题目内容

甲烷燃料电池是一种新型化学电源，该电池是以铂丝为电极，KOH为电解质溶液，然后从两极分别通入甲烷和氧气，该电池的电极反应为：
X极  CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
Y极  2O2+8e-+4H2O=8OH-
关于此燃料电池的下列说法不正确的是（ ）
A．通入CH4的X极为电池的负极，通入O2的Y极为电池的正极
B．电池工作过程中溶液pH将下降
C．放电时每转移4mol电子，正极有1mol O2被氧化
D．该燃料电池的总化学方程式可表示为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
【答案】分析：碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，根据电极反应确定液的pH变化情况以及电子转移和物质量之间的关系．
解答：解：A、碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，所以X极是负极，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，Y极为正极，故A正确；
B、根据总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，则氢氧化钾被消耗，电池工作过程中溶液pH将下降，故B正确；
C、根据电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，每转移4mol电子，正极有1mol O2被还原，故C错误；
D、该电池工作时的总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故D正确．
故选C．
点评：本题考查碱性甲烷电池的工作原理，题目难度不大，本题中注意把握电极反应式的书写，正确判断两极的化学反应．
练习册系列答案
相关题目
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式．
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活．
已知：
①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H1=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890KJ．mol-1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890KJ．mol-1
．
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池．其负极电极反应式是：
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
．
（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．下列说法中正确的是
BD
BD
（填序号）
A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H++2e-=H2↑
（4）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）
高温
CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①实验1中，以v （H2）表示的平均反应速率为
0.16mol/（L?min）
0.16mol/（L?min）
．
②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是
使用了催化剂（或加大了压强）
使用了催化剂（或加大了压强）
（答一种情况即可）．
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式．
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活．
已知：①2CH4（g）+3O2（g）═2CO（g）+4H2O（l）△H1=-1214 kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566 kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式
 
．
（2）①将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池．其负极电极反应式是
 
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②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．下列说法中正确的是
 
（填序号）．
A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H++2e-═H2↑
（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO CO2
1 650 2 4 1.6 5
2 900 1 2 0.4 3
3 900 1 2 0.4 1
①该反应的正反应为
 
（填“吸”或“放”）热反应．
②实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率为
 
．
③实验2中，达到平衡时CO的转化率为
 
．
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是
 
（答一种情况即可）．
（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含溶质为：
 
．

肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水．氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料．

Ⅰ氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．

已知：CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1

CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.4 kJ·mol－1

(1)氢气作为新能源的优点________．(答2点)

(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________．

(3)H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示．图中A、B表示的物质依次是________、________．

Ⅱ(4)肼一空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％－30％的KOH溶液．该电池放电时，负极的电极反应式是________．

(5)下图是一个电化学装置示意图．用肼一空气燃料电池做此装置的电源．

①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸－硫酸铵，阴极的电极反应式是________．

②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO42－被氧化成S2O82－(过二硫酸根离子)，S2O82－与H2O反应生成H2O2，S2O82－＋2H2O＝2SO42－＋H2O2＋2H+．若要制取2 molH2O2，该燃料电池理论上需消耗________molN2H4．

(6)由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验．

实验装置与现象

根据实验现象回答下列问题：

①装置丙中溶液的PH________．(填“变大”“变小”或“不变”)

②四种金属活泼性由弱到强的顺序是________．

（16分）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水。氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料。

Ⅰ 氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：（g）+ （g）=（g）+（g）      = +

         （g）+ （g）=（g）+（g）= +

（1）氢气作为新能源的优点                              。（答2点）

（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。（g）与（g）反应生成（g）和（g）的热化学方程式为                            。

（3）HO的热分解也可得到H，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是                、              。

Ⅱ（4）肼一空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是                                           。

（5）下图是一个电化学装置示意图。用肼一空气燃料电池做此装置的电源。

①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸—硫酸铵，阴极的电极反应式是                                        。

②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO42—被氧化成S2O82—（过二硫酸根离子），S2O82—与H2O反应生成H2O2，S2O82—+2H2O=2SO42—+H2O2+2H+。若要制取2molH2O2，该燃料电池理论上需消耗         molN2H4。

（6）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

①装置丙中溶液的P H                     。（填“变大”“变小”或“不变”）

②四种金属活泼性由弱到强的顺序是                 。

 
肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水。氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料。
Ⅰ 氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：
（1）氢气作为新能源的优点___________________。（答2点）
（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。反应生成
的热化学方程式为___________________ 。
（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是__________、_____________。
Ⅱ（4）肼--空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是_________________。
（5）下图是一个电化学装置示意图。用肼--空气燃料电池做此装置的电源。
①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸—硫酸铵，阴极的电极反应式是_________。
②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO42-被氧化成S2O82-（过二硫酸根离子），S2O82-与H2O反应生成H2O2，S2O82-+2H2O=2SO42-+H2O2+2H+。若要制取2molH2O2，该燃料电池理论上需消耗_______molN2H4。
（6）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
实验装置与现象
根据实验现象回答下列问题：
①装置丙中溶液的pH______。（填“变大”“变小”或“不变”）
②四种金属活泼性由弱到强的顺序是_________________ 。

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