题目内容
13.科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径.比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化效率高,其次是污染少.Ⅰ.氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高.
(1)若电解质溶液为KOH,负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O;
(2)若电解质溶液为硫酸,其正极反应为O2+4H++4e-=2H2O
Ⅱ.美国已计划将甲醇燃料电池用于军事.一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气.
(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式是2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O.
(2)此电池的负极发生的电极反应式是CH4O+H2O-6e-=CO2+6H+.
(3)电解液中的H+向正极移动,向外电路释放电子的电极是负极(填电极名称).
分析 燃料电池把化学能转变成电能,对环境影响很小;
Ⅰ、若电解质溶液为KOH溶液时,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子;
(2)酸性条件下,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,负极上氢气失电子生成氢离子;
Ⅱ、(1)(2)甲醇燃料电池中负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳、氢离子,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,在得失电子相等的条件下正负极电极反应式相加即得电池反应式;
(3)原电池放电时,电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动,电子从负极沿导线流向正极.
解答 解:燃料电池把化学能转变成电能,对环境影响很小,燃料直接燃烧会对环境造成污染.故答案为:污染少;
Ⅰ、(1)若电解质溶液为KOH溶液时,正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O,故答案为:H2+2OH--2e-=2H2O;
(2)酸性条件下,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,负极上氢气失电子生成氢离子,电极反应式为H2-2e-=2H+,
故答案为:O2+4H++4e-=2H2O;
Ⅱ、(1)甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能,CH3OH作负极,发生氧化反应,电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+;氧气在正极反应:3O2+12H++12e--=6H2O,两反应相加得总反应式,所以电池反应式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O,故答案为:2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O;
(2)负极电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+,正极反应为:3O2+12H++12e-=6H2O,故答案为:3O2+12H++12e-=6H2O;2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+;
(3)在电池中,负极释放电子传到正极上,故H+向正极移动,释放电子的电极是负极,故答案为:正;负极.
点评 本题考查了燃料电池,根据正负极上发生的反应、电子移动方向、离子移动方向等知识点来分析解答,难点是电极反应式的书写,要结合电解质溶液酸碱性书写,为易错点.
A. | 化学键断裂时吸收能量,形成时放出能量 | |
B. | 燃烧热是1mol可燃物完全燃烧释放的能量 | |
C. | 中和热是稀酸与稀碱反应生成1molH2O释放的能量 | |
D. | 燃料电池能将全部化学能转化为电能 |
选项 | 物质 | 用途 | 解释 |
A | Al2O3 | 耐火材料 | Al2O3的熔沸点较高 |
B | SiO2 | 计算机芯片 | SiO2是一种良好的半导体 |
C | Fe3O4 | 红色涂料 | Fe3O4是一种红色氧化物 |
D | 浓H2SO4 | 干燥剂 | 浓H2SO4有脱水性 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
A. | H2SO4 | B. | KClO3 | C. | CaO | D. | NaHCO3 |
相关数据如下:
相对分子数量 | 密度 | 沸点 | 溶解性 | |
环乙醇 | 100 | 0.9618 | 161 | 微溶于水 |
环乙烯 | 82 | 0.8102 | 83 | 难溶于水 |
1.【合成】:在a中加入20.00g纯环己醇及2小块沸石,冷却搅动下缓慢加入1mL浓硫酸.b中通入冷却水后,缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃.
2.【提纯】:将反应后粗产物倒入分液漏斗中,依次用少量5% Na2CO3溶液和水洗涤,分离后加入无水CaCl2颗粒,静置一段时间后弃去CaCl2.再进行蒸馏最终获得12.30g纯环己烯.
回答下列问题:
(1)装置b的名称是冷凝管.加入沸石的目的是防暴沸.
(2)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为.
(3)分液漏斗在使用前必须清洗干净并检漏.本实验分液所得产物应从上口倒出(填“上口”或“下口”).
(4)提纯过程中加入Na2CO3溶液的目的是除去多余的H2SO4,加入无水CaCl2的作用是干燥所得环己烯.
(5)本实验所得环己烯的产率是75%(产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%).