- 化学能与电能
- 共5875题
氢氧燃料电池已用于航天飞机．以30%KOH溶液为电解质，这种电池在使用时氢气通入______，（填“正负极”）电极反应为______，氧气通入______，电极反应为______，供电时的总反应为______，该电池的优点是______．
正确答案
负极
H2+2OH--2e-=2H2O
正极
O2+2H2O+4e-=4OH-
2H2+O2=2H2O
高效、无污染，属于环境友好电池
解析
解：在氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O，正极上是氧气发生得电子的还原反应，在碱性环境下，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H2+O2═2H2O，氢氧燃料电池产物是水，对环境物污染，且能量转化率高，
故答案为：负极；H2+2OH--2e-=2H2O；正极；O2+2H2O+4e--4OH-；2H2+O2=2H2O；高效、无污染，属于环境友好电池．
（1）M电极的组成元素在周期表中的位置是______，电极名称是______，加入乙醇的铂电极的电极反应式为______．写出乙池中发生的化学反应的离子式：______．
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为______L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为______．
（3）若在常温常压下，1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29.71kJ热量表示该反应的热化学方程式为______．
（4）甲烷也是一种很好的清洁能源．蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol．356g“可燃冰”（若分子式为CH4•9H2O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为______kJ．
正确答案
第四周期，第ⅤⅢ族
阴极
C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
4Ag++2H2O
0.224
1
C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1366.7kJ/mol
1780.6
解析
解：碱性乙醇电池为原电池，通入乙醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极，乙池有外接电源，属于电解池，根据图片知，N是阳极，M是阴极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，则M电极是铁，N电极是石墨，
（1）通过以上分析知，M是阴极，N极是阳极，N上电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，乙醇电极上乙醇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：C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O，电解硝酸银的方程式为：4AgNO3+2H2O
故答案为：第四周期，第ⅤⅢ族；阴极，C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O；4Ag++2H2O
（2）n（Ag）=
（3）1g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29.71kJ热量，则1mol乙醇燃烧放出的热量=
故答案为：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1366.7kJ/mol；
（4）356 g CH4•9H2O可以释放出2 mol CH4，已知甲烷的燃烧热为890.3 kJ/mol，则890.3 kJ/mol×2 mol=1 780.6 kJ；
故答案为：1780.6．
近来科学家研制了一种新型的乙醇电池，它用酸性电解质（H+）作溶剂．电池总反应为：C2H5OH+3O2═2CO2+3H2O，下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．由反应的总方程式可知乙醇被氧化，在负极上失去电子发生氧化反应，故A正确；
B．负极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O═2CO2+12H+，1molCH3CH2OH被氧化转移12mol电子，故B正确；
C．电子从负极经外电路流向正极，故C错误；
D．正极氧气得电子生成H2O，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故D正确．
故选：C．
（1）电极b是该燃料电池的（填“正”或“负”）______极．
（2）若以氢气为燃料，则A是（填化学式）______，Y是（填化学式）______；CO32-的移动方向是移向（填“电极a”或“电极b”）______；电极b的电极反应是______．
（3）若以一氧化碳为燃料，则反应非常慢，可通过反应CO+H2O=CO2+H2，使一氧化碳转化为氢气再进一步反应．
①已知25℃时，C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol：
H2（g）+
C（s）+
②已知反应CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）在某温度时的平衡常数是9.0．若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，则一氧化碳在此反应条件下的转化率是______．
正确答案
正
H2
CO2
电极a
O2+4e-+2CO2═2CO32-
-41kJ/mol
75%
解析
解：（1）在燃料电池中，电子由负极流行正极，根据图示内容：电子是从a流向b，可以知道电极b是该燃料电池的正极，故答案为：正；
（2）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极，所以若以氢气为燃料，则A是氢气，根据：熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池“可以知道Y是二氧化碳，在电池中，电解质中的阴离子移向负极，正极上是氧气得电子的还原反应，故答案为：H2；CO2；电极a；O2+4e-+2CO2═2CO32-；
①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol；H2O（g）=H2（g）+
②解：设消耗的一氧化碳浓度为c，则：
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
初始浓度：0.01 0.01 0 0
变化浓度：c c c c
平衡浓度：0.01-c 0.01-c c c
则有
解得c=0.0075（mol/L），
一氧化碳在此反应条件下的转化率=
故答案为：75%．
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2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O．下列关于该电池的分析：①甲醇是负极②H+向负极移动③负极反应：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ ④1mol CH3OH完全反应转移12mol电子 ⑤正极反应：O2+4e-+2H2O═4OH- ⑥该电池的电解质溶液可能是碱液．其中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：①在燃料电池中，燃料是通入负极，甲醇是负极，故正确；
②在原电池中，H+向正极移动，故错误；
③燃料是通入负极，甲醇在负极被氧化，在酸性环境下，负极反应：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，故正确；
④电池总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，转移电子是12mol，即1mol CH3OH完全反应转移6mol电子，故错误；
⑤在酸性环境下，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故错误；
⑥该电池的电解质溶液不可能是碱液，溶液中含有质子，故错误．
故选D．
已知：铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
正极反应为：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni（OH）2+2OH-
负极反应为：Cd+2OH--2e-=Cd（OH）2
铅蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用．镍镉碱性充电电池使用（放电）到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用．回答下列问题：
（1）铅蓄电池在放电时的负极反应为______，其在充电时阳极反应为______；
（2）镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为______；
（3）上述两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是______．
正确答案
解：（1）铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
故答案为：Pb+SO42--2e-=PbSO4；PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+；
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，正极反应为：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni（OH）2+2OH-，充电为阳极电极反应为：2Ni（OH）2+2OH--2e-=2NiO（OH）+2H2O；
负极反应为：Cd+2OH--2e-=Cd（OH）2，充电为阴极电极反应为：Cd（OH）2+2e-=Cd+2OH-
电子守恒合并得到：Cd（OH）2+2Ni（OH）2=Cd+2NiO（OH）+2H2O；
故答案为：Cd（OH）2+2Ni（OH）2=Cd+2NiO（OH）+2H2O；
（3）两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变，阳极电极反应分析说明，铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变；故答案：铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变．
解析
解：（1）铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4
故答案为：Pb+SO42--2e-=PbSO4；PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+；
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，正极反应为：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni（OH）2+2OH-，充电为阳极电极反应为：2Ni（OH）2+2OH--2e-=2NiO（OH）+2H2O；
负极反应为：Cd+2OH--2e-=Cd（OH）2，充电为阴极电极反应为：Cd（OH）2+2e-=Cd+2OH-
电子守恒合并得到：Cd（OH）2+2Ni（OH）2=Cd+2NiO（OH）+2H2O；
故答案为：Cd（OH）2+2Ni（OH）2=Cd+2NiO（OH）+2H2O；
（3）两种电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变，阳极电极反应分析说明，铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变；故答案：铅蓄电池放电时离子浓度减小，而镍镉电池放电时离子浓度不变．
（1）在以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为______，正极的反应式为______．
已知CH3OH（l）的燃烧热△H=-726.5kJ•mol-1，理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为______（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）．
（2）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：
NiO（OH）+MH⇌Ni（OH）2+M
①电池放电时，负极的电极反应式为______．
②充电完成时，Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）．若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为______．
正确答案
CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+
96.6%
MH+OH--e-═M+H2O
2H2O+O2+4e-═4OH-
解析
解：（1）酸性条件下甲醇燃料电池的总反应式为：CH3OH+
故答案为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+；
（2）①蓄电池放电时是原电池、充电时是电解池，根据原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，蓄电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为MH+OH--e-═M+H2O，
故答案为：MH+OH--e-═M+H2O；
②中阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，阴极上电极反应式为M+H2O+e-═MH+OH-，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意知氧气在阴极上被还原，电解质溶液呈碱性可知氧气被还原为OH-，所以其电极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-，故答案为：2H2O+O2+4e-═4OH-．
（2013春•广州期末）微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式分别为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，电池总反应式为Ag2O+Zn═2Ag+ZnO．根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、负极电极反应为Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e-，消耗氢氧根离子，溶液的pH减小，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，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，原电池中电子从负极流向正极，即从锌经导线流向Ag2O，故B错误；
C、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，Ag2O是正极发生还原反应，故C错误；
D、正极电极反应为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，当电路中每通过0.2mol电子，正极的质量理论上减小的是0.1mol氧原子的质量，即0.1mol×（232-216）g/mol=1.6g，故D正确．
故选D．
正确答案
解析
解：A、根据LiCoO2+6C
B、根据LiCoO2+6C
C、放电时，负极上LiCoO2失电子化合价升高生成Li1-xCOO2和Li+，所以电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCOO2+xLi+，故C正确．
D、放电时负极的电极反应为：LiCoO2-xe-=Li1-xCOO2+xLi+ xmol 7xg
0.1mol 0.7g
所以外电路有0.1mole-通过，发生迁移的Li+的质量为0.7g，故D错误．
故选C．
中国的载人飞船“神舟”七号2008年9月25日在酒泉卫星发射中心发射升空．
已知：肼（N2H4）又称联氨，是具有强还原性的液体化合物，主要用作火箭和喷气发动机的燃料部分．
（1）已知在25℃、101kPa时，32.0g N2H4地在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ，N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是：______．
（2）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空气燃料电池放电时负极的电极反应式是______．
（3）右图是一个电化学过程示意图．
①锌片上发生的电极反应是______
②假设使用肼一空气燃料电池作为本过程中的电源，当铜片的质量减少128g时该燃料电池理论上需要标准状况下的空气______L（假设空气中氧气体积含量为20%）．
（4）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液．该反应的离子方程式为：______．
正确答案
N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol
N2H4-4e-+4OH-═N2+4H2O
Cu2++2e-═Cu
112
ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O
解析
解：（1）32gN2H4的物质的量=
故答案为：N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol；
（2）肼--空气碱性燃料电池中，负极上燃料失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-═N2+4H2O，
故答案为：N2H4-4e-+4OH-═N2+4H2O；
（3）①该装置是电解池，铜作阳极，锌作阴极，阴极上铜离子得电子发生还原反应，锌上电极反应式为Cu2++2e-═Cu，溶解铜时转移电子的物质的量=
故答案为：Cu2++2e-═Cu；112；
（4）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH3，制得肼的稀溶液，反应为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O，故答案为：ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O．
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