Question

（8分）“神九”飞船的发射成功，标志着我国航天事业进入领先行业。
（1）.燃料电池的发展和航天的需求密不可分。燃料电池不仅能量转换率高，而且以氢气和氧气为燃料的电池，电池反应生成的水还可供宇航员饮用。
①使用酸性电解质的氢氧燃料电池，负极的电极反应为                            。
②美国的阿波罗登月飞船使用的是碱性氢氧燃料电池，正极的电极反应为
O₂ + 2H₂O + 4e^－ = 4OH^－，负极的电极反应为                             。
③下图是熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图。

已知负极的电极反应为2 H­₂ – 4e^－+ 2CO₃^2－ ="2" H₂O +2CO₂，
正极的电极反应为                                                  。
（2）.太阳能电池也为航天飞船提供了方便的能源。在航天飞船内H₂O和O₂的循环中，借助太阳能电池，可以通过电解水提供O₂。若有4 mol电子发生转移，则在阳极上得到气体的体积（标准状况）是         L。

Answer 1

（1）① H₂ — 2e^- =  2H⁺  ② H₂ — 2e^-  + 2OH^-  = 2H₂O
③O₂ + 4e^- + 2CO₂ = 2CO₃^2-（2） 22.4 

试题分析：（1）氢氧燃料电池中，当介质是酸性介质时，负极反应为H₂-2e^- = 2H⁺，正极反应为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O。当介质是碱性介质时，负极反应为H₂-2e^-+ 2OH^- = 2H₂O，正极反应为O₂ + 2H₂O+4e^－= 4OH^－。熔融盐燃料电池正极反应式为O₂+4e^-=2O^2-、O^2-+CO₂=CO₃^2-，二式合并得O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，或用总反应式2H₂+O₂=2H₂O减去负极反应式得正极反应式O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-。
（2）电解水生成氧气的电极反应式为2H₂O－4e^-=4H⁺+O₂↑。当转移4mol电子时生成氧气1mol。
点评：原电池电极反应不易写出时可用总反应减去一极电极反应式得到另一极电极反应式。