高二化学 选择性必修1 第3课时 化学电源 燃料电池 作业设计

1、试卷第 =page 3 3页，共 =sectionpages 4 4页试卷第 =page 4 4页，共 =sectionpages 4 4页第四章 第一节 第三课时化学电源 燃料电池习题一、单选题1氢氧燃料电池是技术上比较成熟，并得到多方面应用的燃料电池，其理论比能量达 3600瓦时/千克，单体电池的工作电压为0.8-0.97伏。下列说法正确的是A电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法B发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术C氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染D氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能2下列发电厂(站)的电能由化学能直接转化而成的是ABCD燃料电池发电站

2、地热发电厂风力发电厂水力发电站AABBCCDD3如图为氢氧燃料电池构造示意图，下列有关描述正确的是AH+向负极移动BO2在负极上反应C反应最终产物是H2OD电子由正极通过导线流向负极4氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H24OH-4e-=4H2O、O22H2O4e-=4OH-，下列说法错误的是A氢气通入正极，氧气通入负极B燃料电池的能量转化率不能达到100%C供电时的总反应为：2H2O2= 2H2OD产物为无污染的水，属于环境友好电池5阿波罗飞船中使用的燃料电池部分结构的示意图如下，下列说法错误的是A氢氧燃料电池具有单位质量输出电能高、产

3、物水可作为航天员的饮用水、氧气可作为备用氧源供航天员呼吸等优点BH2SO4溶液导电性好，是早期研究时使用的电解质，因H2SO4腐蚀性强逐渐被KOH溶液替代C使用多孔碳载镍电极，使气体与溶液能充分接触反应D氢氧燃料电池连续工作时，其内部的电解质浓度和成分均不会发生变化6直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，是一种具有现实意义的节能减排新技术，如图是一种DCFC的结构示意图。下列有关法不正确的是A负极的电极反应为：C4e+2CO=3CO2B若电子由电极a沿导线经负载流向电极b，则入口A加入的物质为固体碳CDCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率相同D放电过程中

4、放出标准状况下CO211.2L时转移2mol电子7燃料电池是目前电池研究的热点之一、现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是Aa极是负极，该电极上发生氧化反应B总反应的化学方程式为2H2+O2=2H2OC氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源Db电极反应式为O2+4H+4e-=2H2O8酶生物燃料电池是指直接或间接利用生物酶作为催化剂的一类特殊燃料电池。如图是固氮酶电池的工作原理图。下列有关说法错误的是A介体BV2+/BV+在电极与酶之间传递电子B电池工作时，H+由负极区向正极区定向移动C阳极区固氮酶催化发生的反应：N2+6BV+6H+=2NH3+6

5、BV2+D固氮酶电池实现了温和条件下人工合成氨9微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理示意如图所示。该电池工作时，下列说法不正确的是（ ）AM极是电池的负极 BCH3OH在电极上发生氧化反应CN电极附近溶液的pH增大D若0.1molCr2O72-参加反应，则有0.8molH+从交换膜左侧向右侧迁移二、填空题10I.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2(1)请指出正极材料、负极材料、电解质溶液(写化学式)正极：_，负极：_，电解质溶液：_。(2)写出电极反应式：正极：_负极：_。(3)溶液中Ag向_极移动，电子从_极流向_极。(填“

6、正”或“负”)II.某种甲烷然料电池的工作原理如下图所示：(4)该装置的负极是电极_(填“A”或“B”)；c处通入的物质是_(填“CH4”或“O2”)。(5)甲烷燃料电池供电时的总反应方程式为_，正极电极方程式：_。(6)当该装置转移电子的数目为0.4mol时，消耗CH4标准状况下_L。第10题图 第11题图11氮的化合物是重要的工业原料，也是主要的大气污染来源，研究氮的化合物的反应具有重要意义。如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700900时，O2可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害

7、的物质。N2H4的电子式为 ，该燃料电池的负极反应式为 。答案第 = page 5 5页，共 = sectionpages 5 5页答案第 = page 4 4页，共 = sectionpages 5 5页参考答案1C【详解】A电解水会消耗大量的电能，故不经济，A项错误；B氢气密度小，发展氢氧燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术，B项错误；C氢气的燃烧产物是水，氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染，C项正确；D氢氧燃料电池是把化学能转化为电能，D项错误；答案选C。2A【详解】A燃料电池发电站是将化学能转化为电能，故A符合题意；B地热发电厂是地热能转化为电能，故B不符合题意；C风力发电厂是

8、风能转化为电能，故C不符合题意；D水力发电站是水能转化为电能，故D不符合题意。综上所述，答案为A。3C【详解】A氢氧燃料电池属于原电池，原电池中阳离子向正极移动，故A错误；B燃料电池中氧气在正极得电子发生还原反应，故B错误；C氢氧燃料电池总反应为2H2+O2=2H2O，最终产物是H2O，故C正确；D据图可知电子由负极通过导线流向正极，故D错误；综上所述答案为C。4A【详解】A氢气化合价升高，失去电子，发生氧化反应，故氢气通入负极，氧气化合价降低，得到电子，发生还原反应，故氧气通入正极，A错误；B燃料电池有能量以热量的形式损失，因此燃料电池的能量转化率不能达到100%，B正确；C将氢氧燃料电池电

9、极反应相叠加可得总反应为2H2O2= 2H2O，C正确；D氢氧燃料电池总反应为2H2O2= 2H2O，产物为无污染的水，属于环境友好电池，D正确；答案选A。5D【详解】A该氢氧燃料电池，原理是氢气和氧气反应生成水，故具有单位质量输出电能高、产物水可作为航天员的饮用水、氧气可作为备用氧源供航天员呼吸等优点，A项正确；B飞船中存在很多金属，而H2SO4腐蚀性强，故逐渐被KOH溶液替代，B项正确；C使用多孔碳载镍电极，使气体与溶液能充分接触反应，加快反应，C项正确；D氢氧燃料电池连续工作时产生水，其内部的电解质浓度会发生变化，D项错误；答案选D。6C【详解】A直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳

10、(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，碳为还原剂，在负极反应，因此负极的电极反应为：C4e+2CO=3CO2，故A正确；B若电子由电极a沿导线经负载流向电极b，电极a为负极，根据A分析得到入口A加入的物质为固体碳，故B正确；CDCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率不相同，DCFC是化学能直接转化为电能，煤直接燃烧发电，有一部分化学能转化为了热能，其能量利用率比DCFC能量利用率低，故C错误；D负极的电极反应为：C4e+2CO=3CO2，正极电极反应式为O2+4e+2CO2=2CO，放电过程中放出1mol CO2转移4mol电子，因此标准状况下CO211.2L即物质的量0.5mol时，转移2mo

11、l电子，故D正确。综上所述，答案为C。7D【详解】A氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极（a极）为电池的负极，发生氧化反应，故A正确；B氢氧燃料电池的电池总反应方程式与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，都是2H2+O2=2H2O，故B正确；C氢氧燃料电池总反应方程式为2H2+O2=2H2O，电池工作时生成水，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源，故C正确；D通入氧气的一极（b极）为电池的正极，发生还原反应，正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故D错误；故选：D。8C【分析】由题意可知这是一个燃料电池的装置，中间是质子交换膜，质子由负极区移动到正极区，从装置图中可知，右侧BV2+转化为

12、BV+，得电子，故右侧为正极区，左侧为负极区。工业合成氨的条件是高温高压催化剂，条件苛刻。【详解】A电子介体是一种具有氧化还原功能的小分子物质，从原理图分析二者相互转化，实现酶和电极之间电子转移，A项正确；B质子由左侧负极区定向移动到右侧正极区，B项正确；C从原理图分析，右侧电极反应：BV2+ +e-= BV+，故右侧为正极区，C项错误；D酶在常温条件下催化合成氨气，不需要高温高压等条件，D项正确。答案选C。9D【分析】由题目可知，M极中甲醇转化为二氧化碳和H+，甲醇碳元素化合价升高，发生氧化反应，做负极；N极Cr2O72-与H+结合转化为Cr(OH)3，化合价降低，发生还原反应，做正极。【详

13、解】A. M极是电池的负极，正确；B. M极是电池的负极，CH3OH在电极上发生氧化反应，B正确；C. 燃料电池中，电子从M极移动到N极，阳离子移动方向与电子相同，即N电极附近溶液c(H+)增大，但是H+在N极与氧气反应不断被消耗，pH增大，C正确；D. N极反应为Cr2O72-+8H+6e-= 2Cr(OH)3+H2O，但同时也有一定量的氧气参与反应，若0.1mol Cr2O72-参加反应，实际需要大于0.8molH+从交换膜左侧向右侧迁移，D错误。答案为D。【点睛】注意题目隐含条件，反应为燃料电池，说明一定有氧气参与，在正极发生反应。做题时不能只计算所给离子，而要考虑氧气的消耗。10Ag或

14、石墨 Cu AgNO3 Ag+e-=Ag Cu-2e-=Cu2+ 正 负 正 B CH4 CH4+2O2=CO2+2H2O O2+4H+4e-=2H2O 1.12 【分析】【详解】(1)分析反应方程式Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2可知，Cu的化合价升高，被氧化，故做负极，则正极材料需比铜更不活泼的金属电极或者惰性电极，电解质溶液为AgNO3溶液，故答案为：Ag或石墨；Cu；AgNO3；(2)根据原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应可知，电极反应式：正极：Ag+e-=Ag；负极：Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Ag+e-=Ag；Cu-2e-=Cu2+；(3)原电池电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故溶液中Ag向正极移动，电子从负极流向正极，故答案为：正；负；正；(4)根据图示可知，电子由电极B移向电极A，故该装置的负极是电极B，燃料电池中通入燃料的一极是负极，通入氧气等氧化剂的是正极，故c处通入的物质是CH4，故答案为：B；CH4；(5)根据燃料电池反应方程式的书写结合电解质溶液为稀硫酸，故甲烷燃料电池供电时的总反应方程式为CH4+2O2=CO2+2H2O，正极电极方程式为：O2+4H+4e-=2H2O，故答案为：C