时间:2025-06-25 21:13:08
1、选择题 如将两个铂电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极,其电极反应为CH4+10OH—-8e-
CO32—+7H2O,下列叙述正确的是
A．通入甲烷的一极为正极
B．通入氧气的一极发生氧化反应
C．该电池在工作时,溶液中的阴离子向正极移动
D．该电池总反应为CH4+2O2+2OH— CO32— +3H2O
参考答案：D
本题解析：A、通入甲烷的一极失去电子为负极，错误； B．通入氧气的一极得到发生还原反应，错误；C．该电池在工作时,负极需要消耗OH—，故溶液中的阴离子向负极移动。
本题难度：一般
2、计算题 （8分）氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。
（1）若电解质溶液为KOH，负极反应为_________________________________________
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为______________________?，若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。
（3）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=3mol·L—1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到1.12L （标准状况）气体。此时氢氧燃料电池中消耗H2和O2的物质的量各是多少？（写出计算过程）（保留2位小数）
参考答案：(1)? 2 H2－4 e－?+ 4 OH－＝4 H2O?(2)? O2+4e－+ 4 H＋?＝ 2 H2O?18 g?
（3）H2和O2的物质的量分别为：0. 15 mol， 0.075 mol
本题解析：（1）负极失去电子，所以电极反应式为2 H2－4 e－?+ 4 OH－＝4 H2O。
（2）正极得到电子，所以氧气在正极通入，电极反应式为O2+4e－+ 4 H＋?＝ 2 H2O。每生成1mol水就转移2mol电子，所以是的质量是18g。
（3）考查电解池的有关计算。
阴极生成气体，说明铜离子全部析出，所以反应中转移电子是1mol/L×0.1L×2＋1.12L÷22.4L/mol×2＝0.3mol。
设消耗H2和O2的物质的量分别为x、y，则根据电子得失守恒可知
2H2?+? O2???2H2O? 4e—
2mol? 1mol? 4mol
x? y? 0.3mol
解得：x="0." 15 mol? y="0.075" mol
本题难度：一般
3、简答题 有些化学反应的化学能能直接转化成电能
I．利用Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应，设计一个原电池：
（1）在右框中画出装置图（标明电解质溶液、正、负极和电极材料）
（2）下列说法中，正确的是______．（填字母）
A．电解质溶液中阳离子向负极移动?B．电子通过外导线由负极流向正极
C．当导线中有1mol电子通过时，理论上正极放出1g气体
D．若所选电极的质量相等，理论上两极质量差为60g，导线中有1mol电子通过
II．三套装置如图所示，A、B、C烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸．
（1）比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为______；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，则Fe电极的电极反应式为______；
III．目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O?
?2Ni（OH）2+Cd（OH）2
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸．
（1）以下说法中正确的是______①以上反应是可逆反应；?②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能；④放电时化学能转变为电能．
（2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去作用价值．在酸性土壤中这种污染特别严重，这是因为______
（3）另一种常用的电池是锂电池，锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2．
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液______（请用化学方程式表示其原因）．
参考答案：I．（1）在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，正极为活泼性较Fe弱的金属或非金属，电解质为CuSO4溶液，可设计原电池为，故答案为：
；
（2）A．电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故A错误；
B．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，故B正确；
C．正极反应为Cu2++2e-=Cu，无气体生成，故C错误；
D．当有1mol电子通过时，负极铁的质量减少为12mol×56g/mol=28g，正极析出铜的质量为12mol×64g/mol=32g，质量差为60g，故答案为：B、D；
II．（1）B中铁为负极，发生电化学腐蚀，A为化学腐蚀，C铁为原电池的正极，不易被腐蚀，所以腐蚀速率由快到慢的顺序为B、A、C，故答案为：B、A、C；?
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，发生吸氧腐蚀，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
III．（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，充电时是将电能转化为化学能，放电时将电能转化为化学能，为不同条件下的反应，不是可逆反应，故答案为：②④；
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中生成生成Ni2+?和Cd2+，导致污染特别严重，
故答案为：Ni（OH）2、Cd（OH）2可被酸溶解，生成Ni2+?和Cd2+；
（3）金属锂较活泼，易与水反应，反应的方程式为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，故答案为：2Li+2H2O═2LiOH+H2↑．
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 （8分）肼(N2H4)是火箭发射常用的燃料。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料，以提高电极反应物在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，以空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质。
（1）负极上发生的电极反应为_________________；
（2）电池工作时产生的电流从_______电极经过负载后流向________电极（填“左侧”或“右侧”）。
（3）放电一段时间后，右侧溶液的pH （填“变大”或“变小”）
参考答案：（1）N2H4＋4OH－－4e－="==" N2＋4H2O（2分）
（2）右侧（1分）左侧（1分）
（3）变大（2分）
本题解析：（1）通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O。
（2）原电池工作时，电流由正极经导线流向负极，则由右侧流向左侧。
（3）放电时右侧发生电极反应为：O2+2H2O+4e?=4OH?，则右侧溶液的pH增大。
考点：本题考查燃料电池原理及应用。
本题难度：困难
5、选择题 为体现“绿色奥运”“科技奥运”，2008年北京奥运会会出现中国自己生产的燃料电池汽车，作为马拉松领跑车和电视拍摄车，预计该车装着“绿色心脏”--质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是
[? ]
A．通入氧气的电极发生氧化反应
B．通入氢气的电极为正极
C．总反应式为O2+2H2
2H2O
D．正极的电极反应式为O2+4H++4e-==2H2O
参考答案：D
本题解析：
本题难度：一般