内容正文:
专题六 化学反应与能量
≡命题角度探究篇≡
角度❶ 新型化学电源及应用
1.燃料电池模型及分析
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专题六 化学反应与能量
一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池,工作原理如图所示。在700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,产物对环境无污染(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是( )
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专题六 化学反应与能量
A.若A为氢气,则正极反应式为H2+O2--2e-===H2O
B.若B为氧气,则该电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.若A为甲烷,则消耗32 g甲烷时,外电路中流过的电子数目为16NA
D.若A为肼(N2H4),B为氧气,则电池总反应为N2H4+3O2===2NO2+2H2O
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解析:
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2.二次电池的充电和放电原理
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C
(2022·北京丰台区一模)一种可充电的锌锰分液电池,其结构如下图所示:
下列说法不正确的是( )
A.放电时,正极反应为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
B.充电时,Zn作阴极:[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-
C.离子交换膜a和b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.充电过程中K2SO4溶液的浓度逐渐降低
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解析:
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A
角度❷ 氢氧燃料电池及应用
(2023·北京房山区一模)某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图如图所示,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池放电时,K+向镍电极 Ⅰ 的方向迁移
B.正极电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.出口 Ⅰ 处有水生成
D.循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
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解析:
氢氧燃料电池中,通入O2的是正极,则镍电极 Ⅱ 为正极。原电池中阳离子向正极移动,镍电极 Ⅱ 为正极,则K+向镍电极 Ⅱ 方向迁移,A错误;镍电极 Ⅱ 为正极,电极方程式为O2+2H2O+4e-===4OH-,B正确;镍电极 Ⅰ 为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O,出口 Ⅰ 处有水生成,C正确;由图示可知,循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环,D正确。
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如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图,下列说法不正确的是( )
A.该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行
B.石墨是电极材料
C.O2是正极反应物、H2是负极反应物
D.H2SO4可以传导电子和离子
D
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解析:
该装置中负极区发生氧化反应,正极区发生还原反应,氧化反应、还原反应在不同区域进行,A正确;石墨是电极材料,不参加反应,B正确;O2是正极反应物发生还原反应,H2是负极反应物发生氧化反应,C正确;H2SO4可以传导离子,不能传导电子,D错误。
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选C 由电子流动方向可知,电极甲为负极,若A为氢气,则负极反应式为H2+O2--2e-===H2O,A错误;若B为氧气,则该电极反应式为O2+4e-===2O2-,B错误;若A为甲烷,电极反应式为CH4+5O2--8e-===CO+2H2O(产物对环境无污染),消耗32 g甲烷的物质的量为=2 mol,电路中流过的电子数为8×2NA=16NA,C正确;若A为肼(N2H4),B为氧气,则产物为氮气(产物对环境无污染)和水,D错误。
放电时,Zn是负极,MnO2是正极,正极反应为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,A正确;放电时,Zn是负极,充电时,Zn作阴极,阴极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-,B正确;放电过程中,负极区SO通过离子交换膜a进入硫酸钾溶液,正极区K+通过离子交换膜b进入硫酸钾溶液,则a和b分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜,C错误;充电过程中,K+通过离子交换膜b进入负极区,SO通过离子交换膜a进入正极区,故K2SO4溶液的浓度逐渐降低,D正确。
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