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15.燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置.
(1)根据图1示装置,下列叙述中正确的是c(填字母).

a.甲池中通甲烷的一极是负极,溶液中Na+向Pt电极移动
b.C电极的电极反应为O2+4H++4e-═2H2O
c.乙池中的总反应为Cu+H2SO4$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+CuSO4
d.反应过程中,甲、乙装置中溶液的pH都逐渐减小
(2)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源,其构造如图2所示:a、b两个电极均由多孔的碳块组成,通入的氢气和氧气由孔隙中逸入,并在电极表面发生反应而放电.a电极反应式为H2-2e-═2H+
(3)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图3,有关说法正确的是c.
a.电池工作时,Na+向负极移动
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O
d.电极2发生的电极反应为O2+4H++4e-═2H2O
(4)一种汽车尾气中CO分析仪的工作原理如图4所示,该装置中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高,请回答:

a极电极反应式为CO-2e-+O2-═CO2
(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图5所示.
A为生物燃料电池的正(填“正”或“负”)极.负极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+

分析 (1)甲池能自发的发生氧化还原反应为原电池,乙池有外接电源属于电解池,甲池中甲烷失电子作负极,氧气作正极,则连接负极的铜棒是阴极,连接正极的铜棒是阳极,根据原电池和电解池的电极反应,结合选项分析;
(2)燃料电池中燃料氢气在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极上得到电子发生还原反应;
(3)a、原电池中的阳离子向正极移动;
b、原电池中,电子是从负极流向正极;
c、燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式;
d、在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应,在正极上氧气发生得电子的还原反应;
(4)本质是CO与氧气反应生成CO2,CO在a极发生氧化反应,故a为负极;
(5)葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,A极通氧气为生物燃料电池的正极;负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳;

解答 解:(1)a、甲池中通甲烷的极是负极,原电池中阳离子向正极移动,即Na+向C电极移动,故a错误;
b、C电极为正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,则其电极反应为:O2+4e-+2H2O═4OH-,故b错误;
c、乙池有外接电源属于电解池,其电池反应为:Cu+H2SO4$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+CuSO4,故c正确;
d、甲装置中反应生成水,溶液碱性减弱,则PH减小,乙装置中消耗硫酸,溶液的pH都逐渐增大,故d错误;
故选c;
(2)a、b两个电极均由多孔的碳块组成,通入的氢气和氧气由孔隙中逸入,并在电极表面发生反应而放电,是氢氧燃料电池,燃料氢气在a电极负极失电子发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-═2H+
故答案为:H2-2e-═2H+
(3)根据电池的工作原理示意图,知道通氧气的电极2是正极,电极1是负极;
a、原电池工作时,电解质中的阳离子向正极移动,即Na+向正极移动,故a错误;
b、原电池中,电子是从负极电极1流向正极电极2,故b错误;
c、燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式,即4NH3+3O2=2N2+6H2O,故c正确;
d、在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应,在正极电极2上是氧气发生得电子的还原反应,碱性环境下电极反应应该是:O2+4e-+2H2O=4OH-,故d错误.
故选c;
(4)本质是CO与氧气反应生成CO2,CO在a极发生氧化反应,故a为负极,b为正极,阴离子向负极移动,O2-由电极b流向电极a,负极电极反应式为:CO-2e-+O2-═CO2,故答案为:CO-2e-+O2-═CO2
(5)葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,A极通氧气为生物燃料电池的正极;负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳,电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+,故答案为:正;C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+

点评 本题考查了原电池原理和电解池原理的应用,明确电极上发生的反应及电极方程式的书写是关键,题目难度中等.

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