题目内容
5.(1)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,其负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O,电池总反应为2H2+O2=2H2O.
②若电解质溶液为硫酸,其正极反应为O2+4H++4e-=2H2O,负极反应为H2-2e-=2H+;
(2)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过.其工作原理的示意图如图:
请回答下列问题:
①Pt(a)电极是负 极,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+;
②Pt(b)电极发生还原反应(填“氧化”或“还原”).
③该电池的总反应方程式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.
④如果该电池工作时电路中通过3mol电子,则消耗掉的CH3OH有0.5mol.
分析 (1)①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,总反应为燃烧反应;
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;
(2)①该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过,说明电解质溶液为酸性溶液,燃料电池中,通入燃料的电极为负极,负极上失电子发生氧化反应;
②通入氧化剂的电极为正极,正极上得电子发生还原反应;
③原电池反应的实质为氧化还原反应,甲醇被氧化生成二氧化碳和水;
④根据甲醇和转移电子之间的关系式计算.
解答 解:(1)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,总反应为:2H2+O2=2H2O,故答案为:H2+2OH--2e-=2H2O;2H2+O2=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;H2-2e-=2H+;
(2)①该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过,说明电解质溶液为酸性溶液,燃料电池中,通入燃料的电极为负极,负极上失电子发生氧化反应,电解方程式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+,故答案为:负;CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+;
②通入氧化剂的电极为正极,正极上得电子发生还原反应,电极方程式为O2+4H++4e-═2H2O,故答案为:还原;
③原电池反应的实质为氧化还原反应,甲醇被氧化生成二氧化碳和水,电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,故答案为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O;
④由电极方程式CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+可知,如果该电池工作时电路中通过3mol电子,则消耗的CH3OH有0.5mol,故答案为:0.5.
点评 本题考查了燃料电池,根据离子交换膜通过的微粒确定电解质溶液的酸碱性,再结合正负极上发生的反应来分析解答,题目难度不大.
| 离子 | K+ | Na+ | NH4+ | H+ | SO42- | NO3- | Cl- |
| 浓度/mol•L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | a | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
(1)NO3-中心原子的杂化类型是sp2,离子中所含大π键是π46.
(2)根据表中数据计算此待测液中c(H+)浓度a为1×10-4mol/L.
(3)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一.
①NOx能形成酸雨,由NO2形成的酸雨中含有的主要离子有H+、NO3-.
②汽车发动机工作时的高温会引发N2和O2反应,反应的化学方程式是N2+O2═2NO,在汽车尾气系统中加装催化转化器可减少NOx的污染.
(4)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①在燃煤中加入生石灰可以起到固硫的作用,SO2被吸收后转化成一种硫元素的最高价态的化合物,该物质的化学式是CaSO4.
②吸收烟气中的SO2,以下物质可作吸收剂的是a(填序号),写出吸收SO2过程中发生的一个反应的离子方程式2OH-+SO2═SO32-+H2O或OH-+SO2═HSO3-.
a.NaOH b.H2SO4 c.NaHSO3.
| A. | 标准状况下,22.4LNO与0.5molO2充分反应,最后得到NA个NO2分子 | |
| B. | 1.0L 0.5mol/L的NaAlO2水溶液中含有氧原子数为NA | |
| C. | 0.6gCaCO3与Mg3N2的混合物中所含质子数为0.3NA | |
| D. | 某密闭容器盛有0.2molSO2和0.1molO2,在一定条件下充分反应,转移电子的数目为0.4NA |
| A. | 电解池将化学能转化为电能 | |
| B. | 在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应 | |
| C. | 用惰性电极电解饱和NaCl溶液一段时间后,若 通入氯化氢气体,能使电解液恢复到原状态 | |
| D. | 用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极气体产物的物质的量之比为1:2 |
| A. | 12 | B. | 10 | C. | 4 | D. | 3 |
| A. | MnO4-→Mn2+ | B. | NaCl→AgCl | C. | SO32-→SO42- | D. | Cu2+→Cu |