江苏省启东中学2018届高考化学复习专项练习：电化学基础+化学电源+燃料电池(2)+Word版含答案
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燃料电池课后练习(2)1．燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，试解答下列问题：（1）宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电极反应为：2H2－4e－+4OH－=4H2O，O2+2H2O+4e－=4OH－，正极发生的是___________反应（填氧化或还原），总反应方程式是：___________（2）燃料电池在发电的同时还生成了水，这正好解决了宇航员在太空中的饮水问题，若电池输出的电流强度为533A，则每小时能生成 g水。
2．肼(N2H4)-空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液，电池总反应为：N2H4＋O2===N2＋2H2O。
下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是（）A．负极的电极反应式是：N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑B．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．溶液中阴离子向正极移动D．溶液中阴离子物质的量显著减少3． 2010年8月24日15时10分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功将“天绘一号”卫星送入预定轨道。
请回答下列有关问题：(1)“长征二号丁”运载火箭一级推进剂采用四氧化二氮作为氧化剂，燃料是液态偏二甲肼(C2H8N2)，火箭起飞时的反应产物都是无毒的气体；请你写出该反应的化学方程式：______________；请你解释火箭上升过程中尾部呈现红棕色的原因：________________。
(2)某些运载火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当二者混合时即产生气体，并放出大量的热。
已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－641.6 kJ·mol－1H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水，则整个过程中转移电子总物质的量为________，放出的热量为________。
(3)未来我国将建立自己的空间站，届时空间站需要再生性的燃料电池。
这种电池工作的基本原理是有太阳光时利用太阳能电池板收集电能并将水电解，没有太阳光时利用燃料H2、氧化剂O2构成原电池，提供电能。
若用KOH浓溶液作为该原电池的电解液，写出负极反应式：________________。
(4)飞船或空间站中的宇航员新陈代谢的气体中含有二氧化碳、水蒸气，而呼吸需要的则是氧气。
请你利用自己的所学的化学知识设计一个能够循环处理飞船或空间站内气体的方法，写出化学方程式：____________________。
4． 0.3 mol的硼烷(B2H6)在氧气中完全燃烧生成的是B2O3固体和液态水，放出649.5 kJ热量。
下列判断正确的是（）A．该反应是非氧化还原反应B．在理论上可以利用该反应的原理做成燃料电池C．该反应的热化学方程式为：B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l) ΔH＝2 165 kJ/mol D．每生成18 g水，该反应转移2 mol电子5．为了便于酒驾测试，生产了一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池总反应式为：CH3CHO+O2=CH3COOH+H2O。
下列有关说法正确的是（）A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．负极上的反应为CH3CH2OH－4e－+H2O=CH3COOH+4H＋D．正极上发生的反应是：O2+4e－+2H2O=4OH－6．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。
下列有关说法正确的是（）A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－7．宇宙飞船上常使用氢氧燃料电池，其电极总反应式为：2H2+O2＝2H2O；若电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，则下列叙述正确的是（）A．此电池能见到浅蓝色火焰 B. H2为正极，O2为负极C．工作时电解液中OH－的物质的量不断增加D．电极反应为：负极H2失电子；正极O2得电子8．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电极总反应式为2H2＋O2===2H2O；电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水蒸发，下列叙述正确的是( )。
A．此电池能见到浅蓝色火焰B． H2为正极，O2为负极C．工作时电解液的OH－的物质的量不断增加D．电极反应为负极H2失电子；正极O2得电子9．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。
下列对该燃料电池说法不正确的是( ) A．在熔融电解质中，O2－移向负极B．电池的总反应是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O10．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。
所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。
已知该电池的总反应式为2H2+O2====2H2O，正极反应式为O2+2CO2+4e-====2CO32-，则下列推断正确的是( )A．负极反应式为H2+2OH--2e-====2H2OB．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移电子的物质的量为2 molD．放电时负极有CO2生成参考答案：1．答案：还原；2H2＋O2＝2H2O；179.3g。
解析：根据题中所给的信息，结合已经学习过的知识分析，本题需要根据燃料电池中电子转移来进行计算。
2．答案： A解析：据电池总反应可知：负极N2H4失电子，因电解质为KOH，故电极反应为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑，A正确；正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B错误；因正极生成OH－与负极消耗OH－相等，故D错误；溶液中阴离子向负极移动，C错误。
3．答案： (1)C2H8N2＋2N2O4===2CO2＋4H2O＋3N2四氧化二氮分解产生红棕色的二氧化氮(2)0.8 mol 163.5 kJ(3)H2＋2OH－－2e－===2H2O(4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O(g)=== 4NaOH＋O2解析： (1)四氧化二氮与偏二甲肼反应的产物为二氧化碳、氮气和水；火箭上升过程中，泄漏的四氧化二氮分解产生红棕色的二氧化氮。
(2)6.4 g肼的物质的量为0.2 mol，1 mol肼完全被过氧化氢氧化为氮气与水时转移电子4 mol，故0.2 mol肼反应生成液态时转移电子0.8 mol；由盖斯定律可知：液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－817.6 kJ·mol－1，故0.2 mol肼放出的热量为0.2 mol ×817.6 kJ·mol－1≈163.5 kJ。
(4)利用Na2O2与二氧化碳、水蒸气反应生成氧气的原理可以处理飞船、空间站中新陈代谢的“废气”。
4．答案： B解析： B2H6燃烧属于氧化还原反应，任何一个氧化还原反应，理论上都可设计成原电池，B2H6燃烧为放热反应，ΔH<0，根据方程式，每生成18 g水，转移电子为4 mol，故B正确。
5．答案： C解析：试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。
电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，所以选项A 不正确，氢离子向正极移动；氧气在反应中得到4个电子，所以B不正确，应该是2.24L氧气；电解质溶液显酸性，所以正极电极反应式应该是O2+4e－+4H＋＝2H2O，D不正确，选C。
考点：考查原电池的应用与判断点评：该题是中等难度的试题，试题设计新颖，贴近高考，有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性。
该题基础性强，侧重对学生解题方法的指导与训练。
该题的关键是理解并记住原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。
6．答案： C解析：解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。
在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。
7．答案： D解析：8．答案： D解析：电池中未燃烧，不能见到浅蓝色火焰，A错误；H2为负极，O2为正极，B错误；总反应生成水，OH－的物质的量不变，C错误。
9．答案： D解析：由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，且丁烷失电子，O2得电子，故选D。
10．答案： D解析：放电时，正极产生碳酸根离子，阴离子向负极移动，由总反应式减去正极反应式得到负极反应式，可判断负极有CO2生成，则A项错误、D项正确；该电池的电解质为熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B项错误；该电池产生2 mol水蒸气，同时转移电子的物质的量为4 mol，C项错误。
