题目内容

科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸汽,其中电池的电解质是掺杂了Y2O3(Y为钇)的ZrO2 (Zr为为锆)晶体,它在高温下能传导O2离子。若以丁烷(C4H10)代表汽油,总反应为2 C4H10+13O2=8CO2+10H2O。有关该电池说法错误的是


  1. A.
    该电池负极的电极反应式为:2C4H10+26O2-52e = 8CO2+10H2O
  2. B.
    该电池正极的电极反应式为:O2+ 4e+ 2H2O= 4OH
  3. C.
    O2向负极移动
  4. D.
    丁烷在放电时发生氧化反应
B
试题分析:燃料电池的总反应和燃料燃烧的化学方程式一致,电池总反应为:
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O负极的电极反应式为2C4H10+26O2-52e = 8CO2+10H2O总反应减负极反应可得正极反应式,为O2+4e-=2O2-
原电池工作时,阴离子向负极移动,电子从负极经外电路流向正极故答案为:O2+4e-=2O2-
考点:新型燃料电池,电极反应式的书写
点评:本题涉及了化学燃料电池,把握失电子一级为负极,得电子一级为正极。则可以写出电极方程式。而阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。题目难度中等,注意电极反应式的书写。
练习册系列答案
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(1)发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和二氧化氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水.
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=67.7kJ?mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJ?mol-1
1
2
H2(g)+
1
2
F2(g)=HF(g)△H=-269kJ?mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ?mol-1
①肼和NO2反应的热化学方程式为
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1153.7 kJ?mol-1
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1153.7 kJ?mol-1

②有人认为若用氟气代替NO2作氧化剂,则反应释放的能量更大,肼和氟气反应的热化学方程式为:
N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)△H=-1135 kJ?mol-1
N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)△H=-1135 kJ?mol-1

(2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高.一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽.其中固体电解质是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆) 固体,它在高温下能传导O2-离子.以戊烷(C5H12)代表汽油,完成下列问题:
①电池反应方程式为
C5H12+8O2→5CO2+6H2O
C5H12+8O2→5CO2+6H2O

②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向
极移动(填“正”或“负”);
③以此电源电解足量的CuSO4溶液,当阳极产生气体0.56L(已换算为标况)时,阴极产物的质量为
3.2
3.2
 g,若电解后溶液体积为1L,则溶液的pH约为
1
1
,电解过程中燃料电池内转移的电子为
0.1
0.1
mol.
(2013?遵义模拟)(1)“天宫一号”于2011年9月在酒泉卫星发射中心发射,标志着我国的航空航天技术迈进了一大步.火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备.
①用肼(N2H4)为燃料,四氧化二氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水.
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H=10.7kJ?mol-1
N2H4(g)+O2 (g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJ?mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式为
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1096.7KJ/mol
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1096.7KJ/mol

②已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在,它很容易转化为二氧化氮.试推断由二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施):
加压,降温
加压,降温

(2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空.如图l所示装置中,以稀土金属材料做惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子(O2+4e→2O2-).

①c电极的名称为
正极
正极
,d电极上的电极反应式为
CH4+4O2-=CO2+2H2O+8e-
CH4+4O2-=CO2+2H2O+8e-

②如图2所示电解100mL0.5mol?L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为
4OH-=2H2O+O2↑+4e-
4OH-=2H2O+O2↑+4e-
.若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=
1
1
(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入
ac
ac
 (填序号).
a. CuO    b.Cu(OH)2    c.CuCO3  d.Cu2(OH)2CO3

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