Question

【题目】通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：

（1）在酸式介质中，负极反应的物质为 ，正极反应的物质为 ，酸式电池的电极反应：

负极： ，正极： 。

电解质溶液pH的变化 （填“变大”，“变小”，“不变”）。

（2）在碱式介质中，碱式电池的电极反应：

负极： ，正极： 。

电解质溶液pH的变化 （填“变大”，“变小”，“不变”）。

（3）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。

A．太阳光催化分解水制氢气比电解水气氢气更为科学

B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境

C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同

D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同

（4）纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。

①该电池放电时负极反应式为_________________。

②放电时每转移3 mol电子，正极有________ mol K2FeO4被还原。

锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。

电池反应式为：Li1－xMnO4＋Lix LiMnO4，下列有关说法不正确的是________。

A．放电时电池的正极反应式为：Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4

B．放电过程中，石墨没有得失电子

C．该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作

D．充电时电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连

Answer 1

【答案】（1）H2；O2；2H2-4e-=4H+；O2+4e-+4H+=2H2O；变大

（2）2H2-4e-+4OH-=2H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；变小

（3）C

（4）Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2；1

（5）C

【解析】

试题分析：（1）在酸性氢氧燃料电池中，石墨作电极，负极是氢气失电子生成氢离子，电极反应为2H2-4e-=4H+；正极是氧气得电子生成氢氧根离子，生成的氢氧根离子结合氢离子生成水，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，由于正负极消耗与生成的氢离子等量，所以氢离子的总量不变，而总电极反应式为2H2+O2＝2H2O，水的总量增加，氢离子浓度减小，pH变大；

（2）在碱式介质中，氢气在负极失去电子生成氢离子，氢离子结合氢氧根离子生成水，电极反应式为2H2-4e-+4OH-=2H2O；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，由于正负极消耗与生成的氢氧根离子等量，所以氢氧根离子的总量不变，而总电极反应式为2H2+O2＝2H2O，水的总量增加，氢氧根浓度减小，pH变小；

（3）A、电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；B、氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；C、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-=2H+，H2-2e-+2OH-=H2O，不相同，C错误；D、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2＝2H2O，D正确，答案选C。

（4）①放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2；

②放电时，正极上1molK2FeO4得3mol电子发生还原反应生成1molFe（OH）3，所以每转移3 mol电子，正极有1molK2FeO4被还原；

（5）A、根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLi-xe-═xLi+，由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4，A正确；B、放电过程中，根据总反应式Li1－xMnO4＋Lix LiMnO4可判断石墨没有电子得失，B正确；C、Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作，C错误；D、充电过程是放电的逆向过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“-”的电极应与外接电源的负极相连，D正确，答案选C。．