专题31 化学电源之燃料电池（教师版）

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1．（2020·全国高考真题）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：该电池工作时，下列说法错误的是

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

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

【答案】B

【解析】根据图示的电池结构，左侧 VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如

题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成 OH-，反应的电极方程式为 O2+4e-+2H2O=4OH-，

电池的总反应方程式为 4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8 +4 ，据此分析。A．当负极通过

0.04mol 电子时，正极也通过 0.04mol 电子，根据正极的电极方程式，通过 0.04mol 电子消耗 0.01mol

氧气，在标况下为 0.224L，A正确；B．反应过程中正极生成大量的 OH-使正极区 pH 升高，负极消耗

OH-使负极区 OH-浓度减小 pH 降低，B错误；C．根据分析，电池的总反应为 4VB2+11O2+20OH-

专题 31 化学电源之燃料电

池

+6H2O=8 +4 ，C正确；D．电池中，电子由 VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向

与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极→负载→VB2电极→KOH 溶液→复合碳电极，D正确；故

选B。

2．（2020·山东高考真题）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

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

【答案】B

【解析】据图可知 a极上 CH3COOˉ 转化为 CO2和H+，C元素被氧化，所以 a极为该原电池的负极，则 b极

为正极。A．a极为负极，CH3COOˉ 失电子被氧化成 CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为

CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，正确；B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负

极，即 a极，则隔膜 1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即 b极，则隔膜 2为阳离子交换膜，

错误；C．当电路中转移 1mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有 1molClˉ 移向负极，同时有

1molNa+移向正极，即除去 1molNaCl，质量为 58.5g，正确；D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢

离子得电子产生氢气，电极反应式为 2H++2eˉ=H2↑，所以当转移 8mol 电子时，正极产生 4mol 气体，

根据负极反应式可知负极产生 2mol 气体，物质的量之比为 4:2=2:1，正确；故答案为 B。

3．（2018·浙江高考真题）锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是

A．金属锂作负极，发生氧化反应

B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动

C．正极的电极反应：O2+4e—==2O2—

D．电池总反应：4Li+O2+2H2O==4LiOH

【答案】C

【解析】A．在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，正确；B．Li 在负极失去电子

变成了 Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，正确；C．正极氧气得到了电子后与氢结合

形成氢氧根，电极方程式为 O2+4e-+2H2O=4OH-，错误；D．负极的反应式为 Li-e-= Li+，正极反应式为

O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为 4Li+O2+2H2O==4LiOH，正确。综上所述，本题的正确答案为

C。

4．（2019·全国高考真题）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，在氢化酶作用下发生反应 H2+2MV2+ 2H++2MV+

C．正极区，固氮酶为催化剂，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

【答案】B

【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生

成MV2+，电极反应式为 MV+—e—= MV2+，放电生成的 MV2+在氢化酶的作用下与 H2反应生成 H+和

MV+，反应的方程式为 H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生

还原反应生成 MV+，电极反应式为 MV2++e—= MV+，放电生成的 MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成

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