锂金属会往上熔回盐层的过程中，熔融Li和Sb可互溶，故该电池充电时阳极金属的总质量发生改变，C项错误；将正极金属Sb和低熔点金属进行合金化来降低熔点，从而降低电池的工作温度，D项正确。

1．（江西省重点中学盟校2019届高三第一次联考）如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质下列说法正确的是A．电池总反应为：N2H4+2O2=2NO+2H2OB．电池内的O2-由电极乙移向电极甲C．当甲电极上有lmol N2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应D．电池正极方程式为：O2 + 4e-+2H2O=4OH-【答案】B【解析】A.反应生成物均为无毒无害的物质，负极上反应生成N2，则电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，A错误；B.放电时，阴离子向负极移动，即O2-由电极乙移向电极甲，B正确；C.由电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O可知，当甲电极上有1molN2H4消耗时，乙电极上有1molO2被还原，由于反应条件未知，所以O2的体积不一定是22.4L，C错误；D.正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=2O2-，D错误2．（衡水金卷2018-2019年度高三第三次联合质量测评）一种以肼(N2H4)为燃料的新型环保电池的工作原理如图所示。

下列说法正确的是A．电极A的电势比电极B的低B．电极A的电极反应式为N2H4－4e－+4OH－===N2+4H2OC．电极B发生氧化反应D．每消耗11.2L的O2，转移的电子数为2NA【答案】A【解析】A. 电极A为负极，故A的电势比电极B的低，故A正确；B. 由图示可知，固体电解质中存在阳离子而不是氢氧根，电极A的电极反应式为：N2H4－4e－+2O2-===N2+2H2O，故B错误；C. 电极B为正极，氧气得电子生成阳离子，发生还原反应，故C错误；D. 没有说明是否在标准状况下，所以11.2L的O2，转移的电子数不能确定，故D错误3．（安徽省芜湖市第一中学2020届高三上学期基础检测）如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池该固体氧化物电解质的工作温度高达700—900℃时，O2—可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质下列说法正确的是（ ）A.电池内的O2—由电极甲移向电极乙B.电池总反应为N2H4+2O2＝2NO+2H2OC.当甲电极上有1molN2H4消耗时，标况下乙电极上有22.4LO2参与反应D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲【答案】C【解析】A. 放电时，阴离子向负极移动，即O2−由电极乙移向电极甲，A项错误； B. 反应生成物均为无毒无害的物质，负极上反应生成氮气，则电池总反应为N2H4+O2=N2↑+2H2O，B项错误；C. 由电池总反应为N2H4+O2=N2↑+2H2O可知，当甲电极上有1molN2H4消耗时，乙电极上有1molO2被还原，所以标况下乙电极上有22.4LO2参与反应，C项正确；D. 电池外电路的电子从电源的负极流向正极，即由电极甲移向电极乙，D项错误。

4．（天津市新华中学2019届高三下学期第10次统练）某小组设计如图装置，利用氢镍电池为钠硫电池(总反应为：)充电已知氢镍电池放电时的总反应式为，其中M为储氢合金，下列说法正确的是A．a极为氢镍电池的正极B．充电时，通过固体陶瓷向M极移动C．氢镍电池的负极反应式为D．充电时，外电路中每通过2mol电子，N极上生成1molS单质【答案】B【解析】A.根据以上分析，与a极相连的是钠硫电池的负极，所以a极为氢镍电池的负极，故A错误；B. 电解时阳离子向阴极移动，所以充电时，通过固体Al2O3陶瓷向M极移动，故B正确；C. 氢镍电池的负极发生氧化反应，反应式为MH+OH--e-=M+H2O，故C错误；D. 充电时，N电极为阳极，反应式为Sx2--2e-=xS，根据电子守恒，外电路中每通过2mol电子，N极上生成xmolS单质，故。