高中化学 每日一题 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，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
【参考答案】B
【试题解析】锌锰电池，正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，MnO2在正极放电，A错误。

氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确。

铅蓄电池，正极反应：PbO2 SO ＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误。

镍镉电池，正极反应：NiOOH＋H2O＋e－＋4H＋＋2
4
===Ni(OH)2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。

解题必备
1．构造
2．电池总反应：2H2＋O2===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2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O
中性2H2－4e－===4H＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋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：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋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O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

下列叙述中不正确的是
A．负极的反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
B．电池的总反应式是2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
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(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。

下列对该燃料电池说法正确的是
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是2C4H10＋13O28CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
4．H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。

反应为：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l) ΔH=－632 kJ·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．电极a为电池的正极
B．电极b上发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电路中每通过4 mol电子，电池内部释放632 kJ热能
D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区
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)＝
3
1.810g
18g/mol
⨯
＝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－===2
3
CO-＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。