1、課時(shí)訓(xùn)練20燃料電池一、選擇題1.氫氧燃料電池的突出優(yōu)點(diǎn)是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽唤?jīng)過(guò)熱能這一中間形式，已用于宇 宙飛船及潛艇中，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：2H2+4OH-4e-4 出 0正極： 6+2H20+4e =40H所產(chǎn)生的水還可作為飲用水，今欲得常溫下 1 L 水,則電池內(nèi)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量約為（）A. 8.9x-10nolB. 4.5x-1 nol2c.i.iximoiD.5.6x10 mol解析：正負(fù)極反應(yīng)合并得：2H2+O22H2O,若轉(zhuǎn)移 4 mol 電子,則生成 2 mol H2O,欲生成 1 L 水:.驥：煎、即 mol,轉(zhuǎn)移電子為x2 moM.1xlt）mol。1919答

2、案：C2.質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC 常作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑作催化劑，導(dǎo)電離子是 H+。下列對(duì)該燃料電池的描述中正確的是（）1正極反應(yīng)為：O2+4H+4e-_2H2O2負(fù)極反應(yīng)為：2H2-4e-4H+3總的化學(xué)反應(yīng)為：2H2+O22H2O4氫離子通過(guò)電解質(zhì)向正極移動(dòng)A.B.C. D.解析：燃料電池中的反應(yīng)不是在點(diǎn)燃的條件下進(jìn)行的，故錯(cuò)。因?yàn)閷?dǎo)電離子是 H+,且向正極移動(dòng)，所以正極反應(yīng)為O2+4H +4e=2H2O,電子由負(fù)極通過(guò)外電路流向正極。答案：C3.美國(guó)加州 Miramar 海軍航空站安裝了一臺(tái) 250 kW 的 MCFC 型燃料電池 該電池

3、可同時(shí)供應(yīng)電 和水蒸氣,其工作溫度為 600700C,所用燃料為 出,電解質(zhì)為熔融的 CQ。該電池的總反應(yīng)為：A. 正極反應(yīng)：4OH-4e-2H2O+O2fB. 當(dāng)電池生成 1 mol H2O 時(shí)，轉(zhuǎn)移 4 mol 電子C 放電時(shí) C 一向負(fù)極移動(dòng)ID 放電時(shí) C向正極移動(dòng)H2O+CQ。則下列推斷中正確的是（）2H2+O2-2H2O,負(fù)極反應(yīng)為:解析：總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)求得正極反應(yīng)為:O2+4e-+2CCt=2吐，故 A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由總反應(yīng)知每生成 1 mol 水，轉(zhuǎn)移 2 mol 電子，故 B 項(xiàng)錯(cuò)誤放電時(shí)，C_ _向負(fù)極移動(dòng)答案：C4.有四種燃料電池：A.固體氧化物燃料電池B.堿性氫氧化物燃

4、料電池C.質(zhì)子交換膜燃料電池D.熔融鹽燃料電池，下面是工作原理示意圖，其中正極反應(yīng)生成水的是（）.、， 、2-解析：A 項(xiàng),正極反應(yīng)生成 O；B 項(xiàng),正極反應(yīng)生成 OH ;C 項(xiàng),正極反應(yīng)生成 H2O;D 項(xiàng),正極反應(yīng)生答案：C5.固體氧化物燃料電池是由美國(guó)西屋（Westi nghouse）公司研制開(kāi)發(fā)的。它以固體氧化鋯 一氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子（O2-）在其間通過(guò)。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極 a、b 均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是（）A. 有 02放電的 a 極為電池的負(fù)極B. 有 H2放電的 b 極為電池的正極C. a 極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為 O2+2

5、H2O+4e-4OH-D. 該電池的總反應(yīng)方程式為 2H2+O22H2O解析：固體介質(zhì)允許 O2-通過(guò)，說(shuō)明為非水體系，因此 a 極反應(yīng)不正確，這種表達(dá)是水溶液中進(jìn)行的反應(yīng),a 極反應(yīng)應(yīng)該是：- O2+2e- O2-,b 極反應(yīng)：H2-2e- 2H+,總反應(yīng)方程式是,C 項(xiàng)正確；D 項(xiàng)錯(cuò)誤。B2答案：D6.（2019 四川理綜,11）一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀,負(fù)極上的反應(yīng)為:CH3CH2OH-4e+H2OCH3COOH+4H。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A. 檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的 向負(fù)極移動(dòng)B. 若有 0.4 mol 電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗 4.48 L 氧氣C. 電池反應(yīng)

6、的化學(xué)方程式為： CH3CH2OH+O2CH3 COOH+HOD. 正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2+4e-+2H2O4OH-解析：結(jié)合題意，該電池總反應(yīng)即是乙醇的氧化反應(yīng)，不消耗 H+，故負(fù)極產(chǎn)生的 H+應(yīng)向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)為 O2+4e-+4H2H2O，D 項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)移 0.4 mol 電子時(shí)，消耗 O20.1 mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24 L，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；正極反應(yīng)與負(fù)極反應(yīng)相加可得電池反應(yīng)為CH3CH2OH+O2CfCOOH+fO，C 正確。答案：C7.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是A. 該電池能夠在高溫下工作B. 電池的

7、負(fù)極反應(yīng)為：C6Hi2O6+6H2O-24e-_6CO2T+24H+C 放電過(guò)程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D.在電池反應(yīng)中，每消耗 1 mol 氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下解析：微生物主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下蛋白質(zhì)失去活性為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6+6H2O-24e-6CO2T+24H+（能放出 CQ 應(yīng)該是酸性H+。不能在左邊加 OH-、右邊寫 H2O），B 項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為：反應(yīng)可知：負(fù)極生成 H+，正極消耗，即通過(guò)質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)H+，選項(xiàng) C 不正確。從總反應(yīng) C3H12O6+6O26CO2+6H2O 可知，每消耗 1 mol 氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下 C

8、O2氣 體22.4 L，D 項(xiàng)錯(cuò)。答案：B8據(jù)報(bào)道，摩托羅拉公司研制了一種有甲醇和氧氣，以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)的手機(jī)電池，電量可達(dá)到鎳氫電池的 10 倍，有關(guān)此電池的敘述錯(cuò)誤的是（）A.溶液中的陽(yáng)離子移向正極B.負(fù)極反應(yīng)式：CH3OH+8OH-6e-C . +6H2OC. 電池在使用過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的 c（OH-）不變D. 當(dāng)外電路通過(guò) 6 mol 電子時(shí)，理論上消耗 1.5 mol O2解析：A 項(xiàng),溶液中的陽(yáng)離子移向發(fā)生還原反應(yīng)的一極即正極;B 項(xiàng)，負(fù)極 CH3OH 發(fā)生氧化反應(yīng);C項(xiàng)，電池在使用過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的 c（OH-）減少;D 項(xiàng),1 mol O2消耗可轉(zhuǎn)移 4 mol 電子,外電

9、路通 過(guò)22CO2氣體一 LG,A 不正確。通入燃料QH12O6的極，所以右邊寫6O2+24H+24e-12H2O,從兩極+ 一 6 mol e-時(shí)，消耗 1.5 mol O2。答案：C9一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（丫2。3）的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)&。下列對(duì)該燃料電池的說(shuō)法中正確的是()A. 在熔融電解質(zhì)中 O2-由負(fù)極移向正極B. 電池的總反應(yīng)是 2C4Hio+13O28CO2+10H2OC. 通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2+4e-+2H2O 4OH-D. 通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4Hio-26e-

10、+13O-_4CO2+5H2O解析：本題以丁烷燃料電池為載體，綜合考查了原電池原理涉及的有關(guān)電子流向、電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)”等內(nèi)容，因正極上富集電子，根據(jù)電性關(guān)系，O2-不可能移向正極,A 錯(cuò)。由丁烷的燃燒 反應(yīng)及電解質(zhì)的特性知該電池的總反應(yīng)為2C4HIO+13O28CC2+10H20，B 正確。在熔融狀態(tài)下允許 O2-在其間通過(guò)，故其正極反應(yīng)式為 O2+4e-2O2-，C 不正確。通入丁烷的一極應(yīng)為負(fù)極，D錯(cuò)。答案：B二、非選擇題10.(1)據(jù)報(bào)道，科研人員新近開(kāi)發(fā)出一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型電池，可供手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月。據(jù)此請(qǐng)回答以下問(wèn)題：1甲醇是 _極，電極反應(yīng)是 _。2

11、電池反應(yīng)的離子方程式是 _。(2) 一般說(shuō)來(lái)，根據(jù)一個(gè)氧化還原反應(yīng)便可設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。例如，某種燃料電池的總反應(yīng)是mol CH4,轉(zhuǎn)移電子_ mol，此電池的電解質(zhì)溶液為_(kāi)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是_,正極發(fā)生的電極反應(yīng)是 _。*答案：（1）負(fù) CH3OH-6&+8OH-Q +6H2O(2)負(fù)正 8 堿性介質(zhì)如 KOH 溶液 CH4-8e-+10OH-+7出0 2O2+4H2O+8e-8OH-11.可以將氧化還原反應(yīng) 2H2+O22H2O 設(shè)計(jì)成原電池。(1)利用氫氣和氧氣、氫氧化鉀溶液構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通的氣體應(yīng)是_，正極通的氣體就是_ ,電極反應(yīng)為：正極 _，負(fù)極_ 。如果把 KOH

12、 改為稀硫酸作電解質(zhì)，則電極反應(yīng)為：正極： _，負(fù)極： _ 。(3)_ (1)和(2)的電解質(zhì)溶液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的 pH 各有何變化？_ 。如把 H2改為甲烷，KOH 溶液作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)為：正極： _,負(fù)極：_ 。解析：(1)根據(jù)電池反應(yīng)可知在反應(yīng)中 H2被氧化,O2被還原。H2應(yīng)該在負(fù)極上反應(yīng)，O2應(yīng)該在正 極上反應(yīng)，又因?yàn)槭菈A性溶液不可能有 H+參加或生成，故負(fù)極的電極反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-，通 CH4極是極通。2極是極,每消耗 1+3H2O。在此燃料電池中2CH3OH+3O2+4OH-2+6H2O2H2+4OH-4e- 4H2O，正極的電極反應(yīng)為 O2+2H2O+4e-_:4OH-。(2) 若將電解質(zhì)溶液換為酸性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有 OH-參加或生成，故負(fù)極的電極反應(yīng)為2H2-4e，4H ,正極的電極反應(yīng)為 O2+4H +4e= 2H2O。(3)由于前者在堿性條件下反應(yīng)，KOH 的量不變,但工作時(shí) H2O 增多,故溶液變稀,pH 將變小;而后者為酸溶液，H2SO4的量不變，出 0 增多,故溶液變稀，pH 將變大。(