题目内容

燃料电池能使燃料(H2、烃等)和氧气发生化学反应，使化学能转化为电能．燃料电池体积小、功率大，是正在研制的新能源之一．如用乙烷为燃料，氧气为氧化剂，电极用多孔镍板，电解质溶液为30％ KOH溶液，组成一种燃料电池．有关该电池的说法正确的是

[　　]

A．通入乙烷的电极为正极
B．通入氧气的电极为负极
C．溶液里K+移向正极
D．溶液的pH不断变大
答案：C
解析：

　　解析：该题着重考查自学能力和逻辑思维能力．解答该题的关键是抓住原电池反应的原理是氧化还原反应，氧化反应在负极发生：C2H6－14e－＋18OH－→2CO32－＋12H2O，还原反应在正极发生：O2＋4e－＋2H2O→4OH－．综合考虑可选出答案为C．


提示：

　　启示：随着经济的飞速发展，人们对能源的需求越来越大．新能源的开发和利用往往离不开化学，如各种新型电池、二级能源的开发等．因此这类问题也将是高考考查的对象．


练习册系列答案
相关题目
（2010?启东市模拟）联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开．中国政府承诺，到2020
年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%．
（1）有效“减碳”的手段之一是节能．下列制氢方法最节能的是
C
C
．（填字母序号）
A．电解水制氢：2H2O
 电解 
.
 
2H2↑+O2↑    B．高温使水分解制氢：2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O
   TiO2   
.
太阳光
2H2↑+O2↑
D．天然气制氢：CH4+H2O
高温
CO+3H2
（2）CO2可转化成有机物实现碳循环．在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①从3min到10min，v（H2）=
0.11
0.11
mol/（L?min）．
②能说明上述反应达到平衡状态的是
D
D
（选填编号）．
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗3mol H2，同时生成1mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n （CH3OH）/n （CO2）增大的是
CD
CD
（选填编号）．
A．升高温度B．恒温恒容充入He（g）
C．将H2O（g）从体系中分离    D．恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2
④相同温度下，如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L，则起始时应向容器中充入1mol CO2和
3.58
3.58
mol H2，平衡时CO2的转化率为
86.1%
86.1%
．
（参考数据：
7
=2.64；
448
=21.166．计算结果请保留3位有效数字．）
（3）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一．
2CO2（g）+6H2（g）→CH3OCH3（g）+3H2O．有人设想利用二甲醚制作燃料电池，
以KOH溶液做电解质溶液，试写出该电池工作时负极反应的电极反应方程式
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
．
（2013?珠海模拟）甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池．
（1）为探究用 CO2 来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在体积为 1L 的密闭容器中，充入 1molCO2 和 3molH2，一定条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol
测得 CO2 和 CH3OH（g）的浓度随时间变化如图．请回答：
①从反应开始到平衡，氢气的反应速率：v（H2）=
0.225mol/（L?min）
0.225mol/（L?min）
．
②能够说明该反应已达到平衡的是
AC
AC
．
A．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
B．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
C．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
D．一定条件下，单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH
③下列措施中能使平衡混合物中 n（CH3OH）/n（CO2） 增大的是
CD
CD
．
A．加入催化剂
B．充入 He（g），使体系压强增大
C．将 H2O（g）从体系中分离
D．降低温度
④求此温度（t1）下该反应的平衡常数 K1=
5.33
5.33
（计算结果保留三位有效数字）．
⑤另在温度（t2）条件下测得平衡常数 K2，已知t2＞t1，则K2
＜
＜
K1（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）以 CH3OH 为燃料（以 KOH 溶液作电解质溶液）可制成 CH3OH 燃料电池，则充入 CH3OH 的电极为
负
负
极，充入O2电极的反应式为
3O2+12e-+6H2O═12OH-（O2+4e-+2H2O═4OH-也算对）
3O2+12e-+6H2O═12OH-（O2+4e-+2H2O═4OH-也算对）
．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H 1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=
1
2
（△H1-△H2）
1
2
（△H1-△H2）
．（用含△H1、△H2 的式子表示）
研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义．
（1）I2O5可使H2S、CO、HCl等氧化，常用于定量测定CO的含量．已知：
2I2（s）+5O2（g）=2I2O5（s）；△H=-75.56kJ?mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H=-566.0kJ?mol-1
写出CO（g）与I2O5（s）反应生成I2（s）和CO2（g）的热化学方程式：
5CO（g）+I2O5（s）=5 CO2（g）+I2（s）；△H=-1377.22kJ/mol
5CO（g）+I2O5（s）=5 CO2（g）+I2（s）；△H=-1377.22kJ/mol
．
（2）CO可制做燃料电池，以KOH溶液作电解质，向两极分别充入CO和空气，工作过程中，K+
无此空，请您删除
无此空，请您删除
移向
正
正
极（填“正”或“负”），正极反应方程式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
．
（3）新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应．该技术的优点除了能回收利用SO2外，还能得到一种复合肥料．
①该复合肥料可能的化学式为
（NH4）3PO4、（NH4）2HPO4、NH4H2PO4
（NH4）3PO4、（NH4）2HPO4、NH4H2PO4
（写出一种即可）．
②若氨水与SO2恰好完全反应生成正盐，则此时溶液呈
碱
碱
性（填“酸”或“碱”）．
常温下弱电解质的电离平衡常数如下：氨水 Kb=1.8×10-5mol?L-1
H2SO3 Ka1=1.3×10-2mol?L-1，Ka2=6.3×10-8mol?L-1
③向②中溶液中通入
SO2
SO2
气体可使溶液呈中性．（填“SO2”或NH3”）
此时溶液中
[NH
+
4
]
[SO
2-
3
]
＞
＞
2（填“＞”“＜”或“=”）
（4）NOx可用强碱溶液吸产生硝酸盐．在酸性条件下，FeSO4溶液能将
NO
-
3
还原为NO，写出该过程中产生NO反应的离子方程式
3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O
．
（2011?济南一模）（实验班必做，平行班选作）

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
（1）分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数的表达式为K=
c(CH3OH)
c(CO)?c2H(2)
c(CH3OH)
c(CO)?c2H(2)
．
②下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是
d
d
（填字母编号）．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c．恒温、恒容条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗1mol CO，同时生成1mol CH3OH
（2）如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．该反应的△H
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）；T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
＞
＞
K2（填“＞”、“＜”或“=”）．若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
b
b
（填字母编号）．
a．升高温度              b．将CH3OH（g）从体系中分离
c．使用合适的催化剂      d．充入He（g），使压强增大
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
则CH3OH（l）和O2生成CO和H2O（l）的热化学方程式是：
2CH3OH（1）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=-（a+4c-b）kJ?mol-1
2CH3OH（1）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=-（a+4c-b）kJ?mol-1
．
（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图2所示．该电池工作时，b口通入的物质是
甲醇
甲醇
，正极上的电极反应式为
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O
．
（5）以上述电池做电源，用如图3所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：
Al-3e-=Al3+，Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+CO2↑
Al-3e-=Al3+，Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+CO2↑
．
Ⅰ．一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料．
（1）利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍．
Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）4（g） 该反应的△H
＜
＜
0 （选填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫．已知：
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1
CO2（g）+C（s）=2CO（g）△H2=+172.5kJ?mol-1
S（s）+O2（g）=SO2（g）△H3=-296.0kJ?mol-1
请写出CO除SO2的热化学方程式
2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H3=-270kJ?mol-1
2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H3=-270kJ?mol-1
．
（3）如图中左图是一碳酸盐燃料电池，它以CO为燃料，一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，右图是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验．回答下列问题：
①写出A极发生的电极反应式
CO-2e-+CO32-=2CO2
CO-2e-+CO32-=2CO2
．
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与
D
D
极 （填：“C”或“D”）相连．
③当消耗2.24L（标况下）CO时，粗铜电极理论上减少铜的质量
小于
小于
（填：“大于”、“等于”或“小于”）6.4克．
Ⅱ．（1）已知Na2CrO4溶液酸化时发生的反应为：2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O，若1L酸化后所得溶液中铬元素的总物质的量为0.55mol，CrO42-有
10
11
转化为Cr2O72-．又知：常温时该反应的平衡常数K=1014．上述酸化后所得溶液的pH=
6
6
．
（2）根据有关国家标准，含CrO42-的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10-7mol?L-1以下才能排放．含CrO42-的废水处理通常有以下两种方法．
①沉淀法：加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp（BaCrO4）=1.2×10-10]，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2+．加入可溶性钡盐后的废水中Ba2+的浓度应不小于
2.4×10-4
2.4×10-4
mol?L-1，然后再进行后续处理方能达到国家排放标准．
②还原法：CrO42-
绿矾
氢离子
Cr3+
石灰水
Cr（OH）3．用该方法处理10m3 CrO42-的物质的量浓度为1.0×10-3 mol?L-1的废水，至少需要绿矾（FeSO4?7H2O，相对分子质量为278）
8.34
8.34
Kg（保留两位小数）．

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