题目
题型:不详难度:来源:
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通入的气体应是________,正极通入的气体就是________,电极反应式为:正极________________,负极________________。
(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质,则电极反应式为:正极 ,负极__________________________。
(3)(1)和(2)的电解溶液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化? 。
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液做电解质溶液,则电极反应式为:正极____________________________,负极________________________________。
答案
(2)O2+4H++4e-→2H2O H2→2H++2e-
(3)前者变小,后者变大
(4)2O2+4H2O+8e-→8OH- CH4+10OH-→CO32—+7H2O+8e-
解析
试题分析:(1)根据电池反应式可知在反应中H2被氧化,O2被还原。H2应该在负极上反应,O2应该在正极上反应,又因为是碱性溶液,不可能有H+参加或生成,故负极的电极反应为H2+2OH-→2H2O+2e-,正极的电极反应为O2+2H2O+4e-→4OH-。
(2)若将导电物质换为酸性溶液,此时应考虑不可能有OH-生成,故负极的电极反应为H2→2H++2e-,正极的电极反应为O2+4H++4e-→2H2O。
(3)由于前者在碱性条件下反应,KOH的量不变,但工作时H2O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H2SO4的量不变,H2O增多,故溶液变稀,pH将变大。
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液做电解质,则正极为2O2+4H2O+8e-→8OH-,此时不会有CO2放出;负极为CH4+10OH-→CO32—+7H2O+8e-。
点评:题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,侧重对学生基础知识的巩固和训练,主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度,有利于调动学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意灵活运用即可。
核心考点
试题【可以将氧化还原反应2H2+O2===2H2O设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通入的气体应是________,正极通入的气体就】;主要考察你对常见的化学电源等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空:
①甲烷与氧气反应的化学方程式为:
②已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-="=" CO32-+7H2O,这个电极是燃料电池的 (填“正极”或“负极”),另一个电极上的电极反应式为:
③随着电池不断放电,电解质溶液的碱性 (填“增大”、“减小”或“不变”)
④通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率 (填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
(2)据报道,最近摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应(填正或负),电池在放电过程中溶液的pH将____(填降低或上升、不变)。
(1)利用工业废气中的可制取甲醇,其反应为:
常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示:
写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式:
。
(2)为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了的 晶体,在高温下它能传导离子。电池工作时正极反应为 。
若以该电池为电源,用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的物质的量为 mol。
(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后将氧化成,然后以做氧化剂把水中的甲醇氧化成而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式 ;
②除去甲醇的离子反应为:,该过程中被氧化的元素是 ,当产生标准状况下2.24L时,共转移电子 mol。
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是由 转化为 ,在导线中电流方向为 → (用a、b 表示)。
(2)正极反应式为 ,负极发生 反应(填“氧化”或“还原”)。
(3)氢氧燃料电池的能量转化率 100%(填<、>、=)。
(4)电极表面镀铂粉的原因为 。
(1)工业上可用下列两种反应制备甲醇:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
已知:2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g) ΔH3。则2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) 的反应热
ΔH=_____________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH4。
一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH4______0,P1_________P2
(填“<”、“>”或“=”)
(3)某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置,工作一段时间后,溶液的PH (填增大、减小、不变)。负极的电极反应式为_______ ______。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中,阳极材料是 ;阴极材料是 ;
阳极泥为:
A.Li是负极,电极反应为Li-e-=Li+ | B.Li是正极,电极反应为Li+e-=Li- |
C.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e-=MnO2- | D.锂电池工作过程:化学能转化为电能 |
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