MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600℃-700℃,所用燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$.已知该电池的总反应为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,则下列有关该电池的说法正确的是( )
分析:
该题为燃料电池问题,运用原电池的工作原理,写出该电池的正负极反应,可判断A、B的正误,根据原电池中离子的移动方向可判断C的正误,燃料电池能量转化率高.
解答:
解:A.该燃料电池燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为2H$_2$+2CO$_3$_-4e_═2H$_2$O+2CO$_2$,用总反应减负极得正极反应式:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故A错误;
B.根据原电池的工作原理:负极是燃料发生氧化反应,即2H$_2$+2CO$_3$_-4e_═2H$_2$O+2CO$_2$,故B正确;
C、原电池中阴离子向负极移动,故C错误;
D、燃料电池能量转化率较高,故D错误.
故选B.
点评:
本题的难点在于书写电极反应式,方法抓住正负极转移的电子相等书写,平时学习应多练习,总结归类.
某种熔融碳酸盐燃料电池以Li$_2$CO$_3$、K$_2$CO$_3$为电解质、以CH$_4$为燃料时,该电池工作原理如图.下列说法正确的是( )
分析:
该原电池为甲烷燃料电池,根据图象中电子流向知,左边电极为负极、右边电极为正极,通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极,所以a为甲烷、b为氧气,负极反应式为CH$_4$+4CO$_3$_-8e_=5CO$_2$+2H$_2$O,正极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,据此分析解答.
解答:
解:A.燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边电极是负极、右边电极是正极,所以a是CH$_4$,b为O$_2$,故A错误;
B.原电池放电时,碳酸根离子向负极移动,故B错误;
C.电解质为熔融碳酸盐,需要高温条件,故C错误;
D.正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故D正确;
故选D.
点评:
本题考查了化学电源新型电池,明确原电池中物质得失电子、电子流向、离子流向即可解答,难点是电极反应式书写,要根据电解质确定正负极产物,难度中等.
“神舟六号”宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池,另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池.该电池可同时供应电和水蒸气,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为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_=CO$_2$↑+H$_2$O+2e_,则下列推断正确的是( )
分析:
A、燃料电池中,阴离子移向原电池的负极,燃料气体通入的极为负极;
B、电池放电时,外电路电子负极流向正极;
C、燃料电池中,正极发生的是氧气的得电子的反应过程;
D、原电池中,发生氧化反应的极也叫阳极,即为负极,放电的是燃料.
解答:
解:A、燃料电池中,阴离子移向原电池的负极,,故A正确;
B、电池放电时,外电路电子负极(即通氢气的极)流向正极(即通氧气的极),故B错误;
C、燃料电池中,正极发生的是氧气得电子的反应过程,电极反应为:O$_2$+2CO$_2$+4e_=2CO$_3$_,故C错误;
D、原电池中,发生氧化反应的极也叫阳极,即为负极,在负极上放电的是燃料,所以通氢气的极为阳极,发生氧化反应,故D错误.
故选A.
点评:
本题是一道有关燃料电池的工作原理的综合题目,要求学生熟悉教材基本知识,具备分析和解决问题的能力.
有一种燃料电池,所用燃料为H$_2$和空气,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$.电池的总反应式为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_-2e_═H$_2$O+CO$_2$.该电池放电时,下列说法中正确的是( )
分析:
原电池的正极发生得电子的还原反应,该燃料电池燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_-2e_═H$_2$O+CO$_2$,用总反应式减负极反应式得正极反应式:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,原电池中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,以形成闭合回路,以此解答该题.
解答:
解:A.该燃料电池燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_-2e_═H$_2$O+CO$_2$,用总反应式减负极反应式得正极反应式:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故A错误;
B.原电池中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,以形成闭合回路,故B正确;
C.外电路中电子由负极流向正极,故C错误;
D.根据总反应式可知,电池中CO$_3$_的物质的量不变,故D错误.
故选B.
点评:
该题为燃料电池问题,运用原电池的工作原理,写出该电池的正负极反应并判断电子和离子的流向是解题的关键,难度不大.
美国一个海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600℃~700℃,所用燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$,已知该电池的总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_-2e_═H$_2$O+CO$_2$,则下列推断正确的是( )
分析:
该题为燃料电池问题,运用原电池的工作原理,写出该电池的正负极反应,可判断A的正误.根据氧化还原反应原理和该电池的正负极反应式,可判断B、C、D的正误.
解答:
解:A.该燃料电池燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为2H$_2$+2CO$_3$_-4e_═2H$_2$O+2CO$_2$,用总反应减负极得正极反应式:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故A错误;
B.根据原电池的工作原理:正极发生还原反应,吸附阳离子,负极发生氧化反应,吸附阴离子,故B正确,D错误;
C.根据总反应2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,H$_2$中H由零价变为H$_2$O中H+1价,转移2个电子.每生成2molH$_2$O,转移4mol电子,故C错误.
故选B.
点评:
该题的难点在于书写电极反应式,方法抓住正负极转移的电子相等书写.平时学习应多练习,总结归类.
燃料电池的突出优点是将化学能直接转变为电能,而不经过热能这一中间环节,能量利用率高,已应用于宇宙飞船、航空站及潜水中.氢氧燃料电池可同时供应电和水蒸气,所用燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$.已知该电池的正极反应为:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_.下列叙述正确的是( )
分析:
A、原电池中阴离子向负极移动;
B、原电池中阴离子向负极移动,该电池电解质为熔融的K$_2$CO$_3$;
C、原电池的负极上是发生失电子的氧化反应;
D、由氢氧燃料电池反应可知,生成2molH$_2$O转移4mol电子.
解答:
解:A、原电池中阴离子向负极移动,则电解质中的CO$_3$_移向电池的负极,故A错误;
B、原电池中阴离子向负极移动,但是在该电池中不存在OH_,故B错误;
C、放电时,负极反应为2H$_2$-4e_+2CO$_3$_═2CO$_2$+2H$_2$O,故C正确;
D、由氢氧燃料电池反应可知,生成2molH$_2$O转移4mol电子,则该燃料电池供应1mol水蒸气时转移电子的物质的量为2mol,故D错误.
故选:C.
点评:
本题考查化学电源新型电池,明确总反应及正负极反应是解答本题的关键,注意离子的移动方法及利用化合价分析转移电子,题目难度中等
不久前,美国一个海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600℃-700℃,所用燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$,已知该电池的总反应为2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,负极反应为H$_2$+CO$_3$_-2e_═H$_2$O+CO$_2$,则下列推断正确的是( )
分析:
该在燃料电池中,燃料在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极得电子发生氧化反应,根据反应中电子的转移与反应物的关系求转移电子的物质的量;在电池内部阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,据此进行分析.
解答:
解:A.该燃料电池燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$总反应为2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,负极反应为2H$_2$+2CO$_3$_-4e_═2H$_2$O+2CO$_2$,用总反应减负极得正极反应式:O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故A错误;
B.在电池内部阴离子向负极移动,所以电池工作时,CO$_3$_移向负极,故B正确;
C.根据总反应2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,H$_2$中H由零价变为H$_2$O中H+1价,转移2个电子,每生成2molH$_2$O,转移4mol电子,故C错误;
D.放电过程中负极失去电子发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应,故D错误;
故选B.
点评:
本题考查了原电池原理,明确正负极上发生的反应是解本题关键,再结合离子移动方向来分析解答,题目难度不大.
美国加州Miramal海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600℃~700℃,所用燃料为H$_2$,电解质为熔融的K$_2$CO$_3$.该电池的总反应为:2H$_2$+O$_2$═2H$_2$O,负极反应为:H$_2$+CO$_3$_→H$_2$O+CO$_2$+2e_.则下列推断中,正确的是( )
分析:
A、燃料电池中,正极发生的是氧气的得电子的反应过程;
B、根据电池反应和电子转移情况来回答;
C、燃料电池中,阴离子移向原电池的负极,燃料气体通入的极为负极;
D、电池放电时,外电路电子负极流向正极.
解答:
解:A、燃料电池中,正极发生的是氧气得电子的反应过程,电极反应为:O$_2$+2CO$_2$+4e_→2CO$_3$_,故A错误;
B、根据电池反应:2H$_2$+O$_2$=2H$_2$O,当电池生成1mol水时,转移2mol电子,故B错误;
C、燃料电池中,阴离子移向原电池的负极,故C正确;
D、电池放电时,外电路电子从负极(即通氢气的极)流向正极(即通氧气的极),故D错误.
故选C.
点评:
本题是一道有关燃料电池的工作原理的综合题目,要求学生熟悉教材基本知识,具备分析和解决问题的能力.
某种熔融碳酸盐燃料电池以Li$_2$CO$_3$、K$_2$CO$_3$为电解质、以CH$_4$为燃料时,该电池工作原理如图,下列说法正确的是( )
分析:
该原电池为甲烷燃料电池,根据图象中电子流向知,左边电极为负极、右边电极为之间,通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极,所以a为甲烷、b为氧气,负极反应式为CH$_4$+4CO$_3$_-8e_=5CO$_2$+2H$_2$O,正极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,据此分析解答.
解答:
解:A.燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边电极是负极、右边电极是正极,所以a是CH$_4$,b为O$_2$,故A错误;
B.原电池放电时,阴离子向负极移动,则碳酸根离子向负极移动,故B正确;
C.电解质为熔融碳酸盐,需要高温条件,故C错误;
D.正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故D错误;
故选B.
点评:
本题考查了化学电源新型电池,明确原电池中物质得失电子、电子流向、离子流向即可解答,难点是电极反应式书写,要根据电解质确定正负极产物,难度中等.
某种熔融碳酸盐燃料电池以Li$_2$CO$_3$、K$_2$CO$_3$为电解质、以CH$_4$为燃料时,该电池工作原理见如图.下列说法正确的是( )
分析:
该原电池为甲烷燃料电池,根据图象中电子流向知,左边电极为负极、右边电极为正极,通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极,所以a为甲烷、b为氧气,负极反应式为CH$_4$+4CO$_3$_-8e_=5CO$_2$+2H$_2$O,正极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,据此分析解答.
解答:
解:A.电解质为熔融碳酸盐,需要高温条件,故A错误;
B.正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O$_2$+2CO$_2$+4e_═2CO$_3$_,故B正确;
C.原电池放电时,碳酸根离子向负极移动,故C错误;
D.燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边电极是负极、右边电极是正极,所以a是CH$_4$,b为O$_2$,故D错误;
故选B.
点评:
本题考查了化学电源新型电池,明确原电池中物质得失电子、电子流向、离子流向即可解答,难点是电极反应式书写,要根据电解质确定正负极产物,难度中等.