燃料电池专题

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1、燃料电池专题1氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图。下列有关氢氧燃料电 池的说法正确的是A. 该电池工作时电能转化为化学能B. 该电池中电极a是正极C. 外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD. 该电池的总反应：2H+0 =2H02 2 22. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是A. a 电极是负极B b电极的电极反应为：40H- 4e- = 2H2O + 2匸C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的新型发电装置賢X3. 据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北

2、京奥运会期间为运动员提供腺 务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是A. 正极反应式为：0+2H 0+4e-=40H-22B. 工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C. 该燃料电池的总反应方程式为：2H2+02=2H20D. 用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2（标准状况）时，有0.1 mol电子转移4. 氢氧燃料电池用于航天飞船，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+40H4e=4H0正极：0+2H 0+4e=40H2 2 2 2当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为A. 1.8molB.

3、3.6mol5航天技术使用氢氧电池具有高能、轻便，不污染优点，氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式均可表示为：2H2+02 = 2H2O,酸式氢燃料电池的电解质是酸、 其负极反应为：2屯一4e-= 4H+,则正极反应为;碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为：02+2H20+4e-= 40H-,则负极反应为：。6美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型电源,其构造如图所示： a、 b 两 个电极均由多孔的碳块组成，通人的氢气和氧气由孔隙中逸出，并在电极表面发生电极反应 而放电。(1) 该燃料电池发生的总的化学方程式是：，其电极分另U为a是极，b是极(填正或负)

4、，其电极反应分别是：a极：b极：(2) 氢氧燃料电池能量转换率高，无污染，最终产物只有水，阿波罗宇宙飞船上的宇航员的生活用水均由燃料电池提供，已知燃料电池发一度电生成396g水，其热化学方程式是 2H2(g)+02(g) =2H20 (l)+572kj,则发出一度电时，产生能 kJ，此燃料电池的能量转换率是。(3) 燃料电池的输出电压为1. 2V，要使标有1. 2V、1. 5W的小灯泡连续发光1小时，则共消耗H2的物质的量为.01.7. 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，附气体的能力强，性质稳定，请回答：(1) 氢氧燃料电池的能量转

5、化主要形式 ，在导线中电子流动方向为(用a、b表示)。(2) 负极反应式为.(3) 电极表面镀铂粉的原因为(4) 该电池工作时，屯和02连续由外部供给，电池可连 续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之 一金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如 下：I. 2Li+H 2LIH2II. LiH+H O=LiOH+H f22 反应I中的还原剂是，反应II中的氧化剂是。 已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L (标准状况)屯，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为。 由生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为。2

6、8. 新型的乙醇电池结构如图所示，它用碘酸类质子溶剂，在200 r左右时供电，其效率比 甲醇电池高出32倍，且更安全。已知电池总反应式为CH0H+30 =2C0+3H0。下列说法不25222正确的是A. a 极为电池的负极，该电极发生氧化反应B. 电池工作时电流由b极沿导线经灯泡到a极C. 电池正极的电极反应式为02+2H20+4e- =40HD. 电池工作时，lmol乙醇被氧化转移12mol电子9. 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂 作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH 0H+30

7、 =2C0 +4H0。3 222下列说法中正确的是A. 右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气B. 左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇C. 电池负极的反应式为：CHOH+HO6e-=C0+6H+3 22D. 电池的正极反应式为：O2+2HO+4e-=4OH-10. 甲醇燃料电池MFC)可用于笔记本电脑、汽车等，它一极通入甲醇；电解质是质子交 换膜，它能传导氢离子。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. 电池的总反应是：2CH OH+3O =2CO +4H O3 2 2 2B. 负极的反应为:CH OH+H

8、O-6e=CO f +6H+3 2 2C. 负极的反应为:O +4H+4e=2H O22D. 电池工作时，H+由正极移向负极11. 最新研制的一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。下列有关此电池 的叙述错误的是A、正极电极反应：O+2H O+4e-二40H-22B、负极电极反应：CH OH+8OH6e=CO 2+6H O332C、电池在使用过程中电解质溶液的pH升高D、当外电路通过0.6 mol电子时，理论上消耗甲醇3.2 g12. 查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为co2,但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应

9、式为:ch3ch2oh 2e-X+2H+。下列说法中正确的是A. 电池内部H+由正极向负极移动B. 另一极的电极反应式为：O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-C. 乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极D. 电池总反应为：2CH CH OH+O 2CH CHO+2H O3 2 2 3 213. 直接甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。(1) 101 kPa时，1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kj/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为。(2) 甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是： CH OH(g)+H

10、 O(g)=CO (g)+3H (g)=+49.0 kJ mol-i CH OH(g)+亍O (g)= CO (g)+2H (g)H3 2 2 2 2已知 H （g）+亍。2 （g）=H O（g）H =-241.8 kJ mol-i贝I反应的 H2= kJ .mol-i。（3）甲醇燃料电池的结构示意图如右。甲醇进 极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为.。护K空拱Jfl14. 据报道，最近摩托罗拉MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶 液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。 假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸

11、收生成CO32-（1）该电池反应的总离子方程式为。（2）甲醇在极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将_ （填降低或 上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化，产生的电能电解足量的CuSO溶液，（假设4整个过程中能量利用率为80%），则将产生标准状况下的O2升。（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空 气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了 Y2O3 （Y：钇）的ZrO2 （Zr：锆）固 体，它在高温下能传导O2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（CH ）代表汽油。4 10 电池的正极反应式为。 放电时固体电解质里的O2-离子

12、的移动方向是向极移动（填正或负）。15某固体酸燃料电池以CaHSO固体为电解质传递H+,其基本结构见下图，电池总反应可4表示为：2H2 + O2 = 2H2O，下列有关说法正确的是A. 电子通过外电路从b极流向a极B. b 极上的电极反应式为： O2 +2H2O + 4e- = 4OH-C. 每转移0.1mol电子，消耗1.12L的屯D. H+由a极通过固体酸电解质传递到b极16.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物 作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，可制得在3650C2下工作的燃料电池。 已知该电池总反应为：2CO+O

13、2 = 2CO2。则下列说法中正确的是A. 通CO的一极是电池的正极B. 正极反应式为：2C0+2C0 2-f 4C0+4e-32C. 负极反应式为：0+2C0+4e-f 2C0 2-2 2 3D. 该电池工作过程中需不断补充CO和0 , CO可循环利用17不久前，美国一个海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供 应电和水蒸气，其工作温度为600C700C，所用燃料为屯，电解质为熔解的K2CO3，已知 该电池的总反应为：2H+0=2H0,负极反应为：H+CO2- 2e-=HO+CO，则下列推断中正2222322确的是A. 正极反应为4OH-=O +2H O+4e-B.

14、该电池的电极没有22参加反应C.电池供应1mol水蒸气，转移的电子数4molD.O?从正极通入，发生氧化反应18. 一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇。彳）的氧化锆（zo ）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是2 3r2A、在熔融电解质中，02-由负极移向正极B、电池的总反应是：2CH + 130 -8C0 + 10H04 10 2 2 2C、通入空气的一极是正极，电极反应为：0 + 4e- = 202-2D、通入丁烷的一极是正极，电极反应为：CH + 26e- + 130 = 4C0 + 5H 04 10 2 2 219. 熔融盐燃料电池

15、因具有高效率而受重视。可用Li2CO3和Na2C03熔融盐混合物作电解质， C0为阳极燃气，空气与匹的混合气作为阴极助燃气,，制得在650C下工作的燃料电池。完 成有关的电池反应式。阳极反应式：2C0+2C0 2- = 4C0 +4e-32阴极反应式： 。20. 一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而倍受重视。现有用Li2CO3和K2CO3的熔融盐 作电解质，工作温度为，700C的燃料电池，一极通CH气体，另一极通空气和cO的混合气42体，其电池总反应是CH +20 =C0+2H0。则下列说法中不正确的是4 2 2 2A. 负极的电极反应为：CH+4C0 2- 8e-=5C0+2H04322B

16、. 正极的电极反应为：20+4H0+8e-=80H-22C. 电池工作时，熔融盐中C032-向负极移动D. 电池工作时，熔融盐中C032-的物质的量保持不变21. 燃料电池是燃料（如CO、H、CH等）跟0 （或空气）反应，将化学能转化为电能的装2 4 2置，电解质溶液是强碱溶液。下列关于CH燃料电池的说法正确的是4A. 负极反应式为：0+2H0+4e=40H-B. 负极反应式为：CH+100H- 8e=C0 2-+7H0432C. 随着放电的进行，溶液的pH不变D. 放电时溶液中的阴离子向正极移动22. 一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷 和氧气。有

17、关此电池的推断正确的是A. 负极反应为 14H0+70 +28e=280H22B. 放电一段时间后，负极周围的pH升高C. 每消耗lmol CH，则电路上转移的电子为14mol26D. 放电过程中KOH的物质的量浓度不变23. 种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通乙烷和氧气，电极反 应为：CH+18OH- -14e-=2CO2-+12HO； 7H O+ 7/2O+14e- =14OH-。有关此电池的推断错2 63222误的是A. 通氧气的电极为负极B. 参加反应的O与CH的物质的量之比为7 : 22 26C. 放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降D. 在电解质溶液中

18、CO32-向正极移动24. 可用于电动汽车的铝一空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金 为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A. 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O+4e-=4OH-B. 以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al + 3OH-3e-=Al(OH)3 IC. 以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D. 电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极25. 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与 铝反应产生电流。电池总反应为：4A1 + 3O2+6H2O=4A1(

19、OH)3，下列说法不正确的是A. 电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极B. 正极反应式为：O +2HO+4e-=4OH-22C. 以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D. 该电池通常只需更换铝板就可继续使用26. 我国首创的以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功.这种灯以取之 不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源产生电流.只要把灯放入海水 中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍.试推测此种新型电池可 能的基本结构及电极反应式：(1) 是负极，电极反应式为.(2) 是正极，电极反应式为.27. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所

20、示。关于该电池的叙述正确的是A. 该电池能够在高温下工作B. 电池的负极反应为:CH O+6HO-24e-=6CO f +24H+6 12 6 2 2C. 放电过程中,H+从正极区向负极区迁移D. 在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.6/ 6 L1Dili叵i28. 肼(NH )空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的K0H24溶液。电池总反应为：NH +0 =N f+2HO0下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是2 4 2 2 2A. 负极的电极反应式是：片+40圧一46- = 4屯0+% fB. 正极的电极反应式是：02+4H

21、+ + 4e- = 2H20c.溶液中阴离子向正极移动2D. 溶液中阴离子物质的量基本不变29. 某原电池中，电解质溶液为稀H S0,分别向负极通入C0(或CH、或H S),向正极通入0 (或24422ci2),试完成下列问题：(1) 当分别通入C0和0时：2 正极反应： ； 负极反应： ； 电池总反应： ； 电解质溶液pH的变化.(填“增大” “减小”或“不变”.下同)(2) 当分别通入CH和O时：42 正极反应：; 负极反应：; 电池总反应： ;电解质溶液pH的变化： .(3) 当分别通入HS和Cl时：22 正极反应：; 负极反应：; 电池总反应： ; 电解质溶液pH的变化：.30. 某原

22、电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入。2匕、或Al(g),分别向正极 通入O2或Cl2.试完成下列问题：222当分别通入CH和O时：2 4 2 正极反应： ; 负极反应： ; 电池总反应： ; 溶液pH的变化：(填“增大” “减小”或“不变”，下同).(2)当分别通入CH和O时：2 2 2 正极反应： ; 负极反应： ; 电池总反应： ; 溶液 pH 的变化： .(3) 当分别通入Al(g)和Cl2时：正极反应：； 负极反应： ； 电池总反应： ； 溶液pH的变化：燃料电池专题参考答案1D2B3D4D5. 0+ 4H+ 4e- = 2HO； 2H + 4OH - 4e- = 4H

23、 O2 2 2 26. (1)2H +0 =2H0；负；正 2H 十 40H4e=4H 0； 0+2H 0+4e=40H (2)6292 57. 2%2 2 2 2 2 2 2(3)0. 0337. (1)由化学能转变为电能由a到b(2) 2H +40H4e- =4H0 或 H+20H2e- = 2H02 2 2 2(3) 增大电极单位面积吸附屯、02分子数，加快电极反应速率(4) LiH02 1/1148 或& 71X104 328. C9. BC10. CD11. C12. D13. (1) CH0H(l) + 3/2 0(g) = C0(g) + 2H0(l)H =-726.51 kJ/

24、mol3 2 2 2(2) -192.8( 3)负 0 + 4H+ + 4e= 2H02214. (1)、 2CH 0H+30 +40H=2C0 2+6H 03232(2) 、负下降13.44(3) 、 O+4e-=2O2-2负15. D16. D17. B18 . BC19. 0+2C0+4 e= 2C022 2 3乙乙ZZW (0 +- 01VS + -139 = -H08 +1 VS + I 兀淮)-29+ t (HO) IV2 = -H09 + IV2+ I3乙乙g3(0H+-0IVS = -H08 + -99-IVS t (HO) IV2 = -H09 + -。9 I耽(g)T39

25、= -。9+ I兀()乙333H9 + -z 03=-H08+ 09 + H 32乙33乙乙0H91 + -z 0彷=-H082 + -。02 H32(D-H002 = 0H0l+-。02+ 0$(2)乙冊+ -z 032乙卩乙乙卩乙3乙 =-H0+ 0+ H3(fX) HOI+ -7(X)2 = -H09l+2l H3(D-H02l=0H9 + -O2l+ 0(I) 0、/靠(D乙3+HS + -I3S=+SH+ 133S + + HS = -9S-SH乙T先=吨+ 13 靠(5)333POHS+ | 03= 02+ H333P+H8+ I 03 = 0HS + -98- H3乙30H = +H8 + -98+ 02 (2)乙3靠土 I 032= 0+032乙3+冊 + 032 = 0 HS + -03S乙30翻=+冊+ -曲+0-62 av 829 LZ乙3-H02l=0H9 + -丸1+ 0 需生(2) +孔昕=丸1I昕 IV(l) %V宜V 兀 av飞乙3 碇9卫9 P2