高中化学 氢氧燃料电池

氢氧燃料电池

高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆

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下列电池工作时，O 2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

【参考答案】B

【试题解析】锌锰电池，正极反应：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －

===2MnOOH ＋2OH －

，MnO 2在正极放电，A 错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O 2＋4H ＋

＋4e －

===2H 2O ，O 2在正极放电，B 正确。铅蓄电池，正极反应：PbO 2＋4H ＋

＋

＋2e －===PbSO 4＋2H 2O ，PbO 2在正极放电，C 错误。镍镉电池，正极反应：NiOOH ＋H 2O ＋e

－

===Ni(OH)2＋OH －

，NiOOH 在正极放电，D 错误。

解题必备

1．构造

。

O 2=2H ==2O ＋22H ．电池总反应：2 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 2H 2－4e －

===4H ＋

O 2＋4H ＋

＋4e －

===2H 2O 中性 2H 2－4e －

===4H ＋

O 2＋2H 2O ＋4e －

===4OH －

碱性

2H 2－4e －

＋4OH －===4H 2O

O 2＋2H 2O ＋4e －

===4OH －

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1．氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如

下：

负极：2H 2＋4OH －

－4e －

===4H 2O ；正极：O 2＋2H 2O ＋4e －

===4OH －

。当得到1.8 L 饮用水时，电池内转移的电子数约为 A ．1.8 mol B ．3.6 mol C ．100 mol

D ．200 mol

2．甲醇燃料电池(DMFC)可用于笔记本电脑、汽车、遥感通讯设备等，它的一极通入甲醇，一极通入氧气；电解质是质子交换膜，它能传导氢离子(H ＋

)。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧气在电极上的反应是O 2＋4H ＋

＋4e －

===2H 2O 。下列叙述中不正确的是 A ．负极的反应式为CH 3OH ＋H 2O －6e －

===CO 2↑＋6H ＋

B ．电池的总反应式是2CH 3OH ＋3O 2===2CO 2＋4H 2O

C ．电池工作时，H ＋

由正极移向负极

D ．电池工作时，电子从通入甲醇的一极流出，经外电路再从通入氧气的一极流入

3．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y 2O 3)的氧化锆(ZrO 2)晶体，在熔融状态下能传导O 2－

。下列对该燃料电池说法正确的是 A ．在熔融电解质中，O 2－

由负极移向正极 B ．电池的总反应是2C 4H 10＋13O 2

8CO 2＋10H 2O

C ．通入空气的一极是正极，电极反应为：O 2＋4e －

===2O 2－

D ．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C 4H 10＋26e －

＋13O 2－

===4CO 2＋5H 2O

4．H 2S 废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应为：2H 2S(g)＋O 2(g)===S 2(s)＋2H 2O(l) ΔH =－632 kJ·mol －1

，如图为质子膜H 2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的是

A ．电极a 为电池的正极

－

=4OH

==－

4e ＋O 22H ＋2O 上发生的电极反应为：b ．电极B C ．电路中每通过4 mol 电子，电池内部释放632 kJ 热能 经质子膜进入正极区

＋

1 mol H 参与反应，有S 217 g H ．每D

5．（1）今有H2、O2、KOH构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是______，电极反应式分别为__________________、__________________________。

（2）如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应式分别为__________________、______________________。

（1）和（2）的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？

_______________________________。

（3）如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式为：___________、_____________。

答案

1．【答案】D

【解析】n(H2O)＝＝100 mol，由总反应方程式：2H2＋O2===2H2O，知每生成2 mol H2O转移电子4 mol，现得到100 mol H2O则转移电子200 mol。

2．【答案】C

【解析】首先判断出通入甲醇的一极失去电子做负极，通入氧气的一极得到电子做正极。电池总反应式减去氧气在正极的电极反应式，就得到了负极反应式，A项正确；电池工作时，H＋移向正极而不是移向负极，所以C项错误。

3．【答案】C

4．【答案】D

【解析】该电池属于燃料电池，通入燃料的为负极，通入空气或氧气的为正极，故电极a为电池的负极，故A错误；根据图示，电极b上发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B错误；根据方程式，电路中每流过4 mol电子，有2 mol H2S发生反应，电池内部释放632 kJ的总能量，部分以电能的形式放出，部分以其他形式的能量放出，故C错误；17 g H2S的物质的量是0．5 mol，17 g H2S参与反应转移电子1 mol，所以有1 mol H＋经质子进入正极区。

5．【答案】（1）H2O2负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

（2）负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O （1）变小，（2）变大

（3）负极：CH4＋10OH－－8e－===＋7H2O

正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－