化学电源 燃料电池

综合训练四10.8

1．氢氧燃料电池的原理如图所示：

回答下列问题：

（1）反应时电子从极流出（填a 或b ）

（2）若电解质溶液为H2SO4溶液，则正极的电极反应式为，电池工作一段时间后，电解质溶液的酸性将会（填“增强”、“减弱”或“不变”）

（3）若电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为，

（4）电池工作时若转移4mol电子，则理论上需通入标况下的氢气 L.

2．甲烷燃料电池电解质溶液：稀硫酸溶液。

电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O

负极通入的气体是______正极通入的气体是______；

负极反应：___________；正极反应：_______________。

3．请按要求写出下列反应方程式：

（1）请写出下列溶液水解(或双水解)的离子反应方程式：

①次氯酸钠溶液：

②泡沫灭火器工作原理：

③氯化铁溶液与偏铝酸钾溶液混合：

（2）请写出酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应方程式：

负极：正极：

4．我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型海水标志灯。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20─50倍（海水呈弱碱性），请回答：该电源负极材料是_____，正极主要的反应物质是_____，总反应方程为：____________________

5．（5分）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。

a极是极，b极是极，

负极反应式为：。

6．甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”。甲醇是一碳化学基础的原料和优质的燃料，主要应用于精细化工、塑料、能源等领域。已知甲醇制备的有关化学反应如下：

反应①：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－90.77kJ/mol

反应②：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H2

反应③：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3＝－49.58kJ/mol

（1）反应②的△H2＝__________________

（2）若500℃时三个反应的平衡常数依次为K1、K2与K3，已知500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，并测得该温度下反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时V正________V逆(填“＞”、“＝”或“＜”)

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，c(CO)随反应时间t变化如图中曲线I所示。若在t0时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线II和曲线III。当曲线I变为曲线II时，改变的条件是。当通过改变压强使曲线I变为曲线III时，曲线III达到平衡时容器的体积为_____________。

（4）甲醇燃料电池可能成为未来便携电子产品应用的主流。某种甲醇燃料电池工作原理如图所示，则通入a气体的电极电极反应式为。

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。常温条件下，将a mol/L的CH3COOH与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为________________。

参考答案

1．C

【解析】

试题分析：溶度积常数越小，溶解度越小，则根据溶度积常数的相对大小可知，三种饱和溶液中溶质的物质的量浓度的大小顺序为c(AgX)＞c(AgY)＞c(AgZ)，A正确；K sp(AgX) ＞K sp(AgY)，则根据沉淀转化的方向可知，选项B正确；如果溶液中Y－的物质的量浓度为1.0×10－2mol/L，则溶液中银离子的浓度也应该是 1.0×10－2mol/L，此时二者的浓度之积大于K sp(AgY)，显然是不可能的，C错误；同样根据沉淀容易向生成更难溶的方向转化可知，选项D正确，答案选C。

考点：考查溶度积常数的有关判断、应用和计算

点评：该题是高考中的常见题型，难度较大。对学生的要求高，不易得分。该题的关键是明确溶度积常数的含义，以及影响溶度积常数的元素，并能结合题意灵活运用即可，有利于培养学生的逻辑推理能力和创新思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。2．A

【解析】

试题分析：A、二氧化硫中硫元素为+4价，可以是硫元素化合价降低生成的产物，也可以是硫元素化合价升高生成的产物，故正确；B、硫燃烧只能生成二氧化硫不能生成三氧化硫，故错误；C、大气中的二氧化硫主要来自于化石燃料的燃烧，故错误；D、二氧化硫有漂白性，但不能时石蕊褪色，故错误。

考点：二氧化硫的来源和性质

3．C

【解析】

试题分析：醋酸和盐酸都是一元酸，在溶液体积和物质的量浓度都相同的条件下，与足量镁粉反应生成的氢气体积相等；但由于醋酸是弱酸，溶液中存在电离平衡CH3COOH CH3COO －＋H＋，盐酸是强酸，因此盐酸与镁粉反应的速率快，反应所需的时间少，所以符合条件的图像是选项C，答案选C。

考点：考查弱电解质的电离、外界条件对反应速率的影响以及图像识别

4．D

【解析】

试题分析：A.在燃料电池中，氧气作正极，可燃性气体作负极，所以用熔融碳酸盐作电解质时，负极的电极反应式为CO - 2e-+CO32-=2CO2，A正确；B.锌与硫酸铜反应生成Cu，锌、铜和稀硫酸构成原电池，能加快化学反应速率，B 正确；C.铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水，而铁在浓硝酸中发生钝化，所以可在常温下用铜和铁作电极，使用浓硝酸作电解质溶液将上述反应设计成原电池，C正确；D.原电池中电子从负极出发，经外电路流向正极，阳离子在正极放电，溶液中的阴阳离子定向移动，阴离子在负极放电，构成闭合回路，即电子不进入电解液，D错误；答案选D。

考点：考查燃料电池，化学反应速率的影响因素，原电池的工作原理等知识。

5．B

【解析】

试题分析：A、Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋，水解为吸热反应，升高温度，促进水解，溶液显酸性，酚酞与酸显无色，故错误；B、酚酞与碱变蓝，CH3COO－＋H2O CH3COOH＋OH－，水解为吸热反应，升高温度，促进水解，碱性增强，颜色加深，故正确；C、 NH3·H2O NH4＋＋OH－，加入氯化铵，抑制电离，c(OH－)减小，碱性减弱，颜色变浅，故错误；D、小苏打溶液中加入NaCl固体，对溶液无影响，颜色无变化，故错误。