人教版化学选修4重要知识点剖析 氢氧燃料电池.doc

1、 1 氢氧燃料电池 （2019嘉兴市第一中学、湖州中学高二上学期期中联考）“重油氧气熔融碳酸钠”燃料电池装置如图所 示。下列说法错误的是 AO2在 b 极得电子，最终被还原为 CO32 B放电过程中，电子由电极 a 经导线流向电极 b C该电池工作时，CO32经“交换膜 2”移向 b 极 DH2参与的电极反应为：H22eCO32H2OCO2 【参考答案】C 【试题解析】在燃料电池中，通入氧气的一极为正极，则 b 极为正极，a 极为负极，电解质为熔融碳酸钠， 正极发生还原反应，电极反应式为：O2 + 4e + 2CO22CO32，负极反应物为 H2、CO，失电子发生氧化 反应，分别生成水和二氧化

2、碳，H2参与的电极反应为：H22eCO32H2OCO2，CO 参与的电极反 应为：CO2eCO322CO2，原电池外电路中电子沿导线由负极流向正极，内电路中阴离子移动向负 极，阳离子移动向正极.A通入氧气的一极为正极，发生还原反应，所以 O2在 b 极得电子，最终被还原为 CO32，A 项正确；B原电池中电子沿导线由负极流向正极，b 极为正极，a 极为负极，所以放电过程中， 电子由电极 a 经导线流向电极 b，B 项正确；C原电池中阴离子向负极移动，所以 CO32经“交换膜 2”移向 a 极，C 项错误；D负极氢气发生氧化反应，电极反应式：H22e + CO32H2O + CO2，D 项正确；

3、答 案选 C。 1构造 2 2电池总反应：2H2O2=2H2O。 3氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应式 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H24e=4H O24H 4e=2H 2O 中性 2H24e=4H O22H2O4e=4OH 碱性 2H24e4OH=4H2O O22H2O4e=4OH 1 （2019泉州市永春华侨中学高二上学期期中考试）下列电池工作时，O2在正极放电的是 A锌锰电池 B氢燃料电池 C铅蓄电池 D镍镉电池 2 （2019杭州市西湖高级中学高二 10 月月考）将两个铂电极放置在 KOH 溶液中，然后分别向两极通入 CO 和 O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确

4、的是 通入 CO 的电极为正极； 正极的电极反应式是 O22H2O4e4OH； 通入 CO 的电极反应式是 2COO24e2CO2； 负极的电极反应式是 CO4OH2eCO322H2O； 放电时溶液中的阳离子向负极移动； 放电时溶液中的阴离子向负极移动。 A B C D 3 3 （2019温州市十五校联盟联合体高二下学期期末考试）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： 2CH3OH3O22CO2 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

5、移 C放电前后电解质溶液的 pH 不变 Db 物质在电极上发生的电极反应式为：O24e4H2H2O 4 （2019南充市阆中中学高二 3 月月考）被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、 无噪音、高效率的特点。如图所示为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为 KOH 溶液，电极材料 为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不 断地产生电流。试回答下列问题： （1）图中通过负载的电子流动方向为_(填“向左”或“向右”)。 （2）写出氢氧燃料电池工作时的电极反应和总反应。 正极：_； 总反应：_。 （3）为了获得氢气，除了充分利用太阳

6、能外，工业上利用石油产品与水在催化剂作用下制取氢气。写出 C3H8和 H2O 反应生成 H2和 CO 化学方程式_。 （4）若将此燃料电池改为甲烷空气燃料电池，该电池工作时的负极反应为_。 4 1 【答案】B 【解析】A 选项，锌锰电池，锌为负极，二氧化锰为正极，故 A 错误；B 选项，氢燃料电池，氢气为负 极，氧气为正极，故 B 正确；C 选项，铅蓄电池，铅为负极，二氧化铅为正极，故 C 错误；D 选项，镍 镉电池，镉为负极，氢氧化氧镍为正极，故 D 错误；综上所述，答案为 B。 2 【答案】B 【解析】根据题意可知，发生的反应为 2CO+O22CO2，反应产生的 CO2在 KOH 溶液中，

7、又会转化 为 CO32；一氧化碳在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，阳离子移向正极，阴离子移向负 极，据此进行分析。CO 发生氧化反应，因此通入 CO 的电极为负极，错误；氧气在正极发生还原 反应，正极的电极反应式是 O22H2O4e4OH，正确；CO 发生氧化反应，在碱性环境下生成 为 CO32，通入 CO 的电极反应式是 CO2e+4OH CO32+2H2O，错误；CO 发生氧化反应，在碱 性环境下生成为 CO32，负极的电极反应式是 CO4OH2eCO322H2O，正确；放电时溶液中 的阳离子向正极移动，错误；放电时溶液中的阴离子向负极移动，正确；结合以上分析可知，符合题 意的选

8、项有；答案选 B。 3 【答案】C 【解析】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+3O22CO2+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。 4 【答案】 （1）向右 （2）2H2OO24e4OH 2H2O2 2H2O （3）C3H83H

9、2O3CO7H2 （4）CH410OH8eCO 7H2O 【解析】在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极化合价升高，失电子，是负极；通入氧气的电极化合价降 低，得电子，是正极。在甲烷空气燃料电池中，通入甲烷的电极化合价升高，失电子，是负极，产物 是碳酸根离子。 （1）电子由负极流向正极，故通过负载的电子流动方向为向右。 （2）在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，工作时正极电极反应方程式： 5 2H2OO24e4OH。总反应是氢气和氧气反应生成水，总反应方程式：2H2O22H2O。 （3）该反应中反应物是 C3H8和 H2O，产物是 CO 和 H2，所以方程式为 C3H83H2O3CO7H2。 （4）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，电池总离子反应方程式为 CH42O2 2OHCO323H2O，则通入甲烷的电极为负极，负极反应式为 CH410OH8e CO32 7H2O。 用垃圾制造飞机燃料用垃圾制造飞机燃料 垃圾一般通过焚烧处理,但日本宇宙航空研究开发机构则考虑将其作为石油的替代品加以利用,以减少 整体的二氧化碳排放量。研究人员在实验阶段发现,可通过废弃物制造氢气和一氧化碳等气体,然后利用催化 剂催化反应,从而获得替代石油的合成油。据悉,使用 2 吨废弃物可制造 1 桶喷气飞机燃料。