第1章 微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（鲁科版2019）

化学反应中能量及物质的转化利用

项目活动1　尝试设计载人航天器用化学电池

1．“阿波罗”飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构示意图如图所示。

问题：(1)通O2的一极为________极。

(2)当A为KOH时B为Ni，(说明：Ni、Pt对2H2＋O2===2H2O有催化作用)通H2一极的电极反应为__________________________。

(3)当A为H2SO4时B为Pt，通O2一极的电极反应为______________；为什么B不能是Ni呢？

(4)随H2、O2的通入，电解质溶液的浓度理论上是减小，而实际上是增大，为什么？电解质溶液的浓度增大，不能使电流稳定，应怎样处理呢？

答案　(1)正

(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O

(3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O

因为Ni能与H＋反应生成Ni2＋和H2，故若A为H2SO4时，电极不能用多孔碳载Ni。

(4)电池工作时，温度较高，会使H2O以气态的形式随未反应的H2、O2跑出。因此使电解质溶液的浓度增大，可在电池上加装水蒸气冷凝装置回收生成的水解

决电解质溶液浓度增大问题。

2．我国“神舟”飞船的轨道舱和推进舱使用的电源系统为太阳能电池阵－镍镉蓄电池组系统，当飞船进入阴影区时，由镍镉电池提供电能，当飞船进入光照区时由砷化镓太阳能电池为用电设备供电并给镍镉电池充电。

问题：目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：2Ni(OH)2＋Cd(OH)2 Cd＋2NiOOH＋2H2O

已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法不正确的是________(填序号)。

A．电池放电时，Cd作负极

B．反应环境为碱性

C．以上反应是可逆反应

D．该电池是一种二次电池

答案　C

解析　装置放电时为原电池，放电过程中，Cd发生失电子的氧化反应，故Cd作负极，A正确；由Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸可知，电解质溶液应为碱性溶液，B正确；两个反应的条件不同，不互为可逆反应，C错误；二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池，镍镉电池是一种二次电池，D正确。

1．(1)现如今太阳能电池已经广泛地应用于生产生活中，现代四大发明之一的共享单车也用上了太阳能电池。某单车前面载物篮的底座就是太阳能电池，电

极材料是Li/LiCoO2，太阳能电池的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．阳光照射该电池时，能量转化过程：太阳能→电能→化学能

B．光照时负极的质量减少

C．太阳能电池板材料是Si

D．开锁时，正极发生反应：xLi＋＋xe－＋Li1－xCoO2===LiCoO2

(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为Cd＋2NiOOH＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，下列说法正确的是(　　)

A．该废弃电池在酸性土壤中的污染尤为严重

B．以上反应是可逆反应

C．充电时化学能转变成电能

D．放电时的负极材料是NiOOH

(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。