微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 化学反应中能量及物质的转化利用2022-2023学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用 1.培根型碱性氢氧燃料电池的总反应为，电解液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使生成的蒸发。下列叙述正确的是( ) A.该电池工作时能发出蓝色火焰 B.通入的一极为正极，通入的一极为负极 C.该电池工作时，电子由通入的一极经电解质溶液到通入的一极 D.负极的电极反应式为 2.碱性氢氧燃料电池用于载人航天器时，其电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式分别为负极：、正极：。当得到1.8L饮用水时电池内转移的电子的物质的量约为( ) A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol 3.某科学家利用二氧化铈在太阳能作用下将转变成和。其过程如下： 下列说法错误的是( ) A.该过程中没有消耗 B.该过程实现了太阳能向化学能的转化 C.该过程产生的可发生如图所示变化，则 D.该过程产生的CO可以和在碱性条件下形成燃料电池，且电池负极的电极反应式为 4.如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( ) A.二氧化硅是太阳能电池的光电转换材料 B.装置X能实现氢气和氧气再生 C.若装置Y中电解质溶液呈碱性，则正极的电极反应式为 D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化 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 B.溶液导电性好，是早期研究时使用的电解质，因腐蚀性强逐渐被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.航天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。该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该燃料电池的总反应为，负极反应为，则下列推断正确的是(　　) A. 电池工作时，碳酸根离子向负极移动 B. 电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极 C. 正极的电极反应为 D. 通氧气的电极为正极，发生氧化反应 7.“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。下图为镍氢电池构造示意图（氢化物电极为储氢金属，可看做直接参加反应）。下列说法正确的是( ) A．充电时阴极区电解质溶液pH降低 B．充电时阳极反应为 C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应 D．在使用过程中此电池要不断补充水 8.美国一个海军航空站曾安装了一台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，电解质为熔融的，已知该电池的总反应为，负极的电极反应式为，则下列说法正确的是( ) A.正极的电极反应式为 B.该电池的电极没有参加反应 C.电池供应1mol水蒸气，转移的电子为4mol D.从正极通入，发生氧化反应 9.水是生命之源。请结合如图所示的空间站水、气整合循环系统，回答下列问题： （1）“萨巴蒂尔反应器”内发生反应的化学方程式为______。 （2）通过“萨巴蒂尔反应器”生成的水可以电解，实现氧气的再生，电解水的化学方程式为______。 10.“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镍镉蓄电池和应急电池。 （1）飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为_______能。除供给飞船使用外，多余部分用镍镉蓄电池储存起来，其工作原理为。 充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到阴影区时，镍镉蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______（填“增强”“减弱”或“不变”）。 （2）紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为，其负极的电极反应式为_______。 答案以及解析 1.答案：D 解析：该电池装置中氢气不燃烧，只是将化学能转化为电能，所以电池工作时不会发出蓝色火焰，A项错误；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，B项错误；该电池工作时，电子由通入的一极经外电路到通入的一极，C项错误；碱性氢氧燃料电池中，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，D项正确。 2.答案：D 解析：，由总反应方程式知，每生成2mol转移电子4mol，则得到100mol转移电子200mol。 3.答案：C