2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练56燃料电池2含解析

这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练56燃料电池2含解析，共24页。试卷主要包含了单选题，填空题等内容，欢迎下载使用。
燃料电池（2）
一、单选题（共19题）
1．中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案，其基本工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．该电化学装置中，Pt电极作正极
B．Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
C．电子流向：Pt电极→导线→BiVO4电极→电解质溶液→Pt电极
D．BiVO4电极上的反应式为SO32-－2e-+2OH-=SO42-+H2O
2．氢氧燃料电池构造如图所示。其电池反应方程式为：2H2＋O2=2H2O，下列说法不正确的是

A．多孔金属a作负极
B．多孔金属b上，O2发生还原反应
C．电池工作时，电解质溶液中OH－移向a极
D．正极的电极反应为：O2＋4e－＋4H＋=2H2O
3．H2S是一种剧毒气体，对H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l) ΔH=-632kJ·mol-1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是（ ）

A．电池工作时，电流从电极a经负载流向电极b
B．电极a上发生的电极反应为2H2S-4e-=S2+4H+
C．当反应生成64gS2时，电池内部释放632kJ热能
D．当电路中通过4mol电子时，有4molH+经质子膜进入负极区
4．用酸性氢氧燃料电池为电源电解溶液，实验装置如图所示．下列关于此装置的说法中，正确的是

A．燃料电池工作时，负极反应为
B．a极是石墨，b极是铜时，b极的电极反应为：
C．a极是石墨，b极是纯铜时，电解一定时间后两极产生的气体体积都为标准状况，则原溶液的浓度是
D．a、b两极均是石墨时，若a极产生的气体为标准状况，则U形管中溶液的PH为体积变化忽略不计
5．一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的CH3OH－O2燃料电池的工作原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是

A．标况下，该电池工作时，每消耗22.4L CH3OH转移6 mol电子
B．电子由电极a经负载流向电极b，再经过氢氧化钠溶液返回电极a，形成闭合回路
C．电池工作时，OH－向电极a移动，溶液的pH减小
D．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
6．某液态肼(N2H4)燃料电池被广泛应用于发射通讯卫星、战略导弹等运载火箭中。其中以固体氧化物为电解质，生成物为无毒无害的物质。下列有关该电池的说法正确的是（ ）

A．a电极上的电极反应式为N2H4＋2O2-＋4e-=N2↑＋2H2O
B．电池内电路中，电流方向：电极a→电极b
C．当电极a上消耗1molN2H4时，电极b上被氧化的O2在标准状况下体积为22.4L
D．b极附近的pH值变大
7．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，示意图如图所示。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．阳极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋＝2H＋＋2MV＋
C．正极区，在固氮酶催化作用下发生反应N2＋6MV＋＋6H2O＝2NH3＋6MV2＋＋6OH－
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
8．如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，下列有关说法中不正确的是

A．该能量转化系统中的水也是可能循环的
B．燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
C．水电解系统中的阳极有放出
D．燃料电池放电时的负极反应：
9．已知：质子膜燃料电池工作原理如图。下列说法不正确的是

A．电池工作时，电流从电极b经过负载流向电极a
B．电极a上发生的电极反应式为
C．电路中通过4mol电子时，4mol 经质子膜进入正极区
D．当反应生成64 时，电池内部释放632kJ热量
10．乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为下列有关说法正确的是

A．该电池可实现化学能与电能的相互转化
B．电子移动方向：电极磷酸溶液电极b
C．放电时，电路中每转移电子，溶液中就有向负极迁移
D．该电池的负极反应式为：
11．下图是一种微生物燃料电池的工作原理示意图，工作过程中必须对某室进行严格密封。下列有关说法错误的是

A．a极的电极反应式为
B．若所用离子交换膜为质子交换膜，则将由A室移向B室
C．根据图示，该电池也可以在碱性环境中工作
D．由于A室内存在细菌，所以对A室必须严格密封，以确保厌氧环境
12．一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消耗1mol CH4转移4mol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，CO32-向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-
13．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﹣+═CO2+H2O
C．电子流向是：电极a﹣负载﹣电极b﹣熔融碳酸盐﹣电极a
D．电池工作时，外电路中流过0.2mol电子，消耗3.2gO2
14．甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如图，其总反应为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是

A．电极A是负极，发生氧化反应
B．电池工作时，电解液中的H＋通过质子交换膜向B电极迁移
C．放电前后电解质溶液的pH不变
D．b物质在电极上发生的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋＝2H2O
15．法国格勒诺布尔(Grenoble)约瑟夫·傅立叶大学的研究小组发明了第一块可植入人体为人造器官提供电能的葡萄糖生物燃料电池，其基本原理是葡萄糖和氧气在人体中酶的作用下发生反应：C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O(酸性环境)。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A．该生物燃料电池不可以在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋
C．消耗1 mol氧气时转移4 mol e－，H＋向负极移动
D．今后的研究方向是设法提高葡萄糖生物燃料电池的效率，从而使其在将来可以为任何可植入医疗设备提供电能
16．科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如左下图所示，用Cu—Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是

A．电极c与b相连，d与a相连
B．左侧电解槽中：Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率
17．微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是

A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−
B．电极M附近产生黄绿色气体
C．若消耗1 mol S2−，则电路中转移8 mol e−
D．将装置温度升高到60 ℃，一定能提高电池的工作效率
18．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（ ）

A．当有0.8mol电子转移时，b极产生4.48LO2
B．为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液
C．d极上发生的电极反应是：2H+ +2e－=H2
D．c极上进行氧化反应，A池中的H+可以通过隔膜进入B
19．探索二氧化碳在海洋中转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。研究表明，溶于海水的二氧化碳主要以无机碳形式存在，其中HCO3-占95%。科学家利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。

下列说法不正确的是
A．a室中OH-在电极板上被氧化
B．b室发生反应的离子方程式为：H+ + HCO3- = CO2↑ + H2O
C．电路中每有0.2mol 电子通过时，就有0.2mol阳离子从c室移至b室
D．若用氢氧燃料电池供电，则电池负极可能发生的反应为：H2 + 2OH- - 2e- =2H2O


二、填空题（共7题）
20．科学家用氮化镓、铜等材料组装成人工光合系统(如下图)，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。

(1)写出铜电极表面的电极反应式：_______________________________________________________。
(2)为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量_________(选填“盐酸”或“硫酸”)。
21．如图为绿色“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为_____________________。

22．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为___________________。
（2）氢气能源有很多优点，但是氢气直接燃烧的能量转化率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_______________________________________。
（3）在一定条件下，1mol某金属氢化物MHX与ymolH2发生储氢反应生成1 mol新的金属氢化物，写出该反应的化学反应方程式：___________________________________。
（4）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在_______（填“阴极室”或“阳极室”）。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______。
23．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

(1)氢氧燃料电池的能量转化形式主要是___________，在导线中电子流动方向为_____(用a、b 和箭头表示)。
(2)负极反应式为______________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为____________________________________________________。
(4)氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术。有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气。光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一。图1为光伏并网发电装置，图2为电解尿素[CO(NH2)2](C为＋4价)的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。

　　　　　
① 图1中N型半导体为________(填“正极”或“负极”)
② 该系统工作时，A极的电极反应式为____________________。
③ 若A极产生7.00g N2，则此时B极产生________L H2(标准状况下)。
24．原电池体现化学对社会发展的又一伟大贡献。请回答下列问题：
(1)将Cu电极、石墨电极用导线连接好后插入溶液中，电子的流向为_______(填“由Cu电极到石墨电极”或“由石墨电极到Cu电极”)，石墨电极的电极反应式为_______。
(2)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，与在多孔碳材料电极处生成(或1)。

①放电时，多孔碳材料电极为_______(填“正”或“负”)极。
②放电时，外电路每转移0.1mol，锂电极的质量变化为_______。
③放电时，电池正极的电极反应式为_______。
(3)燃料电池大大提高了能量的转化效率。燃料电池工作时将燃料内部的_______能转化为_______能。碱性甲烷燃料电池工作时负极的电极反应式为_______。
25．海洋资源和新型燃料电池的利用具有广阔前景。
(1)无需经过化学变化就能从海水中获得的物质是_______(填写字母)。
A.Cl2 B.淡水 C.烧碱 D.食盐
(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气，将溴离子氧化，该反应的离子方程式是_______。
(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。


工业上常用于沉淀的试剂A是_______，转化为的离子方程式是_______。
(4)海带灰中富含以碘离子形式存在的碘元素。实验室提取的途径如下所示：

①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是_______。
②向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式_______。
(5)甲烷燃料电池应用十分广泛。如下图，甲烷通入的一极的电极反应式为：_______；当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为_______L(在标准状况下)。


26．(1)如图为氢－氧燃料电池装置示意图。其中A为KOH，C为多孔惰性电极。

①在该电池工作时，a是_______极；b电极的电极反应式是____________。
②若将进口a的燃料换成CH4，则a电极的电极方程式为______________。
(2)如图为氯碱工业电解饱和氯化钠溶液的装置示意图。

①电解时，电解池总反应的离子反应方程式为___________。
②逸出的气体D是___________；流出的物质G是___________。
③该电解池中离子交换膜属于______________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
参考答案
1．C
【分析】
该装置为原电池，由Pt电极上反应(H2O→H2)或BiVO4电极上反应(SO32-→SO42-)可知，Pt电极上氢离子得电子生成氢气、发生还原反应，为正极，电极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-；BiVO4电极为负极，SO32-失电子生成硫酸根、发生氧化反应，电极反应为SO32--2e-+2OH-═SO42-+H2O，据此分析解答。
【详解】
A．Pt电极上氢离子得电子生成氢气，发生还原反应，Pt电极作正极，故A正确；
B．Pt电极为正极，BiVO4电极为负极，所以Pt电极电势高于BiVO4电极，故B正确；
C．电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极)，不能进入溶液，故C错误；
D．BiVO4电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为SO32--2e-+2OH-═SO42-+H2O，故D正确；
故选C。
【点睛】
根据电极上物质的变化判断正负极为解答的关键。本题的易错点为C，要注意溶液通过自由移动的离子导电，难点为D，要注意电极反应式的书写与溶液的酸碱性有关。
2．D
【分析】
氢氧燃料电池，氢气在负极失电子，发生氧化反应，氧气在正极得电子，发生还原反应。
【详解】
A．由分析可知，a作负极，A正确；
B．b为正极，O2在正极得电子，发生还原反应，B正确；
C．原电池的电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极，C正确；
D．电解质为KOH溶液，电极反应不能出现H＋，正极反应式应为：O2＋4e－＋2H2O =4OH-，D错误。
答案选D。
【点睛】
电解质溶液为碱性溶液时，电极反应不能出现氢离子，电解质溶液为酸性溶液时，电极反应不能出现氢氧根离子。
3．B
【详解】
A．由2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)反应，得出负极H2S失电子发生氧化反应，则a为电池的负极，电流从正极流出，经外电路流向负极，A项错误；
B．电极a为负极，发生氧化反应，电极反应为2H2S-4e-===S2＋4H＋，B项正确；
C．当反应生成64gS2时，电路中流过4mol电子，则消耗1mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出能量，C项错误；
D．当电路中通过4mol电子时，则消耗1mol氧气，则根据O2＋4H＋＋4e-===2H2O，所以有4molH＋经质子膜进入正极区，D项错误；
答案选B。
4．C
【详解】
燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应、正极上氧化剂得电子发生还原反应，正极电极反应式为、负极反应为，故A错误；
B. 通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，则a是阳极、b是阴极，阴极上铜离子放电，电极反应为，故B错误；
C. a极是石墨，b极是纯铜时，电解一定时间后两极产生的气体体积都为标准状况，即氢气和氧气的物质的量都是，根据转移电子守恒得，硫酸铜浓度，故C正确；
D. a、b两极均是石墨时，若a极产生的气体为标准状况，a极产生氧气的物质的量，硫酸铜的物质的量未知无法确定氢离子是否放电，所以无法计算溶液的pH，故D错误。
5．C
【分析】
甲醇变为碳酸根，化合价升高，发生氧化反应，电极a是负极，氧气化合价降低，发生还原反应，电极b是正极。可在此认识基础上根据原电池的基础知识对各选项作出判断。
【详解】
A．CH3OH在标准状况下是液体，不能用气体摩尔体积进行计算，故A错误；
B．电子由电极a经负载流向电极b，但电子不经过氢氧化钠溶液返回电极a，故B错误；
C．电池工作时，阴离子移向负极，所以，OH－向电极a移动；电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－＝6H2O＋CO，消耗OH-，溶液的pH减小，故C正确；
D．碱性环境下，电极b上发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，故D错误；
答案选C。
【点睛】
解电化学题，应正确判断电极；分析化合价，升高的一极为负极，发生氧化反应，降低的一极为正极，发生还原反应；尤其要注意选项B，电子经过导线传递，不能经过溶液。
6．B
【分析】
该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=2O2-，电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。
【详解】
A. 该燃料电池中a极是负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+2O2--4e-=N2↑+2H2O，故A错误；
B. 该燃料电池中a极是负极，b极是正极，电池内电路中，电流方向：电极a→电极b，故B正确；
C. 由电池总反应为N2H4+O2=N2↑+2H2O可知，当a电极上有1molN2H4消耗时，b电极上有1molO2被还原，状况不知，所以体积不一定是22.4LO2，故C错误；
D. b极是正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-=2O2-，非水溶液，没有产生氢氧根，pH不变，故D错误；
正确答案是B。
7．C
【详解】
A.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，根据图示，左室氢气失电子，右室氮气得电子，构成原电池，故A正确；
B. 左室氢气失电子，为阳极区，氢气在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋＝2H＋＋2MV＋，故B正确；
C. 右室氮气得电子，为正极区，氮气在固氮酶催化作用下发生反应N2＋6MV＋＋6H+＝2NH3＋6MV2＋，故C错误；
D. 阳离子由负极移向正极，所以电池工作时氢离子通过交换膜由负极区向正极区移动，故D正确；
选C。
8．B
【分析】
根据空间站能量转化系统局部示意图，利用水的分解反应和燃料电池中的反应来分析反应中的能量变化，向阳面时，发生的是电解反应，背日面时，发生的是原电池反应。
【详解】
由转化图可知，该系统中水既可分解也可生成，是循环使用的，故A正确；
B.燃料电池系统产生的能量来源于化学反应产生的化学能，属于化学能转变为电能，化学反应的发生能量来源是太阳能，不是来源于水，故B错误；
C.水电解时，阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气，电极反应式为，故C正确；
D.该燃料电池放电时的负极发生氧化反应，在碱性环境下，，故D正确。
故选：B。
【点睛】
本题利用信息来考查化学与能源问题，注重了与生活实际的紧密联系，也体现了利用所学课本知识能够学以致用。
9．D
【分析】
反应，得出负极失电子发生氧化反应即电极a为负极，正极得电子发生还原反应即电极b为正极，电流从正极流向负极，据此分析解答。
【详解】
A.电池工作时，电流从正极b经负载流向负极a，故A正确；
B.电极a即负极失电子发生氧化反应，所以电极反应为，故B正确；
C.正极反应为，所以当电路中通过4mol电子时，有经质子膜进入正极区，故C正确；
D.当反应生成时即1mol，则消耗1mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出能量，故D错误；
故选：D。
【点睛】
本题侧重考查原电池原理，明确电解质溶液酸碱性是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度不大，侧重于考查学生的分析能力。
10．D
【分析】
根据电池反应式知，该反应中O元素化合价由0价变为价而发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极、通入乙烯的电极是负极。
【详解】
A.该装置没有外接电源，所以不能将电能转化为化学能，所以不能实现化学能和电能的相互转化，故A错误；
B.放电时，电子从负极沿导线流向正极，通入乙烯的电极a是负极、通入氧化剂的电极b是正极，电子移动方向：电极负载电极b，故B错误；
C.原电池中阳离子向正极移动，所以放电时，电路中每转移电子，溶液中就有向正极迁移，故C错误；
D.负极发生氧化反应，所以负极电极方程式为，故D正确；
故选：D。
【点睛】
本题考查了原电池原理的应用，为高频考点，注意掌握电极方程式的书写是解决本题的关键，注意电子不能流经溶液。
11．C
【分析】
本题考查电化学原理，意在考查对电解池原理的理解和运用能力。
【详解】
A.由图可知负极（a极）反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，正极（b极）反应式为O2+4H++4e-=2H2O，故不选A；
B.根据图示和题中信息，A室产生而B室消耗，氢离子将由负极移向正极，故不选B；
C.在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂（一般为氧气）在正极得到电子被还原与质子结合成水，所以不可以碱性环境，故选C；
D.由于A室内存在细菌，所以对A室必须严格密封，以确保厌氧环境，故不选D;
答案：C
12．D
【详解】
A.反应CH4+H2O3H2+CO，C元素化合价由-4价升高到+2价，H元素化合价由+1价降低到0价，每消耗1mol CH4转移6mol电子，A错误；
B.电解质没有OH-，负极电极A反应为H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，B错误；
C.电池工作时，CO32-向负极移动，即向电极A移动，C错误；
A.B为正极，正极为氧气得电子生成CO32-，反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-，D正确；
故合理选项是D。
13．B
【分析】
原电池工作时，H2失电子在负极反应，负极反应为H2+CO32－-2e－=H2O+CO2，正极上为氧气得电子生成CO32－，则正极的电极反应为O2+2CO2+4e－=2CO32－。
【详解】
A．分析可知电池工作时，熔融碳酸盐起到导电的作用，和氢离子结合生成二氧化碳，二氧化碳在正极生成碳酸根离子循环使用，故A错误；
B．原电池工作时，H2失电子在负极反应，负极反应为H2+CO32﹣﹣2e﹣=H2O+CO2，故B正确；
C，电池工作时，电子从负极电极a﹣负载﹣电极b，电子不能通过熔融碳酸盐重新回到电极a，故C错误；
D．电极反应中电子守恒正极的电极反应为O2+2CO2+4e﹣=2CO32﹣，电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，反应氧气0.05mol，消耗O2质量=0.05mol×32 g/mol=1.6g，故D错误；
故选B。
14．C
【详解】
A．根据图示，电子由A极流出，沿导线流向B极，则A为负极、B为正极，A极发生氧化反应，故A正确；
B．原电池工作时，电解质溶液中阳离子H+向正极B移动，故B正确；
C．电池反应式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O，有水生成导致溶液体积增大，溶质浓度减小，则c(H+)减小，所以溶液的pH增大，故C错误；
D．正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故D正确；
故选C。
15．C
【详解】
A．酶是一种蛋白质，在高温下会发生变性，失去生理活性，所以该生物燃料电池不可以在高温下工作，故A正确；
B．葡萄糖生物燃料电池中葡萄糖在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，其电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-═6CO2+24H+，故B正确；
C．氧气在正极得电子，其电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O，消耗1mol氧气则转移4mol e-，在溶液中阳离子向正极移动，所以H+会向正极移动，故C错误；
D．提高葡萄糖生物燃料电池的效率，能提高葡萄糖的能量利用率，向外提供更多的电量，故D正确；
答案选C。
16．A
【分析】
甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，通入氧气的电极b为正极，氧气在正极上得电子发生还原反应生成阳离子，根据电解池中电子的移动方向可知，c为阴极，与a相连，Si4+在阴极上得电子发生还原反应生成Si，d为阳极，与b相连，Si在阳极上失电子发生氧化反应生成Si4+。
【详解】
A项、甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，通入氧气的电极b为正极，根据电解池中电子的移动方向可知，c为阴极，与a相连，d为阳极，与b相连，故A错误；
B项、由图可知，d为阳极，Si在阳极上失去电子被氧化生成Si4+，而铜没被氧化，说明硅优先于铜被氧化，故B正确；
C项、甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH4-8e-+4O2- =CO2+2H2O，故C正确；
D项、相同时间下，通入CH4、O2的的体积不同，反应转移电子的物质的量不同，会造成电流强度不同，影响硅的提纯速率，故D正确。
故选A。
【点睛】
本题考查原电池和电解池原理的应用，注意原电池、电解池反应的原理和电子移动的方向，明确离子放电的先后顺序是解题的关键。
17．C
【分析】
微生物燃料电池中，通入C6H12O6的电极为负极，失电子发生氧化反应；通入O2的电极为正极，得电子发生还原反应。电解饱和食盐水时阴、阳极的电极产物分别是：氢气和氢氧化钠、氯气。
【详解】
A.由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e−2H2O，A项错误；
B. M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；
C.1 mol S2−转化成失8 mol e−，则电路中转移8 mol e-，C项正确；
D.该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60 ℃时电池效率是否升高，D项错误。
18．B
【详解】
A.没有指明气体所处的温度和压强，无法计算气体的体积，A项错误；
B.电解NaOH溶液，实质是电解水，所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，B项正确；
C.a电极为阴极，a电极上产生的是氢气，所以d电极发生的电极反应是：H2-2e-=2H+，C项错误；
D.b电极为阳极，b极上产生的气体Y为氧气，c极上是氧气发生还原反应：O2+4e-+4H+=2H2O，c极为燃料电池的正极，d极为燃料电池的负极，B池中的H+通过隔膜进入A池，D项错误；
所以答案选择B项。
【点睛】
右侧为氢氧酸性燃料电池，A池为正极室，B极为负极室。在原电池的内电路中，氢离子作为阳离子应向正极移动，所以氢离子移向A极室。
19．C
【详解】
A. a室是阳极室，OH-在电极板上失电子被氧化生成氧气，故A正确；
B. a室中生成的氢离子移入b室， b室发生反应的离子方程式为：H+ + HCO3-＝CO2↑ + H2O，故B正确；
C. 阳离子由阳极移向阴极，所以阳离子从b室移至c室，故C错误；
D. 碱性氢氧燃料电池的负极反应为：H2 + 2OH- - 2e-＝2H2O，故D正确。
20． CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O 硫酸
【解析】(1)根据图知，Cu电极上反应物是二氧化碳和氢离子，生成物是甲烷和水，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故答案为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O；
(2)电解质溶液呈酸性，加入的酸不能影响产物成分，由于盐酸易挥发，生成的甲烷中会混有HCl气体，应加入硫酸，故答案为：硫酸。
点睛：本题考查原电池原理，为高频考点，明确原电池各个电极发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写。
21．CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
【解析】“二甲醚燃料电池”的反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电。由图可知，氢离子移向b电极，则b电极为正极，a极为负极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，故答案为：CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+。
点睛：本题考查了原电池原理及其应用，电极反应式书写是易错点，可以先写出正极电极反应式，利用总反应式减正极反应式即为负极反应式。本题需要认真读图，认识到二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子是解题的关键。
22．光能转化为化学能 H2+2OH--2e-=2H2O MHx+yH2=MHx+2y 阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
【解析】
（1）利用太阳能直接分解水制氢，其能量转化形式为光能转化为化学能；（2）碱性氢氧燃料电池的负极是氢气失去电子，电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O；（3）在一定条件下，1mol某金属氢化物MHX与ymolH2发生储氢反应生成1 mol新的金属氢化物，因此该反应的化学反应方程式MHx+yH2=MHx+2y；（4）根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c（OH-）降低的区域在阳极室；氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
23．化学能转化为电能 a→b H2－2e－＋2OH－===2H2O(或2H2－4e－＋4OH－===4H2O) 增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，加快电极反应速率 负极 CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O 16.8
【详解】
试题分析：（1）氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，所以该燃料电池中能量主要转化形式是化学能转化为电能；燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，所以通入氢气的电极是负极、通入氧气的电极是正极，电子流动方向为a到b，故答案为化学能→电能；a→b；
（2）碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案为H2-2e-+2OH-=2H2O；
（3）反应物接触面积越大，反应速率越快，电极表面镀铂粉能增大反应物的接触面积，所以能增大反应速率，故答案为增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，增大反应速率；
（4）①该电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，则图1中N型半导体为负极，P型半导体为正极，故答案为负极；
②A极为阳极，电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-═CO+N2↑+6H2O，故答案为CO(NH2)2+8OH--6e-═CO+N2↑+6H2O；
③A极为阳极，电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-═CO+N2↑+6H2O，若A极产生7.00g即0.25molN2，则转移电子是1.5mol，此时B极产生氢气，B电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，转移1.5mol电子，产生氢气的体积是：×22.4L/mol=16.8L，故答案为16.8。
24．由Cu电极到石墨电极 正 减重0.7g 化学 电
【详解】
(1)在溶液中，Cu与发生反应生成和，故Cu电极为负极，石墨是正极，电子由Cu电极到石墨电极，正极Fe3+得电子发生还原反应生成Fe2+，电极反应式为，故答案为：由Cu电极到石墨电极；；
(2) ①由题意知，放电时负极反应为，正极反应为(或1)。则该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，故答案为：正；
②由负极电极反应可知，放电时，外电路每转移0.1mol，锂电极的质量变化为减重0.7g，故答案为：减重0.7g；
③放电时正极O2得电子发生还原反应，电极反应式为，故答案为：；
(3)燃料电池工作时将燃料内部的化学能转化为电能。碱性甲烷燃料电池工作时负极上甲烷失电子发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸根离子，电极反应式为，故答案为：化学；电；。
25．BD Cl2+2Br－＝2Cl－+Br2 Ca(OH)2 Mg(OH)2+2H＋＝Mg2＋+2H2O 坩埚 2H++2I-+H2O2＝I2+2H2O CH4+10OH――8e－＝CO+7H2O 11.2
【详解】
(1)A．可从海水中获得氯化钠，电解氯化钠溶液或熔融氯化钠生成氯气，需要化学变化从海水中获得氯气，故A不符合；
B．把海水用蒸馏等方法可以得到淡水，不需要化学变化获得，故B符合；
C．可从海水中获得氯化钠，配制成饱和食盐水，然后电解，即得烧碱、氢气和氯气，是化学变化，故C不符合；
D．可从海水中获得氯化钠，是利用氯化钠溶解度随温度变化不大，蒸发溶剂得到，不是化学变化，故D符合；
故答案为BD；
(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气，将溴离子氧化，该反应的离子方程式是Cl2+2Br－＝2Cl－+Br2。
(3)熟石灰来源广泛，经济实惠，工业上常用于沉淀的试剂A是Ca(OH)2，和盐酸反应转化为，反应的离子方程式是Mg(OH)2+2H＋＝Mg2＋+2H2O。
(4)①固体灼烧一般用坩埚，则灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是坩埚。
②加入过氧化氢起的作用为氧化剂，将碘离子转化为单质碘，离子方程式为2H++2I-+H2O2＝I2+2H2O。
(5)在甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极，碱性条件下负极电极反应为：CH4+10OH――8e－＝CO+7H2O，正极电极反应方程式：O2+4e-+2H2O＝4OH－，当电路中累计有2mol电子通过时，消耗的氧气体积为0.5mol×22.4L/mol＝11.2L(在标准状况下)。
26．负 O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=+7H2O 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- Cl2 NaOH 阳离子交换膜
【详解】
(1)①根据图示可知：在该电池工作时，a电极是通入H2的电极，作原电池的负极；b电极是通入O2的电极，作原电池的正极，在正极上O2得到电子，发生还原反应，正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-；
②若将进口a的燃料换成CH4，通入燃料甲烷的电极为负极，负极上甲烷失去电子被氧化为CO2，然后与溶液中的OH-结合形成，故负极的电极式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
(2)①电解NaCl溶液时，溶液中的Cl-失去电子变为Cl2；水电离产生的H+得到电子，被还原为H2，故电解时，电解池总反应的离子反应方程式：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；
②根据图示可知左边加入饱和NaCl溶液，右边加入去离子水，使用阳离子交换膜，则左边是Cl-放电，即Cl-失去电子变为Cl2逸出，左边为阳极，产生的气体D是Cl2；右边是阴极，水电离产生的H+得到电子变为H2逸出，水电离产生的OH-与溶液中的Na+结合形成NaOH溶液，从下口流出，因此流出的物质G是NaOH；
③由装置图可知该电解池中离子交换膜属于阳离子交换膜。