第4章 第3节 实验活动5 制作简单的燃料电池（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修1化学同步课件及教参（人教版）

实验活动5　制作简单的燃料电池 [见学生用书P129] 1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能直接转化为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　D　) A．负极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．正极反应式为CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．随着放电的进行，溶液的pH不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 【解析】 燃料电池中，通入氧气的一极为正极，通入燃料的一极为负极，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，A、B错误；由电池总反应式2O2＋CH4＋2OH－===CO＋3H2O可知，氢氧根离子在消耗，反应生成水，则导致氢氧根离子的浓度降低，pH减小，C错误；原电池放电时，阴离子移向负极，D正确。 2．北京2022年冬奥会和冬残奥会举行期间，张家口赛区将投入600余辆氢燃料电池车，为赛事提供交通保障服务。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是(　C　) 第2题图 A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动 C．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．放电过程中碱性电解液的浓度不断增大 【解析】 该电池工作时化学能转化为电能，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，A错误；阳离子向正极移动即通入氧气的一极移动，B错误；通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；由题图可知，氢氧燃料电池放电过程中，总反应为氢气和氧气反应生成水，则碱性电解液中氢氧根的物质的量不变，D错误。 3．下列关于能源和能量转化的说法正确的是(　A　) A．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化为热能 B．推广使用石油、太阳能、海洋能、氢能，有利于缓解温室效应 C．普通锌锰干电池不含环境污染物，用完后可以随意扔掉 D．燃料电池是利用燃料燃烧，先将化学能转化为热能，再转化为电能的化学电源 【解析】 人体组织中，葡萄糖在酶的催化作用下被氧化，放出的热量可以维持人体生命活动，A正确；石油属于化石燃料，使用石油不利于缓解温室效应，B错误；普通锌锰干电池中的酸性电解质溶液会使土壤酸化，其中的锰等重金属被生物吸收后，会造成重金属污染，C错误；燃料电池是直接将化学能转化为电能的化学电源，D错误。 4．一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用KOH溶液作电解质溶液。下列说法错误的是(　D　) 第4题图 A．b为正极，发生还原反应 B．放电时，电子从a极经负载流向b极 C．其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜 D．a极的电极反应式为N2H4＋4OH－－2e－===N2↑＋4H2O 【解析】 通入空气的一极为正极，则b为正极，发生还原反应，A正确；原电池中，电子由负极经外电路流向正极，a为负极，b为正极，则电子从a极经负载流向b极，B正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，负极电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极产生的OH－要向负极移动参与负极的电极反应，则其中的离子交换膜需选用阴离子交换膜，C正确，D错误。 5．一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中 YSZ为6%～10% Y2O3 掺杂的 ZO2 固体电解质，下列说法正确的是(　D　) 第5题图 A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每转移0.1mol 电子，消耗0.28L 的CH4 D．O2－由正极通过固体电解质 YSZ 迁移到负极 【解析】 电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极，电子从a极沿导线流向b极，A错误；b电极上氧气得电子生成氧离子，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；温度和压强未知，导致气体摩尔体积未知，所以无法计算甲烷体积，C错误；电解质中阴离子向负极移动，则O2－由正极通过固体电解质 YSZ 迁移到负极，D正确。 6．甲酸燃料电池对新能源的发展有划时代的意义。如图为《德国应用化学》有关甲酸燃料电池的封面。甲酸燃料电池的原理分两步：①使用催化剂从甲酸中产生氢气；②以稀硫酸为电解质的氢氧燃料电池。下列说法错误的是(　D　) 第6题图 A．该燃料电池比氢燃料电池更适合为偏远地区提供环保能源 B．该燃料电池正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．该燃料电池催化剂的作用是把甲酸直接变为氢气和二氧化碳 D．该燃料电池反应9.2g甲酸，消耗氧气2.24L 【解析】 与传统的氢燃料电池需要使用氢气相比，该燃料电池所需的甲酸更易储存和运