- 化学能与电能
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正确答案
解析
解：该燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通入氧化剂氧气的电极是正极，负极反应式为H2-2e-+CO32-=CO2+H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-═2CO32-，
A．放电时负极反应式为H2-2e-+CO32-=CO2+H2O，故A正确；
B．放电时，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以碳酸根离子由右向左移动，故B错误；
C．该电池放电时，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，所以正极的反应式为：O2+2CO2+4e-═2CO32-，故C正确；
D．该电池放电时，根据O2+2CO2+4e-═2CO32-知，当转移4mol e-时，正极消耗1mol O2和2mol CO2，故D正确；
故选B．
（2015秋•嘉兴期末）肼（N2H4）-空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池总反应为：N2H4+O2═N2+2H20．下列关于该电池工作时说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、在碱性环境下，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；
B、原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故C错误；
C、原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑，故C正确；
D、电池总反应为N2H4+O2=N2↑+2H2O，原电池反应生成水，溶液浓度降低，电解质溶液的pH降低，故D错误；
故选C．
甲烷燃料电池是一种新型化学电源，该电池是以铂丝为电极，KOH为电解质溶液，然后从两极分别通入甲烷和氧气，该电池的电极反应为：
X极 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
Y极 2O2+8e-+4H2O=8OH-
关于此燃料电池的下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，所以X极是负极，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，Y极为正极，故A正确；
B、根据总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，则氢氧化钾被消耗，电池工作过程中溶液pH将下降，故B正确；
C、根据电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，每转移4mol电子，正极有1mol O2被还原，故C错误；
D、该电池工作时的总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故D正确．
故选C．
甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑、汽车等，该燃料电池是以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，电解质可以是质子交换膜（可传导氢离子），也可以是固体氧化物（可传导氧离子），甲醇和氧气分别在多孔金属电极上发生反应，从而将化学能直接转化为电能．下列叙述中错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．该电池放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，故A正确；
B．以固体氧化物为电解质的电池放电时，氧离子由负极移向负极，故B错误；
C．以质子交换膜为电解质的电池放电时，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极的反应为：O2+4H++4e-=2H2O，故C正确；
D．负极上电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，故D正确；
故选B．
燃料电池是当前研究的一个热点．回答下列有关问题：
（1）某甲醚燃料电池结构如图1，写出该电池工作时负极的电极反应式______．如图2为熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图．该熔融碳酸盐燃料电池工作过程中消耗的反应物是______，正极的电极反应可表示为______．
（2）氢氧燃料电池是一种用氢气作为能源的电池．这种燃料电池的效率要比传统内燃机的效率高很多，所以燃料电池汽车（FCV）会有很高的效率．Schlesinger等人提出可用NaBH4与水反应制氢气：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑（反应实质为水电离出来的H+被还原）．该反应的生成H2的速率受外界条件影响．下表为pH和温度对NaBH4 半衰期的影响（半衰期是指反应过程中，某物质的浓度降低到初始浓度一半时所需的时间）．
①已知，NaBH4与水反应后所得溶液显碱性，用离子方程式表示出溶液显碱性的原因______，所以则溶液中各离子浓度大小关系为______．
②从上表可知，温度对NaBH4与水反应速率产生怎样的影响？答：______．
③反应体系的pH为何会对NaBH4与水反应的反应速率产生影响？答：______．
④实验表明，将NaBH4溶于足量水，释放的H2比理论产量少得多（即反应一段时间后有NaBH4剩余也不再反应）．其可能原因是______．
正确答案
（1）甲醚燃料电池的负极上是燃料失电子的氧化反应，即CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+，融碳酸盐燃料电池中，CO、H2、O2在负极上失电子，正极上是氧气得电子的还原反应，即O2+4e-+2CO2=2CO32-；故答案为：CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+；CO、H2、O2；O2+4e-+2CO2=2CO32-；
（2）①NaBH4与水反应制氢气：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑，反应生成的盐溶液BO2-在溶液中水解显碱性，BO2-+2H2O⇌H3BO3+OH-，溶液中离子浓度大小为c（Na+）＞c（BO2-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：BO2-+2H2O⇌H3BO3+OH-；c（Na+）＞c（BO2-）＞c（OH-）＞c（H+）；
②图表数据分析，随温度升高体系半衰期缩短，反应速率加快，故答案为：温度越大，反应速率越大；
③NaBH4与水反应制氢气：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑，反应实质为水电离出来的H+被还原，图表数据可知PH增大，半衰期增长，反应速率减慢，体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越慢，
故答案为：体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越慢；
④随反应进行，溶液的pH逐渐增大，反应速率变小．常温时，当体系pH＞12，半衰期为6． 19×103min，反应速率很小，反应几乎停止，
故答案为：随着反应的进行，溶液的pH逐渐增大，反应速率变小．常温时，当体系pH＞12，半衰期为6.19×103min（约为4.3天），反应速率很小，反应几乎停止．
解析
（1）甲醚燃料电池的负极上是燃料失电子的氧化反应，即CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+，融碳酸盐燃料电池中，CO、H2、O2在负极上失电子，正极上是氧气得电子的还原反应，即O2+4e-+2CO2=2CO32-；故答案为：CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+；CO、H2、O2；O2+4e-+2CO2=2CO32-；
（2）①NaBH4与水反应制氢气：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑，反应生成的盐溶液BO2-在溶液中水解显碱性，BO2-+2H2O⇌H3BO3+OH-，溶液中离子浓度大小为c（Na+）＞c（BO2-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：BO2-+2H2O⇌H3BO3+OH-；c（Na+）＞c（BO2-）＞c（OH-）＞c（H+）；
②图表数据分析，随温度升高体系半衰期缩短，反应速率加快，故答案为：温度越大，反应速率越大；
③NaBH4与水反应制氢气：BH4-+2H2O=BO2-+4H2↑，反应实质为水电离出来的H+被还原，图表数据可知PH增大，半衰期增长，反应速率减慢，体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越慢，
故答案为：体系碱性越强，水电离出来的H+浓度越低，因而反应速率越慢；
④随反应进行，溶液的pH逐渐增大，反应速率变小．常温时，当体系pH＞12，半衰期为6． 19×103min，反应速率很小，反应几乎停止，
故答案为：随着反应的进行，溶液的pH逐渐增大，反应速率变小．常温时，当体系pH＞12，半衰期为6.19×103min（约为4.3天），反应速率很小，反应几乎停止．
正确答案
解析
解：A．根据阴阳离子的移动方向知，阳离子向Pt（Ⅰ）电极移动，阴离子向Pt（Ⅱ）移动，因此Pt（Ⅰ）为阴极，Pt（Ⅱ）为阳极，所以X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，故A正确；
B．阳极室中，出来的硫酸中不仅有加入的稀硫酸还有亚硫酸根离子被氧化生成的硫酸，所以b＞a，故B正确；
C．阳极上，亚硫酸根离子被氧化生成硫酸根离子，亚硫酸是弱电解质，硫酸是强电解质，所以阳极附近氢离子浓度增大，溶液的pH减小，故C错误；
D．该电解池中阳极上生成硫酸，阴极上生成氢气，所以该过程中的产品主要为H2SO4和H2，故D正确；
故选C．
正确答案
解析
解：A、燃料电池属于原电池，能将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能，故A正确；
B、在碱性电解质环境下，燃料电池的总反应是：2O2+CH4+2OH-=CO32-+3H2O，故B错误；
C、燃料电池的总反应是：2O2+CH4+2OH-=CO32-+3H2O，消耗2mol氧气会转移8mol电子，所以消耗2.24L即0.1mol氧气，则溶液中转移0.4 mol电子，故C正确；
D、在燃料电池中，电子运动方向由负极到正极，所以a是负极，b是正极，溶液中的阳离子K+向正极b极移动，故D错误．
故选AC．
正确答案
解析
解：A、根据燃料电池的电极反应规律：通入空气（含有氧气）的电极是正极，发生还原反应，故A错误；
B、根据燃料电池的电极反应规律：通入燃料氢气的电极是负极，故B错误；
C、通入氧气的电极是正极，该极上发生得电子的还原反应，在酸性环境下，电极反应为：O2+4H++4e-═2H2O，故C错误；
D、在燃料电池中，根据燃料电池的电极反应规律：总反应即为燃料燃烧的化学方程式，即O2+2H2═2H2O，故D正确．
故选D．
镍氢碱性电池的总反应式是MH+NiO（OH）
正确答案
解析
解：A．放电时电池负极反应为MH-e-+OH-=H2O+M，电池负极周围溶液的OH-不断减小，故A错误；
B．电池放电时，正极反应为：NiO（OH）+H2O+e-=OH-+Ni（OH）2，镍元素被还原，故B错误；
C．电池放电时，根据正极反应：NiO（OH）+H2O+e-=OH-+Ni（OH）2，每转移1mol电子，负极有1molNiO（OH）被还原，故C正确；
D．电池充电时，阳极发生失电子的氧化反应，即为NiO-e-+OH-=NiO（OH），故D正确．
故选CD．
A．C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H＞0
B．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H＜0
C．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式为______．
（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与下图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y均为惰性电极，则：
①若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为______．通电一段时间后，向所得溶液中加入0.2mol CuO粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为______mol．
②若电解含有0.04mol CuSO4和0.04mol NaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的pH=______（假设电解后溶液体积不变）．
正确答案
解：（1）能设计成原电池的反应通常是放热反应，且必须是能自发进行的氧化还原反应，
A．该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池，故不选；
B．该反应是放热反应且能自发的进行氧化还原反应，所以能设计成原电池，故选；
C．该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故不选；
故选B；
（2）以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）①电解硫酸铜溶液时，阳极上生成氧气，阴极上生成铜，同时溶液中生成硫酸，所以电池反应式为：2CuSO4+2H2O
故答案为：2CuSO4+2H2O
②电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先生成氯气后生成氧气，阴极上先生成铜，后生成氢气，阳极上氯气完全析出时，氯气的体积=
故答案为：1．
解析
解：（1）能设计成原电池的反应通常是放热反应，且必须是能自发进行的氧化还原反应，
A．该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池，故不选；
B．该反应是放热反应且能自发的进行氧化还原反应，所以能设计成原电池，故选；
C．该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故不选；
故选B；
（2）以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）①电解硫酸铜溶液时，阳极上生成氧气，阴极上生成铜，同时溶液中生成硫酸，所以电池反应式为：2CuSO4+2H2O
故答案为：2CuSO4+2H2O
②电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先生成氯气后生成氧气，阴极上先生成铜，后生成氢气，阳极上氯气完全析出时，氯气的体积=
故答案为：1．
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