《化学电源—氢氧燃料电池》化学电源—氢氧燃料电池 - 人教版高考化学复习化学知识点练习 - 读趣百科

《化学电源—氢氧燃料电池》化学电源—氢氧燃料电池

1单选题

氢氧燃料电池已用于航天飞机.以硫酸溶液为电解质溶液,电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后发生电极反应,这种电池在使用时的电极反应如下:

2H$_2$-4e_=4H_ O$_2$+4e_+4H_=2H$_2$O

下列说法不正确的是(  )

A
右电极为电池正极,b处通入的物质是氧气
B
左电极为电池负极,a处通入的物质是氧气
C
供电时的总反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O
D
H$_2$在负极发生氧化反应

题目答案

B

答案解析

分析:

氢氧燃料电池负极发生氧化反应,电极反应式为2H$_2$-4e_=4H_,正极发生还原反应,电极反应式为O$_2$+4e_+4H_=2H$_2$O,总反应式为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,由图示可看出,左电极为负极,通入氢气,右电极为正极,通入氧气.

解答:

解:A.原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,由图示可看出,右电极为电池正极,b处通入的物质是氧气,故A正确;

B.左电极为负极,a处通入的物质是氢气,发生氧化反应,故B错误;

C.正负极电极反应式相加可得电池总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,故C正确;

D.氢氧燃料电池负极发生氧化反应,电极反应式为2H$_2$-4e_=4H_,故D正确.

故选B.

点评:

本题考查氢氧燃料电池的工作原理,题目难度不大,注意正负极的判断和电极反应式的书写.

2单选题

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:2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O;电解质溶液为KOH溶液,下列叙述正确的是(  )

A
此电池能见到浅蓝色火焰
B
H$_2$为正极,O$_2$为负极
C
工作时电解液的pH不断增大
D
电极反应为:正极 O$_2$+2H$_2$O+4e_=4OH_

题目答案

D

答案解析

分析:

氢氧燃料碱性电池中,负极上电极反应式为H$_2$+2OH_-2e_=2H$_2$O,正极上电极反应式为O$_2$+2H$_2$O+4e_=4OH_,

A.该装置中氢气不燃烧,只是将化学能转化为电能;

B.通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极;

C.电池反应式为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,溶液体积增大导致溶液中氢氧根离子浓度减小;

D.正极上氧气得电子发生还原反应.

解答:

解:氢氧燃料碱性电池中,负极上电极反应式为H$_2$+2OH_-2e_=2H$_2$O,正极上电极反应式为O$_2$+2H$_2$O+4e_=4OH_,

A.该装置中氢气不燃烧,只是将化学能转化为电能,所以该电池不能看到浅蓝色火焰,故A错误;

B.负极上失电子、正极上得电子,所以通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极,故B错误;

C.电池反应式为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,溶液体积增大导致溶液中氢氧根离子浓度减小,则溶液的pH减小,故C错误;

D.正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为 O$_2$+2H$_2$O+4e_=4OH_,故D正确;

故选D.

点评:

本题考查了燃料电池,根据物质的性质确定正负极上通入的物质,难点是电极反应式的书写,注意碱性溶液中不能生成氢离子,书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性,为易错点.

3单选题

一种新型燃料电池,以Pt为电极插入KOH溶液中,分别向两极通氢气和氧气,有关推断错误的是(  )

A
通氧气的电极为正极
B
燃料电池中可燃物一般在负极发生氧化反应
C
放电一段时间后,KOH的物质的量浓度保持不变
D
参加反应的氢气和氧气的物质的量之比为2:1

题目答案

C

答案解析

分析:

氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极,发生氧化反应,通入氧气的一极为原电池的正极,发生还原反应,溶液的酸碱性不同,电极反应式不同,电池总反应都为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O.

解答:

解:A、氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极,通入氧气的一极为原电池的正极,故A正确;

B、氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极,发生氧化反应,燃料电池中可燃物一般在负极发生氧化反应,故B正确;

C、氢氧燃料电池中,电池总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,因为生成水,导致电解质氢氧化钾的浓度减小,故C错误;

D、氢氧燃料电池总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,参加反应的氢气和氧气的物质的量之比是2:1,故D正确.

故选C.

点评:

本题考查氢氧燃料电池的工作原理及电极反应式的书写,题目难度不大,注意电极反应与电解质溶液的关系.

4单选题

上海自主研发了一种氢燃料汽车.它是以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池,下列有关说法中,不正确的是(  )

A
正极反应:O$_2$+2H$_2$O+4e_═4OH_
B
发生氧化反应的是负极
C
当正极消耗22.4LH$_2$时,负极11.2LO$_2$消耗(相同条件)
D
氢氧燃料电池不仅能量转化率高,而且产物是水,属于环境友好电池

题目答案

C

答案解析

分析:

根据电极反应式知,氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的电极是负极,该极上发生氧化反应,通入氧气的电极是正极,该极上是氧气发生得电子的还原反应,电池反应式为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,燃烧产物是水,环保无污染.

解答:

解:A、氢氧燃料碱性电池中,通入氧气的电极是正极,该极上是氧气发生得电子的还原反应,正极反应:O$_2$+2H$_2$O+4e_═4OH_,故A正确;

B、氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的电极是负极,该极上发生氧化反应,故B正确;

C、正极反应:O$_2$+2H$_2$O+4e_═4OH_,在正极上消耗的是氧气,负极上消耗的是氢气,故C错误;

D、在燃料电池工作时,化学能大多数转化为电能,能量转化率高,并且2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O知,氢氧燃料电池的产物是水,水对环境没有污染,所以属于环境友好电池,故D正确.

故选C.

点评:

本题考查原电池的组成以及工作原理,题目难度不大,注意电极反应式以及能量的转换形式,注意燃料电池中燃料不燃烧,为易错点.

5单选题

氢氧燃料电池已用于航天飞机.以硫酸溶液为电解质溶液,电子经外电路、质子(H_)经内电路到达另一电极后发生电极反应,这种电池(如图)在使用时的电极反应如下:

2H$_2$-4e_═4H_

O$_2$+4e_+4H_═2H$_2$O

下列说法不正确的是(  )

A
右电极为电池正极,b处通入的物质是氧气
B
左电极为电池负极,a处通入的物质是氧气
C
H$_2$在负极发生氧化反应
D
供电时的总反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O

题目答案

B

答案解析

分析:

氢氧燃料电池负极发生氧化反应,电极反应式为2H$_2$-4e_=4H_,正极发生还原反应,电极反应式为O$_2$+4e_+4H_=2H$_2$O,总反应式为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,由图示可看出,左电极为负极,通入氢气,右电极为正极,通入氧气.

解答:

解:A.原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,由图示可看出,右电极为电池正极,b处通入的物质是氧气,故A正确;

B.左电极为负极,a处通入的物质是氢气,发生氧化反应,故B错误;

C.氢氧燃料电池负极发生氧化反应,电极反应式为2H$_2$-4e_=4H_,故C正确;

D.正负极电极反应式相加可得电池总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,故D正确.

故选B.

点评:

本题考查氢氧燃料电池的工作原理,题目难度不大,注意正负极的判断和电极反应式的书写.

6单选题

据媒体报道,以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源.该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H_.下列对该燃料电池的描述中正确的是(  )

①正极反应为O$_2$+4H_+4e_=2H$_2$O

②负极反应为2H$_2$-4e_=4H_

③总的化学反应为2H$_2$+O$_2$$\xlongequal[]{点燃}$2H$_2$O

④氢离子通过电解质向正极移动.

A
①②③
B
②③④
C
①②④
D
①②③④

题目答案

C

答案解析

分析:

该燃料电池中,通入燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,通入氧化剂的电极是正极,正极上氧气得电子发生还原反应,原电池放电时,阳离子向正极移动.

解答:

解:①该燃料电池属于原电池,①正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为:O$_2$+4H_+4e_═2H$_2$O,故正确;

②负极上氢气失电子生成氢离子,所以负极反应为:2H$_2$-4e_═4H_,故正确;

③将正负极电极反应式相加得总的化学反应为:2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,但是不能点燃,是自发地氧化还原反应,故错误;

④该电池放电时,阳离子向正极移动,所以H_通过电解质向正极移动,故正确;

故选C.

点评:

本题考查燃料电池,根据原电池原理来分析解答,注意原电池放电时电解质溶液中阴阳离子的定向移动,为易错点.

7单选题

据媒体报道:以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源.该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂为电极,导电离子是H_.下列对该燃料电池的描述正确的是(  )

①正极反应为:O$_2$+4H_+4e_=2H$_2$O

②电子由负极流向正极

③总的化学反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O

④氢离子通过电解质向正极移动.

A
①②③
B
②③④
C
①②④
D
①②③④

题目答案

D

答案解析

分析:

该燃料电池中,通入燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,通入氧化剂的电极是正极,正极上氧气得电子发生还原反应,原电池放电时,阳离子向正极移动,电子从负极沿导线流向正极.

解答:

解:①正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为:O$_2$+4H_+4e_═2H$_2$O,故正确;

②原电池放电时,负极上生成电子,正极上需要电子,所以电子从负极沿导线流向正极,故正确;

③将正负极电极反应式相加得总的化学反应为:2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,故正确;

④该电池放电时,阳离子向正极移动,所以H_通过电解质向正极移动,故正确;

故选D.

点评:

本题考查燃料电池,根据原电池原理来分析解答,注意原电池放电时电解质溶液中阴阳离子的定向移动,为易错点.

8单选题

氢氧燃料电池已用于航天飞机.以稀硫酸溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下:

负极:2H$_2$-4e_=4H_; 正极:O$_2$+4e_+4H_=2H$_2$O

据此作出判断,下列说法中正确的是(  )

A
O$_2$在正极发生氧化反应
B
供电时的总反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O
C
氢氧燃料电池是把电能转化为化学能
D
燃料电池的能量转化率可达100%

题目答案

B

答案解析

分析:

根据电极反应式知,氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的电极是负极,氢气被氧化生成水,通入氧气的电极是正极,发生还原反应,电池反应式为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,以此解答该题.

解答:

解:A.氧气被还原,应为原电池的正极反应,故A错误;

B.电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致,供电时的总反应为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,故B正确;

C.电池为化学能转化为电能的装置,故C错误;

D.氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置,还会伴有热能等能量的释放,能量转化率不会达100%,故D错误.

故选B.

点评:

本题考查原电池的组成以及工作原理,为高频考点,题目难度不大,注意电极反应式以及能量的转换形式,注意燃料电池的能量转化率不能达到100%,为易错点.

9单选题

如图是酸性氢氧燃料电池构造示意图.关于该电池的说法不正确的是(  )

A
a极是负极
B
电流由b通过灯泡流向a
C
正极的电极反应是:O$_2$+2H$_2$O+4e_═4OH_
D
氢氧燃料电池是环保电池

题目答案

C

答案解析

分析:

氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电源的负极,发生氧化反应,电极反应式为H$_2$-2e_=2H_,通入氧气的一极为原电池的正极,电极反应式为O$_2$+4H_+4e_=2H$_2$O,原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极.

解答:

解:A、氢氧燃料电池中,H$_2$在负极a上被氧化,O$_2$在正极b上被还原,故A正确;

B、原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,即由a通过灯泡流向b,电流方向与电子流向相反,由b通过灯泡流向a,故B正确;

C、通入氧气的一极为原电池的正极,由于电解质溶液为酸性,故正极的电极反应是:O$_2$+4H_+4e_=2H$_2$O,故C错误;

D、氢氧燃料电池的总反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,属于环保电池,故D正确.

故选C.

点评:

本题考查原电池的工作原理,题目难度不大,注意把握电极方程式的书写,特别是电解质溶液的酸碱性.

10单选题

氢氧燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置,它是以铂作电极,NaOH溶液作电解液,总反应为:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,正极反应式为:O$_2$+2H$_2$O+4e_=4OH_,下列叙述不正确的是(  )

A
H$_2$通入负极区
B
O$_2$通入正极区
C
电解液中的OH_向正极移动
D
负极反应式为2H$_2$+4OH_-4e_=4H$_2$O

题目答案

C

答案解析

分析:

根据燃料电池的工作原理和规律:氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置,工作时,通入燃料氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,通入氧气的一极为电池的正极,发生还原反应,电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致,产物为水.

解答:

解:A、在燃料电池中,通入燃料氢气的一极为电池的负极,故A正确;

B、在燃料电池中,通入氧气的一极为电池的正极,故B正确;

C、在燃料电池中,电解质中的阴离子移向负极,即电解液中的OH_向负极移动,故C错误;

D、通入燃料氢气的一极为电池的负极,发生氧化反应,电极反应为H$_2$+2OH_-2e_=2H$_2$O,故D正确;

故选C.

点评:

本题考查学生燃料电池的工作原理以及电极反应方程式的书写知识,属于基本知识的考查,难度不大.