- 化学能与电能
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C6H12O6+6H2O-24e-⇌6CO2+24H+．
（1）电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．电池工作时，质子移向电源的______极，铂碳上所发生的电极反应式为______．
（2）葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，写出葡萄糖燃烧的热化学方程式
______．
（3）化学需氧量（COD）是重要的水质指标，其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO2、H2O所需消耗的氧气的质量．科学家设想利用微生物燃料电池来处理某些污水，并进行发电，该设想已经在实验室中获得成功．但如果1L废水中有机物（折算成葡萄糖）氧化提供的化学能低于5.6kJ，就没有发电的必要．则下列污水中，不适合用微生物燃料电池发电的是______（填序号）．
（4）在化学工作者的眼中，“垃圾-是放错了位置的资源”．写出硫酸工业“废气”处理利用的化学方程式______．
正确答案
解：（1）燃料电池中，阳离子氢离子移向电池的正极，燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，即O2+4e-+4H+═2H2O，
故答案为：正；O2+4e-+4H+═2H2O；
（2）葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，则葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ•mol-1，
故答案为：C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ•mol-1；
（3）依据题意写出葡萄糖氧化分解的热化学方程式为C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ/mol，则氧化提供的化学能等于5.6kJ时所需引起氧气的质量变化量m（O2）=
故答案为：CE；
（4）硫酸工业废气的主要成二氧化硫，和碱性物质反应，如SO2+2NH3+H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O，
故答案为：SO2+2NH3+H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O．
解析
解：（1）燃料电池中，阳离子氢离子移向电池的正极，燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，即O2+4e-+4H+═2H2O，
故答案为：正；O2+4e-+4H+═2H2O；
（2）葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，则葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ•mol-1，
故答案为：C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ•mol-1；
（3）依据题意写出葡萄糖氧化分解的热化学方程式为C6H12O6（s）+6O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l），△H=-2800kJ/mol，则氧化提供的化学能等于5.6kJ时所需引起氧气的质量变化量m（O2）=
故答案为：CE；
（4）硫酸工业废气的主要成二氧化硫，和碱性物质反应，如SO2+2NH3+H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O，
故答案为：SO2+2NH3+H2O═（NH4）2SO3，（NH4）2SO3+H2SO4═（NH4）2SO4+SO2↑+H2O．
电子表所用的某种纽扣电池的电极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液．电池总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag，下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误；
B、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，为原电池的负极，发生氧化反应，负极电极反应为Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e-，故B正确；
C、根据电池反应Zn+Ag2O=ZnO+2Ag，溶液的酸碱性不变，故C正确；
D、原电池中，电解质中的阴离子移向负极，故D正确．
故选A．
一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极上通丙烷和氧气，其电池反应式为：______，通丙烷的电极为______极，其对应的电极反应式为______．参加反应的
O2和C3H8的物质的量比为______．
已知11g的丙烷气体完全燃烧生成二氧化碳和液态的水，放出555.4KJ的热量，写出其热化学方程式______．
正确答案
C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O
负极
C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O
5：1
C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）；△H=-2221.6kJ/mol
解析
解：该燃料电池中，负极上丙烷失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，所以电池反应式为：C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O，负极上丙烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O，根据电池反应式知，氧气和丙烷的物质的量之比为5：1，
11g的丙烷的物质的量=
C3H8（ g ）+5O2（ g ）=3CO2（ g ）+4H2O （ l ）；△H=-2221.6kJ/mol，
故答案为：C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O，负极；C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O，5：1；
C3H8（ g ）+5O2（ g ）=3CO2（ g ）+4H2O （ l ）；△H=-2221.6kJ/mol．
（1）设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气（以C4H10表示），电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子．
①已知该电池的负极反应为C4H10+13O2--26e-═4CO2+5H2O，则该电池的正极反应式为______，电池工作时，固体电解质里的O2-向______极移动．
②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的______（填写物质的名称）堵塞电极的气体通道．
（2）能源的紧缺在很大程度上制约了经济的发展，请你提出解决能源紧缺问题的两点建议______．
正确答案
解：（1）①燃料电池的总反应和燃料燃烧的化学方程式一致，电池总反应为2C4H10+13O2═8CO2+10H2O，O2在正极应该得到电子，总反应减负极反应可得正极反应式，为O2+4e-=2O2-；正极生成O2-，负极消耗O2-，O2-向负极移动，
故答案为：O2+4e-=2O2-；负；
②烷不完全氧化会生成碳粒，从而堵塞电极的气体通道，
故答案为：碳粒；
（2）解决能源紧缺问题可以从寻找新能源，提高燃料的燃烧效率，提高能源利用率等方面入手，
故答案为：寻找新能源或提高燃料的燃烧效率．
解析
解：（1）①燃料电池的总反应和燃料燃烧的化学方程式一致，电池总反应为2C4H10+13O2═8CO2+10H2O，O2在正极应该得到电子，总反应减负极反应可得正极反应式，为O2+4e-=2O2-；正极生成O2-，负极消耗O2-，O2-向负极移动，
故答案为：O2+4e-=2O2-；负；
②烷不完全氧化会生成碳粒，从而堵塞电极的气体通道，
故答案为：碳粒；
（2）解决能源紧缺问题可以从寻找新能源，提高燃料的燃烧效率，提高能源利用率等方面入手，
故答案为：寻找新能源或提高燃料的燃烧效率．
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；△H=______．
（2）如图所示，可形成氢氧燃料电池．通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为H2SO4溶液时）和碱式[当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时]两种．试回答下列问题：
1式电池的电极反应：负极______，正极______；电池总反应：______；电解质溶液pH的变化______（填“变大”、“变小”或“不变”）．
②碱式电池的电极反应：负极______，正极______；电池总反应：______；电解质溶液pH的变化______（填“变大”、“变小”或“不变”）．
正确答案
-484kJ/mol
2H2-4e-=4H+
O2+4e-+4H+=2H2O
2H2+O2=2H2O
变大
2H2-4e-+4OH-=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
2H2+O2=2H2O
变小
解析
解：（1）常温下拆开1mol H2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1mol O2中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1mol H-O键要放出463kJ的能量，则H-H键能为436kJ/mol，O=O键能为496kJ/mol，H-O键能为436kJ/mol，由2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）中，△H=反应物中键能和-生成物中键能和=2×436kJ/mol+496kJ/mol-4×463kJ/mol=-484kJ/mol，故答案为：-484kJ/mol；
（2）①氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，酸性溶液中负极反应为：2H2-4e-=4H+，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，酸性溶液中正极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，电池总反应为2H2+O2=2H2O，反应生成水，溶液氢离子浓度降低，pH增大，
故答案为：2H2-4e-=4H+；O2+4e-+4H+=2H2O；2H2+O2=2H2O；变大；
②氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，碱性溶液中负极反应为2H2-4e-+4OH-=2H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，碱性溶液中正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池总反应为2H2+O2=2H2O，反应生成水，溶液氢氧根离子离子浓度降低，pH减小，
故答案为：2H2-4e-+4OH-=2H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；2H2+O2=2H2O；变小．
镍镉电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用，其工作原理可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H2O
正确答案
解析
解：A、二次电池充电时是电解原理和放电时是原电池原理，条件不同，不能是可逆反应，故A错误；
B、放电时，Cd发生失电子的氧化反应，是负极，故B错误；
C、充电时电池上标有“+”号的电极上发生失电子的氧化反应，其逆过程是得电子的还原反应，应该是连接电源正极，故C错误；
D、电解Na2CO3溶液的实质是电解水，会生成氢气和氧气，体积比是2：1，当收集到气体的总体积为33.6L（标况下）时，即生成22.4L即1mol的氢气和0.5mol的氧气时转移电子为2mol，故D正确．
故选D．
正确答案
解析
解：A．原电池工作时，阳离子向正极移动，则a为负极，故A错误；
B．电池工作时，电流由正极经外电路流向负极，在该电池中由b极流向a极，故B正确；
C．正极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故C正确；
D．乙醇中C元素的化合价为-2价，被氧化后升高到+4价，则电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有12mol电子转移，故D错误；
故选BC．
A该电池能够在高温下工作
B电池的负极反应为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
C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1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体
正确答案
解析
解：A、高温条件下微生物会变性，故A错误；
B、负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，故B正确；
C、原电池内部阳离子应向正极移动，故C错误；
D、正极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，对比负极反应可知，消耗1mol氧气生成1mol二氧化碳，标准状况下体积是22.4L，故D错误；
故选B．
载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气．某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2C02+4e+2H0═2C0+40H-．下列判断错误的是（ ）
A上述电化学装置相当于电解池
B上述装置进行的总反应为2C02
C反应结束后该电化学装置中电解质溶液的pH增大
D失电子的电极发生的反应是40H--4e═2H20+02↑
正确答案
解析
解：A．根据题目提示电能实现上述要求可知该电化学装置相当于电解池，故A正确；
B．根据提示的反应物与生成物可以写出反应的总反应式为2CO2=2CO+O2，故B正确；
C．阴极反应生成的OH-在阳极完全反应，所以反应前后溶液的pH并不变化，故C错误；
D．由总反应减去阴极反应，可以得到阳极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，故D正确；
故选：C．
将氢气．甲烷．乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池．燃料电池的基本组成为电极．电解质．燃料和氧化剂．此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少．下列有关燃料电池的说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．燃料电池中，燃料做负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，故A正确；
B、航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水，经过处理之后可供宇航员使用，故B正确；
C、乙醇燃料电池的电解质用KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极发生反应C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O，故C错误；
D、在酸性环境下，燃料电池中正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，碱性环境下，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电解质溶液的酸碱性未知，故D错误；
故选CD．
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