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专题40 化学电源——燃料电池
考点
十年考情(2015-2024）
命题趋势
考点1 燃料电
池原理
2021•山东卷、2020•新课标Ⅲ卷、
2020•山东卷、2019•新课标Ⅰ卷、
2015·全国卷Ⅰ、2015·江苏卷
燃料电池是最有发展前途的发电技术，由于燃
料电池是通过电化学反应把燃料的化学能直接
转换成电能，能量转化效率高，排放出的有害
气体极少，使用寿命长。从节约能源和保护生
态环境的角度来看，有关燃料电池电极反应式
也应运而生。本专题主要考查以燃料电池为载
体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的
书写、电子或电流的方向及溶液pH 的变化
等。
考点2 燃料电
池综合应用
2021•河北卷、2020•江苏卷
考点1 燃料电池原理
1．(2021•山东卷，10)以KOH 溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2
清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH 物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
2．(2020•新课标Ⅲ卷，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发
生反应：VB2+16OH-－11e－= VO4
3-+2B(OH)4
-+ 4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是( )
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A．负载通过0.04 mol 电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 升高
C．电池总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4
-+4VO4
3-
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极
3．(2020•山东卷，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得
电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含
CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为 CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+
B．隔膜1 为阳离子交换膜，隔膜2 为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1
4．(2019•新课标Ⅰ卷，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极
与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A． 相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B． 阴极区，
氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
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C． 正极区，固氮酶
催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D． 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
5．(2015·全国卷Ⅰ，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如
图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
6．(2015·江苏卷，10)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+H2O
3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol 电子
B．电极A 上H2参与的电极反应为
H2+2OH--2e-=2H2O
C．电池工作时，CO3
2−向电极B 移动
D．电极B 上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-=2CO3
2-
考点2 燃料电池综合应用
1．(2021•河北卷，16 节选)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧
化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(4)我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li—CO2电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的CO2在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。
研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4 个步骤
进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O4
2- Ⅱ.C2O4
2-=CO2+CO2
2-
3
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Ⅲ.__________ Ⅳ.CO3
2-+2Li+=Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_________。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO 的反应进程中(H+被还原为H2的反
应可同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO2电还原为CO 从易到难的顺序为_______(用a、b、c 字
母排序)。
2．(2020•江苏卷，20 节选)(2) HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图-2 所示，两
电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为_____________；放电过程中需补充的物质A 为_________(填化学式)。
②图-2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与O2的反应，将化学能转化为电能，其
反应的离子方程式为_______________。
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