题目内容

7．美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200℃时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全．电池总反应为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法正确的是（　　）
A．a极为电池的负极，乙醇被还原
B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极
C．电池正极的电极反应为：2H++O2+4e-=H2O
D．电池工作时1mol乙醇被氧化时，就有12mol质子通过质子交换膜

分析 该燃料电池中，负极上乙醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，负极反应为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为4H++O2+4e-═2H2O，以此解答该题．

解答 解：A．在燃料电池中，燃料乙醇在负极发生失电子的反应，氧气是在正极上发生得电子的反应，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错误；
C．在燃料电池中，正极上是氧气得电子的还原反应，在酸性电解质环境下，正极的电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O，故C正确；
D．根据电池反应：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，乙醇被氧化电极反应式为C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，则1mol乙醇被氧化失去12mol电子，所以1mol乙醇被氧化电路中转移12NA的电子，有12mol质子通过质子交换膜，故D正确；
故选CD．

点评 本题考查了原电池原理，明确正负极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意：该交换膜为质子交换膜暗示溶液呈酸性．

练习册系列答案
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17．用化学用语表达下列微粒，错误的是（　　）
A．氟离子的结构示意图：
B．氮分子的电子式：
C．水分子的电子式：H+[${\;}_{•}^{•}$$\underset{\stackrel{••}{O}}{••}$${\;}_{•}^{•}$]2-H+
D．C-14原子：${\;}_{6}^{14}$C
18．按要求填空
①KOH的电子式：      ②C（CH3）4的系统命名：2，2-二甲基丙烷．
15．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO+O2$\stackrel{催化剂}{→}$CO2+H2O．下列有关说法正确的是（　　）
A．该反应为放热反应B．CO2分子中的化学键为非极性键
C．HCHO分子中只含δ键不含π键D．设生成1.8gH2O消耗2.24L O2
2．铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途．请回答以下问题：
（1）Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
（2）与OH-互为等电子体的一种分子为HF（填化学式）．
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为sp3．已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为K2CuCl3；
（4）Cu2O的熔点比Cu2S的高（填“高”或“低”），请解释原因由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径，所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3：1；该晶体中，原子之间的作用力是金属键；
（6）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中．若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为AuCu3H8．
（7）将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应．向反应液中加少量FeSO4作催化剂，即发生反应，生成硫酸铜．其反应过程的第2步是：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，请写出其第l步反应的离子方程式4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O．
12．下列气体的主要成分不是甲烷的是（　　）
A．坑道气B．煤气C．天然气D．沼气
19．A、B、C、D、E五种芳香化合物都是某些植物挥发油中的主要成分，有的是药物，有的是香料．它们的结构简式如图所示：

请回答下列问题：
（1）这五种化合物中，互为同分异构体的是B和C（写编号）．
（2）W $→_{反应①}^{氧化}$$\stackrel{反应②}{→}$X，
X反应①采取了适当措施，使分子中碳碳双键不起反应．以上反应式中W是A～E中的某一化合物，则W是E．X是D的同分异构体，X的结构简式是．
（3）反应②属于还原（或加成、加氢、催化加氢等）反应（填反应类型名称）．
16．甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源．
（1）101kPa时，1mol CH3OH液体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量726.51kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.76kJ•mol-1．
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
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②CH3OH（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H2=
已知H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-241.8kJ•mol-1，
则反应②的△H2=-192.8kJ•mol-1．
（3）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），现在实验室模拟该反应并进行分析．如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
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②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1＞K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
17．设NA为阿伏加德罗常数的值．下列有关物质结构的说法正确的是（　　）
A．78gNa2O2晶体中所含阴、阳离子个数均为2NA
B．PCl3和H2O分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
C．1.8gD2O含有NA个中子
D．3.4g氨气中含有0.6NA个N-H键

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