练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    5．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径．
    （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．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    15．研究PM 2.5、SO2、NOx等，对监测空气质量具有重要意义．取某样本用蒸馏水处理制成待测液，其中所含离子的化学组分及其浓度如下表：
    离子K+Na+NH4+H+SO42-NO3-Cl-
    浓度/mol•L-14×10-66×10-62×10-5  a4×10-53×10-52×10-5
    请回答下列问题：
    （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．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    16．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
    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

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    13．某温度下，在76g水中溶解24g CuSO4，恰好达到饱和，假设该溶液密度为1g•cm-3，求：
    （1）该溶液中溶质的质量分数；
    （2）该溶液中溶质的物质的量浓度；
    （3）取10mL该溶液加水稀释至200mL，稀释后的溶液物质的量浓度为多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    20．下列叙述正确的是（　　）
    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

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    10．依据氧化还原反应：Cu+2Fe3+═Cu2++Fe3+设计的原电池如图．请回答下列问题：
    （1）电极X的材料是Cu，电解质溶液Y是FeCl3溶液．
    （2）银电极为电池的正极，发生的电极反应为Fe3++2e-=Fe2+；X电极上发生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+．
    （3）外电路中的电子是从Cu电极流向Ag电极．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    17．常温下，某溶液中水的电离度a=10-10/55.5（%），该溶液的pH可能是（　　）
    A．12B．10C．4D．3

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    14．铁是日常生活中广泛应用的金属．亚铁离子是血红蛋白的主要成分，它肩负着输送O2的重任．
    （1）铁在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族．
    （2）钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，且与空气的接触面积越大，腐蚀程度越大，写出钢铁腐蚀过程中正极的反应式O2+4e-+2H2O=4OH-．
    （3）在生铁中含有一种仅由铁、碳两种元素组成的化合物X．已知X中铁、碳元素的质量比为14：1，X的最简式为Fe3C．
    （4）X有如图转化关系（无关物质已经略去）：[X]$→_{高温煅烧}^{足量氧气}$[固体Y]$\stackrel{过量盐酸}{→}$[溶液甲]$\stackrel{双氧水}{→}$[溶液乙]
    ①溶液甲中含有的阳离子是Fe2+Fe3+H+，向溶液甲中加入双氧水发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
    ②将溶液乙加热、蒸干、灼烧后得到的固体是Fe2O3．
    （5）X与过量的浓硝酸反应生成气体Z和气体W，Z是一种空间构型为直线型的分子，其电子式为．一定温度下，将2mol的W气体置于密闭容器中，保持压强不变，温度由T1升高到T2的过程中，气体逐渐变为无色．若保持T2，增大压强，气体又逐渐变为红棕色．气体的物质的量n随温度T变化的关系如图所示．温度在T2～T3之间，气体的平均相对分子质量是（保留1位小数）30.7．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    15．下列变化中，需加入氧化剂方能实现的是（　　）
    A．MnO4-→Mn2+B．NaCl→AgClC．SO32-→SO42-D．Cu2+→Cu

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案