1.2.3 燃料電池 課時(shí)作業(yè) 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

本卷由系統(tǒng)自動(dòng)生成，請(qǐng)仔細(xì)校對(duì)后使用，答案僅供參考新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGE答案第=2頁(yè)總=sectionpages22頁(yè)P(yáng)AGE2課時(shí)作業(yè)10：1.2.3燃料電池學(xué)校：__________姓名：__________班級(jí)：__________考號(hào)：__________一、單選題（共12小題）1.(1分)氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)，它以鉑作電極，以KOH溶液作電解質(zhì)溶液，下列敘述不正確的是()A.H2在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) B.燃料電池的化學(xué)能可以全部轉(zhuǎn)化為電能C.產(chǎn)物為無(wú)污染的水，屬于環(huán)境友好電池 D.供電時(shí)的總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O2.(1分)一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH--14e-===2CO＋12H2O、7H2O＋7/2O2＋14e-===14OH-，有關(guān)此電池的推斷正確的是()A.通氧氣的電極為負(fù)極B.參加反應(yīng)的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2C.電池反應(yīng)與燃燒總反應(yīng)相同，故KOH的物質(zhì)的量濃度不變D.電解質(zhì)溶液中，CO向正極移動(dòng)3.(1分)一種應(yīng)用比較廣泛的甲醇燃料電池，電解液是酸性溶液，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.若有1molCO2生成，則有6molH＋從甲池通過(guò)交換膜進(jìn)入乙池B.N極電極反應(yīng)為O2＋4H＋-4e-===2H2OC.甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D.M極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)4.(1分)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()A.反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH--2e-===2H2OC.電池工作時(shí)，CO向電極B移動(dòng)D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e-===2CO5.(1分)某燃料電池可實(shí)現(xiàn)NO和CO的無(wú)害轉(zhuǎn)化，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.石墨Ⅰ電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.電池工作時(shí)Na＋向石墨Ⅱ電極處移動(dòng)C.石墨Ⅱ電極上的反應(yīng)式為CO-2e-＋O2-===CO2 D.電路中每通過(guò)6mol電子，生成1molN26.(1分)瓦斯爆炸是煤礦開采中的重大危害，一種瓦斯分析儀(圖甲)能夠在煤礦巷道中的甲烷達(dá)到一定濃度時(shí)，可以通過(guò)傳感器顯示。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移動(dòng)。下列有關(guān)敘述正確的是()A.瓦斯分析儀工作時(shí)，電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極aB.電極b是正極，O2-由電極a流向電極bC.電極a的反應(yīng)式為CH4＋4O2--8e-===CO2＋2H2OD.當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2-通過(guò)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移4mol電子7.(1分)(2022·泉州泉港區(qū)一中高二月考)二甲醚是一種綠色、可再生的新能源。如圖所示是綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖(a、b均為多孔性Pt電極)。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.a電極為該電池正極B.O2在b電極上得電子，被氧化C.電池工作時(shí)，a電極反應(yīng)式：CH3OCH3-12e-＋3H2O===2CO2＋12H＋D.電池工作時(shí)，燃料電池內(nèi)部H＋從b電極移向a電極8.(1分)H2S燃料電池應(yīng)用前景非常廣闊，該電池示意圖如下。下列說(shuō)法正確的是()A.電極a是正極 B.O2-由電極a移向電極bC.電極a的反應(yīng)式為2H2S＋2O2--4e-===S2＋2H2O D.當(dāng)通入11.2LO2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA9.(1分)如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料、氧氣為氧化劑、某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度高達(dá)700～900℃時(shí)，O2-可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，反應(yīng)生成物均為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。下列說(shuō)法正確的是()A.電極甲發(fā)生還原反應(yīng)B.電池內(nèi)的O2-由電極乙移向電極甲C.電池反應(yīng)為N2H4＋2O2===2NO＋2H2OD.當(dāng)電極甲上消耗1molN2H4時(shí)，電極乙上有22.4LO2參與反應(yīng)10.(1分)一種微生物電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.a極作原電池的正極B.處理后的含NO廢水的pH降低C.電池工作時(shí)，中間室的Cl-移向右室，Na＋移向左室，實(shí)現(xiàn)海水淡化D.左室發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-＋6H2O===6CO2↑＋24H＋11.(1分)一種以甲醇為燃料、強(qiáng)堿溶液作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，充滿電后可連續(xù)使用一個(gè)月，其電池反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4OH-===2CO＋6H2O，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.放電時(shí)，CH3OH參與該電池正極的電極反應(yīng)B.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為CH3OH＋8OH--6e-===CO＋6H2OC.通入5.6LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)并完全反應(yīng)后，轉(zhuǎn)移2mol電子D.放電一段時(shí)間后，通入氧氣的電極附近溶液的c(OH-)減小12.(1分)一種新型乙醇燃料電池用磺酸類質(zhì)子做電解質(zhì)，比甲醇燃料電池效率高出32倍。電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖如下圖所示：下列關(guān)于這種電池的說(shuō)法正確的是()A.b極為電池的負(fù)極B.電池工作時(shí)電子由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極C.電池正極的電極反應(yīng)為：4H＋＋O2＋4e-===2H2OD.設(shè)每個(gè)電子所帶電量為q，則1mol乙醇被氧化產(chǎn)生6NAq的電量二、填空題（共3小題）13.(1分)燃料電池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)與氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質(zhì)溶液。完成下列關(guān)于甲烷(CH4)燃料電池的問(wèn)題：(1)甲烷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為_________________________________。(2)已知燃料電池的總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，電池中有一極的電極反應(yīng)式為CH4＋10OH--8e-===CO＋7H2O，這個(gè)電極是燃料電池的________(填“正”或“負(fù)”)極，另一個(gè)電極上的電極反應(yīng)式為___________。(3)隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的堿性逐漸________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率________(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃燒的能量利用率。14.(1分)燃料電池是利用燃料與O2反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(1)瑞典ASES公司設(shè)計(jì)的曾用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨-液氧燃料電池示意圖如圖，有關(guān)說(shuō)法正確的是________。a.電池工作時(shí)，Na＋向負(fù)極移動(dòng)b.電子由電極2經(jīng)外電路流向電極1c.電池總反應(yīng)為4NH3＋3O2===2N2＋6H2Od.電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e-===2H2O(2)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。①A為微生物燃料電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。②正極反應(yīng)式為___________________________________________________。負(fù)極反應(yīng)式為_______________________________________________________。③放電過(guò)程中，H＋由________極區(qū)向________極區(qū)遷移(填“正”或“負(fù)”)。④在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體____L。⑤該電池________(填“能”或“不能”)在高溫下工作。15.(1分)下圖是某氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)為硫酸溶液。氫氣在催化劑作用下提供質(zhì)子(H＋)和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，完成下列問(wèn)題：(1)通H2的一極為電池的________極(填“正”或“負(fù)”)。(2)b極上的電極反應(yīng)式為：___________。(3)每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，消耗H2的體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。(4)若將氫氣換成甲烷(CH4)，電解質(zhì)溶液更換為NaOH溶液，去掉質(zhì)子交換膜。①則a極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________________________________________________。②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)若將氫氣換成一氧化碳(CO)，電解質(zhì)溶液更換為固體電解質(zhì)(傳導(dǎo)O2-)，去掉質(zhì)子交換膜。則a極的電極反應(yīng)式為_____________________________________。1.【答案】B【解析】由電極反應(yīng)式可知，通入氫氣的一極為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，還會(huì)伴有熱能等能量的釋放，能量轉(zhuǎn)化率不會(huì)達(dá)100%，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氧燃料電池產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，且能量轉(zhuǎn)化率高，C項(xiàng)正確；電池總反應(yīng)與氫氣在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式一致，供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，D項(xiàng)正確。2.【答案】B【解析】燃料電池中，燃料為負(fù)極，氧氣為正極，A不正確；由于KOH參與電極反應(yīng)，所以KOH的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，CO向負(fù)極移動(dòng)，D不正確。3.【答案】A【解析】A.由裝置圖可知，乙池為電子流入端，為原電池的正極，甲池為電子流出端，為原電池的負(fù)極，其電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-＋H2O===CO2↑＋6H＋，所以若有1molCO2生成，則有6molH＋從甲池通過(guò)交換膜進(jìn)入乙池，故A正確；B.由裝置圖可知，乙池為電子流入端，為原電池的正極，則N極電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e-===2H2O，故B錯(cuò)誤；C.甲池生成氫離子，酸性增強(qiáng)，所以甲池溶液pH減小，乙池消耗氫離子，酸性減弱，所以乙池溶液pH增大，故C錯(cuò)誤；D.所以M極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。4.【答案】D【解析】A項(xiàng)，由化合價(jià)變化可知，每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移6mol電子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極A為負(fù)極，電極反應(yīng)式為H2＋CO＋2CO-4e-===H2O＋3CO2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電池工作時(shí)，CO向電極A移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電極B是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e-===2CO，正確。5.【答案】C【解析】石墨Ⅰ電極上NO發(fā)生反應(yīng)生成N2，氮元素化合價(jià)降低，屬于還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)Na＋向正極移動(dòng)，即向石墨Ⅰ電極處移動(dòng)，B錯(cuò)誤；石墨Ⅱ?yàn)樨?fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為CO-2e-＋O2-===CO2，C正確；氮元素化合價(jià)由＋2價(jià)降低為0價(jià)，每生成1molN2得到4mol電子，則電路中每通過(guò)6mol電子，生成1.5molN2，D錯(cuò)誤。6.【答案】C【解析】電子不能在電池內(nèi)電路流動(dòng)，只能在外電路中流動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電極b氧氣得到電子，生成O2-，而電極a需要O2-作為反應(yīng)物，故O2-由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a)，也就是原電池中陰離子移向負(fù)極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；甲烷所在電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH4＋4O2--8e-===CO2＋2H2O，C項(xiàng)正確；1molO2得到4mole-生成2molO2-，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2-通過(guò)時(shí)，電子轉(zhuǎn)移2mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.【答案】C【解析】氧氣得電子，化合價(jià)降低，b電極是正極；由題圖可知，a電極上二甲醚與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，a電極的反應(yīng)式為(CH3)2O-12e-＋3H2O===2CO2＋12H＋，C正確；通燃料的一極，失電子，為負(fù)極，即a為負(fù)極，A錯(cuò)誤；O2在b電極上得電子，被還原，B錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋向正極移動(dòng)，即從a電極向b電極移動(dòng)。D錯(cuò)誤。8.【答案】C【解析】根據(jù)原電池原理及圖示電池構(gòu)造分析，電池總反應(yīng)為2H2S＋O2===S2＋2H2O，則負(fù)極H2S失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極a為電池的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則O2-由電極b移向電極a，故B錯(cuò)誤；電極a為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為2H2S＋2O2--4e-===S2＋2H2O，故C正確；未注明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無(wú)法確定11.2LO2的物質(zhì)的量，故D錯(cuò)誤。9.【答案】B【解析】根據(jù)原電池的工作原理進(jìn)行分析，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。通O2的一極為正極，通N2H4的一極為負(fù)極，即電極甲為負(fù)極，依據(jù)原電池的工作原理知，電極甲上發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；O2-從正極移向負(fù)極，即由電極乙移向電極甲，B正確；因?yàn)榉磻?yīng)生成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)，則N2H4轉(zhuǎn)化成N2和H2O，電池反應(yīng)方程式為N2H4＋O2===N2＋2H2O，C錯(cuò)誤；題目中沒有說(shuō)明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，因此無(wú)法計(jì)算氣體的體積，D錯(cuò)誤。10.【答案】D【解析】由題圖可知a極上C6H12O6被氧化生成CO2，a極為負(fù)極；b極上NO被還原生成氮?dú)?，b極為正極，A錯(cuò)誤；b極為正極，NO被還原生成氮?dú)?，根?jù)得失電子守恒和原子守恒可知電極反應(yīng)式為2NO＋6H2O＋10e-===N2↑＋12OH-，生成OH-，pH增大，B錯(cuò)誤。原電池中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極，所以中間室的Cl-移向左室，Na＋移向右室，C錯(cuò)誤。左室C6H12O6被氧化生成CO2，電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，D正確。11.【答案】B【解析】由電池反應(yīng)可知，CH3OH參與該電池負(fù)極的電極反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；正極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e-===4OH-，標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6LO2為0.25mol，故0.25molO2完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由正極的電極反應(yīng)可以看出，正極附近溶液中OH-的濃度增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12.【答案】C【解析】由題圖可知，a極為負(fù)極，電極反應(yīng)為C2H5OH＋3H2O-12e-===2CO2↑＋12H＋；b極為正極，電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e-===2H2O；電子經(jīng)外電路由a流向b；1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移12mol電子，故產(chǎn)生12NAq的電量。13.【答案】(1)CH4＋2O2CO2＋2H2O(2)負(fù)2H2O＋O2＋4e-===4OH-(3)減小(4)大于【解析】(2)根據(jù)電極反應(yīng)式，甲烷失去電子應(yīng)為電池的負(fù)極，正極的反應(yīng)式可以用總方程式減去負(fù)極反應(yīng)式而得到：2H2O＋O2＋4e-===4OH-；(3)從總反應(yīng)式可知反應(yīng)過(guò)程消耗KOH，所以溶液的堿性減??；(4)燃料電池的能量利用率要大于燃料直接燃燒的能量利用率。14.【答案】(1)c(2)①正②O2＋4H＋＋4e-===2H2OC6H12O6＋6H2O-24e-===6CO2↑＋24H＋③負(fù)正④22.4⑤不能【解析】(1)先分析進(jìn)出電極物質(zhì)的化合價(jià)，判斷電池正負(fù)極，NH3→N2，N元素化合價(jià)升高，故電極1為原電池負(fù)極，電極2為原電池正極，電池工作時(shí)，Na＋向正極移動(dòng)，a錯(cuò)誤；電子由電極1經(jīng)外電路流向2，b錯(cuò)誤；電極1電極反應(yīng)式為2NH3＋6OH--6e-===N2＋6H2O，c正確；電極2電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e-===4OH-，d錯(cuò)誤。(2)①O2→H2O發(fā)生還原反應(yīng)，故A為燃料電池的正極，B為