燃料電池專題

1、燃料電池專題1氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上，其反應(yīng)原理示意圖如右圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法正確的是A該電池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B該電池中電極a是正極C外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極aD該電池的總反應(yīng)：2H2+O22H2O2下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH 4e= 2H2O + O2C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置3據(jù)報(bào)道，我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供腺務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH

2、溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是A正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e=4OHB工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變C該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2+O2=2H2OD用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移4氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，其電極反應(yīng)如下：負(fù)極：2H2+4OH4e4H2O 正極：O2+2H2O+4e4OH當(dāng)?shù)玫?.8L飲用水時(shí)，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為A1.8mol B3.6mol C100mol D200mol5航天技術(shù)使用氫氧電池具有高能、輕便，不污染優(yōu)點(diǎn)，氫氧燃料電池有

3、酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的電池總反應(yīng)式均可表示為：2H2O2= 2H2O，酸式氫燃料電池的電解質(zhì)是酸、其負(fù)極反應(yīng)為：2H24e= 4H，則正極反應(yīng)為；堿式氫氧燃料電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)表示為：O22H2O4e= 4OH，則負(fù)極反應(yīng)為：。6美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通人的氫氣和氧氣由孔隙中逸出，并在電極表面發(fā)生電極反應(yīng)而放電。(1)該燃料電池發(fā)生的總的化學(xué)方程式是：，其電極分別為a是極，b是極(填正或負(fù))，其電極反應(yīng)分別是：a極：b極：(2)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)換率高，無污染，最終產(chǎn)物只有水，阿波羅宇宙飛船上的宇

4、航員的生活用水均由燃料電池提供，已知燃料電池發(fā)一度電生成396g水，其熱化學(xué)方程式是2H2(g)+O2(g) =2H2O（l)+572kJ，則發(fā)出一度電時(shí)，產(chǎn)生能量kJ，此燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率是。(3)燃料電池的輸出電壓為12V，要使標(biāo)有12V、15W的小燈泡連續(xù)發(fā)光1小時(shí)，則共消耗H2的物質(zhì)的量為mo17氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請(qǐng)回答：（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)椋ㄓ胊、b表示）。（2）負(fù)極反應(yīng)式為。（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)椋?）該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)

5、由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：2Li+H22LIHLiH+H2O=LiOH+H2反應(yīng)中的還原劑是，反應(yīng)中的氧化劑是。已知LiH固體密度為 0.82g/cm3。用鋰吸收 224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為。由生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為。8新型的乙醇電池結(jié)構(gòu)如圖所示，它用碘酸類質(zhì)子溶劑，在200左右時(shí)供電，其效率比甲醇電池高出32倍，且更安全。已知電池總反應(yīng)式為C2H5OH+3O22CO2+3H2O。下列說法不正確

6、的是Aa極為電池的負(fù)極，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)B電池工作時(shí)電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡到a極C電池正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OHD電池工作時(shí)，1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移12mol電子9如圖是2004年批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+)和電子。電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)。電池總反應(yīng)式為：(多選)2CH3OH3O22CO24H2O。下列說法中正確的是A右邊的電極為電池的負(fù)極，b處通入的是空氣B左邊的電極為電池的負(fù)極，a處通入的是甲醇C電池負(fù)極的反應(yīng)式為：CH3OH+H2O6e=CO2+6H+D電池的正極反應(yīng)式為：O2+2H2

7、O+4e=4OH10甲醇燃料電池（DMFC）可用于筆記本電腦、汽車等，它一極通入甲醇；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是：O2+4H+4e=2H2O。下列敘述中，不正確的是（多選）A電池的總反應(yīng)是：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB負(fù)極的反應(yīng)為：CH3OH+H2O-6e=CO2+6H+C負(fù)極的反應(yīng)為：O2+4H+4e=2H2OD電池工作時(shí)，H+由正極移向負(fù)極11最新研制的一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池。下列有關(guān)此電池的敘述錯(cuò)誤的是A、正極電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e= 4OHB、負(fù)極電極反應(yīng)：CH3OH+

8、8OH6e=CO32+6H2OC、電池在使用過程中電解質(zhì)溶液的pH升高D、當(dāng)外電路通過0.6 mol電子時(shí)，理論上消耗甲醇3.2 g12查處酒后駕駛采用的“便攜式乙醇測(cè)量?jī)x”以燃料電池為工作原理，在酸性環(huán)境中,理論上乙醇可以被完全氧化為CO2，但實(shí)際乙醇被氧化為X，其中一個(gè)電極的反應(yīng)式為：CH3CH2OH2e-X+2H+。下列說法中正確的是A電池內(nèi)部H+由正極向負(fù)極移動(dòng)B另一極的電極反應(yīng)式為：O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-C乙醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向負(fù)極D電池總反應(yīng)為：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O13直接甲醇燃料電池（DNFC）被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車

9、最佳候選動(dòng)力源。（1）101 kPa時(shí)，1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為。（2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) H1=+49.0 kJmol-1CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2(g)H2已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=-241.8 kJmol-1則反應(yīng)的H2=kJmol-1。（3）甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右。甲醇進(jìn)入極（填“正”或“負(fù)”），正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 。14據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉（MOTO

10、ROLA）公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個(gè)月充電一次。假定放電過程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO2被充分吸收生成CO32（1）該電池反應(yīng)的總離子方程式為_。（2）甲醇在_極發(fā)生反應(yīng)（填正或負(fù)），電池在放電過程中溶液的pH將_（填降低或上升、不變）；若有16克甲醇蒸氣被完全氧化,產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO4溶液，（假設(shè)整個(gè)過程中能量利用率為80），則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2_升。（3）最近，又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3（Y：釔

11、）的ZrO2（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。電池的正極反應(yīng)式為_。放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2離子的移動(dòng)方向是向_極移動(dòng)（填正或負(fù)）。15某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+，其基本結(jié)構(gòu)見下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2+ O2= 2H2O，下列有關(guān)說法正確的是A電子通過外電路從b極流向a極Bb極上的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O + 4e= 4OHC每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2DH+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極16熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合

12、物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，可制得在650下工作的燃料電池。已知該電池總反應(yīng)為：2CO+O22CO2。則下列說法中正確的是A通CO的一極是電池的正極B正極反應(yīng)式為：2CO+2CO324CO2+4eC負(fù)極反應(yīng)式為：O2+2CO2+4e2CO32D該電池工作過程中需不斷補(bǔ)充CO和O2，CO2可循環(huán)利用17不久前，美國(guó)一個(gè)海軍航空站安裝了一臺(tái)250kW的MCFC型燃料電池，該電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工作溫度為600700，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔解的K2CO3，已知該電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O，負(fù)極反應(yīng)為：H2+CO322e=H2O+CO2，則下列推斷

13、中正確的是A.正極反應(yīng)為4OH=O2+2H2O+4e B.該電池的電極沒有參加反應(yīng)C.電池供應(yīng)1mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)4mol D.O2從正極通入，發(fā)生氧化反應(yīng)18一種新燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。下列對(duì)該燃料說法正確的是（多選）A、在熔融電解質(zhì)中，O2由負(fù)極移向正極B、電池的總反應(yīng)是：2C4H10+ 13O28CO2+ 10H2OC、通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2+ 4e= 2O2D、通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10+ 26e+ 13O2= 4CO2+ 5H2O19熔融鹽燃

14、料電池因具有高效率而受重視?？捎肔i2CO3和Na2CO3熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣作為陰極助燃?xì)猓频迷?50下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式。陽極反應(yīng)式：2CO2CO324CO24e陰極反應(yīng)式：_。20一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率而倍受重視。現(xiàn)有用Li2CO3和K2CO3的熔融鹽作電解質(zhì)，工作溫度為，700的燃料電池，一極通CH4氣體，另一極通空氣和CO2的混合氣體，其電池總反應(yīng)是CH4+2O2CO2+2H2O。則下列說法中不正確的是A負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH4+4CO32-8e-5CO2+2H2OB正極的電極反應(yīng)為：2O2+4H2O+8e-8O

15、H-C電池工作時(shí)，熔融鹽中CO32-向負(fù)極移動(dòng)D電池工作時(shí)，熔融鹽中CO32-的物質(zhì)的量保持不變21燃料電池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟O2（或空氣）反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液。下列關(guān)于CH4燃料電池的說法正確的是A負(fù)極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e=4OHB負(fù)極反應(yīng)式為：CH4+10OH8e=CO32-+7H2OC隨著放電的進(jìn)行，溶液的pH不變D放電時(shí)溶液中的陰離子向正極移動(dòng)22一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣。有關(guān)此電池的推斷正確的是A.負(fù)極反應(yīng)為14H2O7O228e28OHB.放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的

16、pH升高C.每消耗1mol C2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14molD.放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變23一種新型燃料電池，以鎳板為電極插入KOH溶液中，分別向兩極通乙烷和氧氣，電極反應(yīng)為：C2H6+18OH-14e-=2CO32-+12H2O；7H2O+ 7/2O2+14e-=14OH-。有關(guān)此電池的推斷錯(cuò)誤的是（多選）A通氧氣的電極為負(fù)極B參加反應(yīng)的O2與C2H6的物質(zhì)的量之比為72C放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度將下降D在電解質(zhì)溶液中CO32-向正極移動(dòng)24可用于電動(dòng)汽車的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是A

17、以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Al3OH3eAl(OH)3C以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D電池工作時(shí)，電子通過外電路從正極流向負(fù)極25我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4A13O26H2O4A1(OH)3，下列說法不正確的是A電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極B正極反應(yīng)式為：O22H2O4e4OHC以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積D該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用26我國(guó)首創(chuàng)的以鋁空氣海水

18、電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而源源產(chǎn)生電流只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍試推測(cè)此種新型電池可能的基本結(jié)構(gòu)及電極反應(yīng)式：(1)_是負(fù)極，電極反應(yīng)式為_(2)_是正極，電極反應(yīng)式為_27以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是A該電池能夠在高溫下工作B電池的負(fù)極反應(yīng)為:C6H12O6+6H2O24e=6CO2+24H+C放電過程中,H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.6/ 6 L28肼（N2

19、H4）空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。電池總反應(yīng)為：N2H4O2N22H2O。下列關(guān)于該燃料電池工作時(shí)的說法正確的是（多選）A負(fù)極的電極反應(yīng)式是：N2H44OH4e4H2ON2B正極的電極反應(yīng)式是：O24H4e2H2OC溶液中陰離子向正極移動(dòng)D溶液中陰離子物質(zhì)的量基本不變29某原電池中，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4,分別向負(fù)極通入CO(或CH4、或H2S),向正極通入O2(或Cl2),試完成下列問題：(1)當(dāng)分別通入CO和O2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；電解質(zhì)溶液pH的變化_(填“增大”“減小”或“不變”下同)(2)當(dāng)分別通入CH4和

20、O2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；電解質(zhì)溶液pH的變化：_(3)當(dāng)分別通入H2S和Cl2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；電解質(zhì)溶液pH的變化：_30某原電池中，電解質(zhì)溶液為KOH(aq)，分別向負(fù)極通入C2H4、C2H2或Al(g)，分別向正極通入O2或Cl2試完成下列問題：(1)當(dāng)分別通入C2H4和O2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；溶液pH的變化：_(填“增大”“減小”或“不變”，下同)(2)當(dāng)分別通入C2H2和O2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；溶液pH的變化：_(3)當(dāng)分別通入Al(g)和Cl2時(shí)：正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池總反應(yīng)：_；溶液pH的變化：_燃料電池專題參考答案1D2B3D4D5O2+ 4H+ 4e-= 2H2O；2H2+ 4OH 4e-= 4H2O6(1)2H2+O2=2H2O；負(fù)；正 2H2十4OH4e4H2O；O2+2H2O+4e4OH(2)6292 572 (3)00337（1）由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b（