考點44非水電池1．（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－=2H2OC．電池工作時，CO32－向電極B移動D．電極B上發生的電極反應為：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，O2、CO2共同參加反應，其電極反應式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，故D正確。不同類型的燃料電池可有不同種類的電解質，其電解質通常有水劑體系（酸性、中性或堿性）電解質、熔融鹽電解質、固體（氧化物或質子交換膜）電解質等。在不同的電解質中，燃料電池的電極反應式就有不同的表示方法。因此，在書寫燃料電池電極反應式時要特別注意電解質的種類。1、電解質為熔融的碳酸鹽（如Li2CO3和Na2CO3熔融鹽混和物）在熔融的碳酸鹽環境中，O2-離子也不能單獨存在，O2-離子可結合CO2生成CO32-離子，則其正極反應式為O2＋2CO2+4e-=2CO32-。2、電解質為固體電解質（如固體氧化鋯—氧化釔）該固體電解質在高溫下可允許O2-離子在其間通過，故其正極反應式應為O2＋4e-=2O2-。綜上所述，燃料電池正極反應式本質都是O2＋4e-=2O2-，在不同電解質環境中，其正極反應式的書寫形式有所不同。因此在書寫正極反應式時，要特別注意所給電解質的狀態。1、固態金屬氧化物電池典例1（2018廣東省揭陽市高三高考第一次模擬考試）在固態金屬氧化物燃料電池中，以H2—CO混合氣體為燃料，基本原理如右圖所示。下列說法不正確的是A．Y極是原電池的正極，發生還原反應B．負極的電極反應式是：H2－2eˉ＋O2ˉ＝H2OCO－2eˉ＋O2ˉ＝CO2C．總反應可表示為：H2＋CO＋O2＝H2O＋CO2D．同溫同壓下兩極消耗的氣體的體積之比是1︰1【答案】D【解析】根據圖示知：與X相連的電極通入H2、CO，所以X是負極，Y是正極，負極上發生氧化反應，電極反應式為：H2+O2--2e-=H2O、CO+O2--2e-=CO2，正極上發生還原反應，電極反應式為：O2+4e-=O2-，總反應為：H2+CO+O2=H2O+CO2。A．根據圖示知：與X相連的電極通入H2、CO，所以X是負極，Y是正極，A正確；B．負極上發生氧化反應，電極反應式為：H2+O2--2e-=H2O、CO+O2--2e-=CO2，B正確；C、根據正負極的電極反應式可知，總反應式可以為：H2+CO+O2=H2O+CO2，C正確；D、總反應式可表示為：H2+CO+O2=H2O+CO2，同溫同壓下兩極消耗的氣體體積之比是2：1，D錯誤。2、熔融碳酸鹽電池典例2（2018屆河南省濮陽市高三第二次模擬考試）氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600~700℃)，具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價值高等優點。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關該電池的說法正確的是A．電池工作時，熔融碳酸鹽只起到導電的作用B．負極反應式為H2-2e-+CO32-==CO2+H2OC．該電池可利用工廠中排出的CO2，減少溫室氣體的排放D．電池工作時，外電路中流過0.2mol電子，消耗3.2gO2【答案】B【解析】根據圖示，在氫氧熔融碳酸鹽燃料電池中，通入氫氣的電極為負極，負極發生氧化反應，電極反應式為H2-2e-+CO32-==CO2+H2O，通入氧氣的電極為正極，正極發生還原反應，電極反應式為O2+2CO2+4e-=2CO32-，總反應為：2H2＋O2=2H2O。A.根據上述分析，電池工作時，熔融碳酸鹽參與了電極反應，A錯誤；B.負極發生氧化反應，電極反應式為H2-2e-+CO32-==CO2+H2O，故B正確；C.根據總反應，該電池工作時沒有消耗二氧化碳，不能減少溫室氣體的排放，C錯誤；D.電池工作時，外電路中流過0.2mol電子，消耗0.5mol氧氣，質量為16gO2，D錯誤。3、質子膜電池典例3（2018屆甘肅省蘭州市高三第一次診斷性考試）科學家設計出質子膜H2S燃料電池，實現了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質硫。質子膜H2S燃料電池的結構示意圖如下圖所示。下列說法不正確的是A．電極a為電池的負極B．電極b上發生的電極反應為：O2+4H++4e﹣===2H2OC．電路中每流過4mol電子，在正極消耗44.8LH2SD．每17gH2S參與反應，有1molH+經質子膜進入正極區【答案】C【解析】A，根據圖示，電極a上H2S失去電子被氧化成S2，電極a為負極，A項正確；B，電極b上O2發生得電子的還原反應，電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，B項正確；C，H2S在負極被消耗，負極電極反應式為2H2S-4e-=S2+4H+，電路中流過4mol電子，負極消耗2molH2S，H2S所處溫度和壓強未知，無法計算消耗H2S的體積，C項錯誤；D，n（H2S）=17g34g/mol4、固體氧化物電池典例4如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700-900℃時，O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是A．電極甲發生還原反應B．電池內的O2-由電極乙移向電極甲C．電池總反應為N2H4+2O2=2NO+2H2OD．當甲電極上有lmolN2H4消耗時，乙電極上有22.4LO2參與反應【答案】B【解析】A、通氧氣一極為正極，通N2H4的一極為負極，即電極甲為負極，依據原電池的工作原理，電極甲上發生氧化反應，A錯誤；B、根據原電池的工作原理，O2－從正極移向負極，B正確；C、因為反應生成無毒無害物質，即N2H4轉化成N2和H2O，C錯誤；D、題目中沒有說明條件是否為標準狀況下，因此無法計算氣體的體積，D錯誤。5、新材料電池典例5（2018屆廣東省佛山市普通高中教學質量檢測二）新型液態金屬Li-Sb電池具有優良的動力傳輸特性，工作原理如圖所示，該電池的兩極及電解液被分成3層(熔融Li和Sb可互溶)。下列說法正確的是A．電池放電時Li為正極B．將Li換成Na會提高該電池的比能量C．該電池充電時陽極金屬的總質量不變D．在Sb電極中常摻入Pb，目的是降低該電池工作溫度【答案】D【解析】電池放電時Li為負極，A項錯誤；比能量是指參與電極反應的單位質量的電極材料放出電能的大小，將Li換成Na會降低該電池的比能量，B項錯誤；當電池放電時，上層的鋰金屬失去電子，成為鋰離子，移到中層的鹽層，而鹽層中的鋰離子，則會吸收電子，漸漸跑到鉛銻混合物所在的最下層，若開始充電，最底層的鋰金屬會往上熔回鹽層的過程中，熔融Li和Sb可互溶，故該電池充電時陽極金屬的總質量發生改變，C項錯誤；將正極金屬Sb和低熔點金屬進行合金化來降低熔點，從而降低電池的工作溫度，D項正確。1．（江西省重點中學盟校2019屆高三第一次聯考）如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700～900℃時，O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是A．電池總反應為：N2H4+2O2=2NO+2H2OB．電池內的O2-由電極乙移向電極甲C．當甲電極上有lmolN2H4消耗時，乙電極上有22.4LO2參與反應D．電池正極方程式為：O2+4e-+2H2O=4OH-【答案】B【解析】A.反應生成物均為無毒無害的物質，負極上反應生成N2，則電池總反應為：N2H4+O2=N2↑+2H2O，A錯誤；B.放電時，陰離子向負極移動，即O2-由電極乙移向電極甲，B正確；C.由電池總反應為：N2H4+O2=N2↑+2H2O可知，當甲電極上有1molN2H4消耗時，乙電極上有1molO2被還原，由于反應條件未知，所以O2的體積不一定是22.4L，C錯誤；D.正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為：O2+4e-=2O2-，D錯誤。2．（衡水金卷2018-2019年度高三第三次聯合質量測評）一種以肼(N2H4)為燃料的新型環保電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．電極A的電勢比電極B的低B．電極A的電極反應式為N2H4－4e－+4OH－===N2+4H2OC．電極B發生氧化反應D．每消耗11.2L的O2，轉移的電子數為2NA【答案】A【解析】A.電極A為負極，故A的電勢比電極B的低，故A正確；B.由圖示可知，固體電解質中存在陽離子而不是氫氧根，電極A的電極反應式為：N2H4－4e－+2O2-===N2+2H2O，故B錯誤；C.電極B為正極，氧氣得電子生成陽離子，發生還原反應，故C錯誤；D.沒有說明是否在標準狀況下，所以11.2L的O2，轉移的電子數不能確定，故D錯誤。3．（安徽省蕪湖市第一中學2020屆高三上學期基礎檢測）如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700—900℃時，O2—可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。下列說法正確的是（）A.電池內的O2—由電極甲移向電極乙B.電池總反應為N2H4+2O2＝2NO+2H2OC.當甲電極上有1molN2H4消耗時，標況下乙電極上有22.4LO2參與反應D.電池外電路的電子由電極乙移向電極甲【答案】C【解析】A.放電時，陰離子向負極移動，即O2?由電極乙移向電極甲，A項錯誤；B.反應生成物均為無毒無害的物質，負極上反應生成氮氣，則電池總反應為N2H4+O2=N2↑+2H2O，B項錯誤；C.由電池總反應為N2H4+O2=N2↑+2H2O可知，當甲電極上有1molN2H4消耗時，乙電極上有1molO2被還原，所以標況下乙電極上有22.4LO2參與反應，C項正確；D.電池外電路的電子從電源的負極流向正極，即由電極甲移向電極乙，D項錯誤。4．（天津市新華中學2019屆高三下學期第10次統練）某小組設計如圖裝置，利用氫鎳電池為鈉硫電池(總反應為：)充電。已知氫鎳電池放電時的總反應式為SKIPIF1<0，其中M為儲氫合金，下列說法正確的是A．a極為氫鎳電池的正極B．充電時，SKIPIF1<0通過固體SKIPIF1<0陶瓷向M極移動C．氫鎳電池的負極反應式為SKIPIF1<0D．充電時，外電路中每通過2mol電子，N極上生成1molS單質【答案】B【解析】A.根據以上分析，與a極相連的是鈉硫電池的負極，所以a極為氫鎳電池的負極，故A錯誤；B.電解時陽離子向陰極移動，所以充電時，SKIPIF1<0通過固體Al2O3陶瓷向M極移動，故B正確；C.氫鎳電池的負極發生氧化反應，反應式為MH+OH--e-=M+H2O，故C錯誤；D.充電時，N電極為陽極，反應式為Sx2--2e-=xS，根據電子守恒，外電路中每通過2mol電子，N極上生成xmolS單質，故D錯誤。5．（浙江省臨安市昌化中學2019屆高三上學期期末）鈉-CO2電池的工作原理如圖所示，吸收的CO2轉化為Na2CO3固體和碳，沉積在多壁碳納米管(MWCNT)電極表面，下列說法不正確的是()A.負極反應式為Na－e-=Na+B.多壁碳納米管(MWCNT)作電池的正極C.可以用乙醇代替四甘醇二甲醚作有機溶劑D.電池總反應式為4Na+3CO2=2Na2CO3+C【答案】C【解析】A．負極反應為鈉失電子發生的氧化反應，電極反應為：Na-e-═Na+，故A正確；B．根據分析可知，多壁碳納米管(MWCNT)做電池的正極，故B正確；C．鈉和乙醇發生反應生成氫氣，不可以用乙醇代替四甘醇二甲醚做有機溶劑，故C錯誤；D．根據分析，放電時電池總反應即鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和碳，總反應是4Na+3CO2=2Na2CO3+C，故D正確。6．（天津部分區聯考2019屆高三上學期一模考試）在混合導體透氧膜反應器中一步同時制備氨合成氣(N2、H2)和液體燃料合成氣(CO、H2)，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A．膜I側反應為：H2O+2e-=H2+O2-O2+4e-=2O2-B．膜II側相當于原電池的負極C．膜II側發生的反應為：CH4+O2--2e-=2H2+COD．膜II側每消耗1molCH4，膜I側一定生成1molH2【答案】D【解析】A.膜I側，H2O和O2在正極均發生還原反應，結合題圖可寫出其電極反應式為：H2O+2e-=H2+O2-、O2+4e-=2O2-，故A正確；B.原電池中陰離子從正極向負極移動結合題圖O2-的移動方向可知，膜I側相當于原電池的正極，膜II側相當于原電池的負極，故B正確；C.膜II側CH4發生氧化反應，其電極反應式為CH4+O2--2e-=2H2+CO，故C正確；D.膜I側發生的反應為：H2O+2e-=H2+O2-、O2+4e-=2O2-，膜II側發生的反應為：CH4+O2--2e-=2H2+CO，膜II側每消耗1molCH4，膜I側生成小于1molH2，故D錯誤。7．（河南省新鄉市2019屆高三第三次模擬測試）熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示，其中作為電解質的無水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能，此時硫酸鉛電極處生成Pb。下列有關說法正確的是A．輸出電能時，外電路中的電子由硫酸鉛電極流向鈣電極B．放電時電解質LiCl－KCl中的Li＋向鈣電極區遷移C．電池總反應為Ca＋PbSO4＋2LiClPb＋Li2SO4＋CaCl2D．每轉移0.2mol電子，理論上消耗42.5gLiCl【答案】C【解析】A.輸出電能時，電子由負極經過外電路流向正極，即從鈣電極經外電路流向硫酸鉛電極，A項錯誤；B.Li+帶正電，放電時向正極移動，即向硫酸鉛電極遷移，B項錯誤；C.負極反應方程式為Ca+2Cl??2e?=CaCl2，正極電極反應方程式為：PbSO4+2e?+2Li+=Pb+Li2SO4，則總反應方程式為：PbSO4+Ca+2LiCl=Pb+CaCl2+Li2SO4，C項正確；D.鈣電極為負極，電極反應方程式為Ca+2Cl??2e?=CaCl2，根據正負極電極反應方程式可知2e?～2LiCl，每轉移0.2mol電子，消耗0.2molLiCl，即消耗85g的LiCl，D項錯誤。8．（遼寧省大連市2019屆高三第二次模擬考試）以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．放電時，Mo箔上的電勢比Mg箔上的低B．充電時，Mo箔接電源的負極C．放電時，正極反應為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]D．充電時，外電路中通過0.2mol電子時，陰極質量增加3.55g【答案】C【解析】A.放電時，Mg作負極，Mo作正極，所以Mo箔上的電勢比Mg箔上的高，故A錯誤；B.充電時，電池的負極接電源的負極，電池的正極接電源的正極，即Mo箔接電源的正極，故B錯誤；C.根據原電池工作原理，放電時Mg作負極，Mo作正極，正極反應式為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6],故C正確;D.放電時負極上應是2Mg-4e-+2C1-=[Mg2Cl2]2+,通過0.2mol電子時，消耗0.1molMg,質量減少2.4g，則充電時質量增加2.4g，故D錯誤。答案：C。9．（河南省中原名校2019屆高三下學期第一次聯考）發展新能源汽車是國家戰略，經過近10年的發展，目前我國新能源汽車產銷量均達到80萬輛，LiFePO4電池是新能源汽車關鍵部件之一，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

A．充電時，電極a與電源的負極連接，電極b與電源正極連接B．電池驅動汽車前進時，正極的電極反應為：Li1-xFePO4+xLi++xe－=LiFePO4C．電池驅動汽車后退時，負極材料減重1.4g，轉移0.4mol電子D．電池進水將會大大降低其使用壽命【答案】C【解析】A.放電時Li+向電極b移動,則電極b為正極，電極a為負極,充電時，電極a與電源的負極連接，電極b與電源正極連接，故A正確；B.電池工作時,Li+向正極移動，正極上Li1-xFePO4,發生還原反應:Li1-xFePO4+xLi++xe-==LiFePO4,故B正確;C.電池工作時，負極反應為LixC6–xe-=xLi++C6,負極減重1.4g，說明消耗鋰的物質的量為0.2mol,則外電路中流過0.2mol電子,故C錯誤。D.因為Li的金屬性很強，容易與水發生反應，所以電池進水將會大大降低其使用壽命，故D正確；答案：C。10．（陜西省渭南市2019年高三教學質量檢測二）最近我國科學家在液流電池研究方面取得新進展。一種硫/碘體系(KI/K2S2)的液流電池工作原理如圖所示。下列說法正確的是（）A．放電時電池右側為負極，發生氧化反應B．放電時電池左側的電極反應為S22－+2e－==2S2－C．充電時電解質溶液中K經交換膜向右側移動D．充電時電池的總反應為3I－+S22－=I3－+2S2－【答案】D【解析】A項、放電時，右室電極為液流電池的正極，I3－在正極上放電發生還原反應生成I－，故A錯誤；B項、放電時，左室電極為液流電池的負極，S2－在負極放電發生氧化反應生成S22－，電極反應式為2S2－—2e－=S22－，故B錯誤；C項、充電時，陽離子向陰極移動，則電解質溶液中K經交換膜向左側移動，故C錯誤；D項、放電時，電池的總反應為I3－+2S2－=3I－+S22－，則充電時，電池的總反應為3I－+S22－=I3－+2S2－，故D正確。11．（四川省成都七中2019屆高三理科理綜4月12日考試）—種新型可逆電池的工作原理如圖所示，放電時總反應為Al+3Cn(AlCl4)+4AlCl4-Al2Cl7-+3Cn-(Cn代表石墨),下列說法正確的是A．充電時，石墨電極作陰極B．充電時，熔融鹽中的A1C14-向右移動C．放電時，負極反應為:2A1-6e-+7C1-=A12C17-D．放電時，若電路中轉移3mol電子，則有1molCn(A1C14)被還原【答案】B【解析】A.金屬鋁做原電池的負極，充電時做電解池的陰極，石墨做陽極，故錯誤；B.充電時，陰離子向陽極移動，即向右移動，故正確；C.放電時，負極反應為：A1-3e-+7AlCl4-=4A12C17-，故錯誤；D.放電時，若電路中轉移3mol電子，則有3molCn(A1C14)被還原，故錯誤。12．（云南省玉溪一中2019屆高三下學期第五次調研考試）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態下能傳導O2－。下列說法不正確的是A．通入丁烷的一極是負極，電極反應為：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2OB．在熔融電解質中，O2－向負極定向移動C．電池的總反應是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OD．通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2＋4e－===2O2－【答案】A【解析】A．燃料電池中通入燃料的電極是負極，負極反應式為C4H10+13O2－-26e-=4CO2↑+5H2O，選項A不正確；B．在放電時，熔融電解質中O2-向負極定向移動、陽離子向正極移動，選項B正確；C．電池總反應式和燃料燃燒方程式相同，為2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，選項C正確；D．燃料電池中通入氧化劑的電極是正極，所以通入空氣的電極是正極，電極反應式為：O2+4e-═2O2-，選項D正確。13．（山東省聊城市2019屆高三3月份一模考試）以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．放電時，Na+由右室移向左室B．放電時，Mg箔為負極，該電極發生氧化反應C．充電時，陽極反應式為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e-=====Fe[Fe(CN)6]+2Na+D．用鉛蓄電池為該電池充電時，當有0.2mol電子轉移時，Pb電極質量減少20.7g【答案】D【解析】A.由圖可知,右室發生氧化反應，Mg箔為負極,則Mo箔為正極，所以放電時，Na+由右室移向左室，故A正確；B.放電時，Mg箔為負極，該電極發生氧化反應，故B正確；C.充電時，Mo(鉬)箔接電源的正極,是電解池的陽極，陽極反應式為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e-==Fe[Fe(CN)6]+2Na+，故C正確；D.外電路中通過0.2mol電子的電量時,Pb電極發生的反應為：Pb-2e-+SO42-=PbSO4,質量增加了9.6g，故D錯誤。14．（安徽蚌埠市2019屆高三第二次教學質量檢查考試）大陽能路燈蓄電池是磷酸鐵鋰電池，其工作原理如圖。M電極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導Li+的高分子材料，隔膜只允許Li+通過，電池反應式為LixC6+Li1－xFePO4LiFePO4+6C。下列說法正確的是A．放電時Li+從左邊移向右邊，PO43－從右邊移向左邊B．放電時，正極反應式為：Li1－xFePO4+xLi++xe－=LiFePO4C．充電時M極連接電源的負極，電極反應為6C+xe－=C6x－D．充電時電路中通過2.0mol電子，產生7.0gLi【答案】B【解析】A．M電極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，含有Li單質。M電極為負極，放電時，陽離子向正極移動，Li＋從左向右移動，隔膜只允許Li＋通過，PO43－不能通過，A項錯誤；B．放電時，正極得到電子，Li1－xFe