第四章 实验活动 简单的电镀实验与制作简单的燃料电池 讲义-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦高中化学电化学核心知识点，系统梳理电镀实验（概念、电极材料选择及电镀液要求）与燃料电池（概念、氢氧/甲烷燃料电池在不同介质中的电极反应式）的原理，构建从电解原理应用到化学能直接转化为电能的知识支架。 资料通过“解题知识+典例分析+变式训练+过关验收”设计，结合电镀实验中不同电解质溶液现象对比、燃料电池电极反应式推导等实例，培养学生证据推理与模型认知的科学思维，提升科学探究与实践能力。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第四章 实验活动 简单的电镀实验与制作简单的燃料电池 内 容 导 航 题型1 电镀实验 题型2 燃料电池 考 点 演 练 题型1 电镀实验 解｜题｜知｜识 1．电镀概念：应用电解原理在金属表面镀一层其他金属或合金的装置。 2．电极材料： ①镀层金属接电源正极作阳极，待镀金属接电源负极作阴极 ②电镀液必须含有镀层金属离子 【典例1】利用图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol•L﹣1CuSO4+少量H2SO4 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有Fe2+ ② 0.1mol•L﹣1CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu C．随阴极析出铜，推测②中溶液c（Cu2+）减小，平衡逆向移动 D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【变式1】当在铜片上镀银时，下列说法正确的是（　　） A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e﹣＝Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【变式2】若在铜片上镀银，下列叙述错误的是（　　） ①将铜片接在电源的正极； ②在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag； ③在银片上发生的反应是4OH﹣+4e﹣＝O2↑+2H2O； ④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 【变式3】下列说法中错误的是（　　） A．马口铁（薄钢板表面镀上一层锡）破损后更易发生腐蚀 B．生铁（铁碳合金）制作的铁锅不易生锈 C．粗铜电解精炼时以精铜作阴极 D．电解法是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法 题型2 燃料电池 解｜题｜知｜识 1．燃料电池概念：是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 2．常见燃料电池及电极反应式 （1）氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液（或H2SO4溶液） 特点：用于航天飞机、牵引车等 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2﹣4e﹣＝4H+ 2H2+4OH﹣﹣4e﹣＝4H2O 正极反应式 O2+4e﹣+4H+＝2H2O O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 电池总反应式 2H2+O2＝2H2O （2）甲烷等其他燃料电池。 （1）酸性介质（如H2SO4） 负极：；CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+ 正极：2O2+8e﹣+8H+＝4H2O； 总反应式：CH4+2O2＝CO2+2H2O。 （2）碱性介质（如KOH） 负极：CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O； 正极：2O2+8e﹣+4H2O＝8OH﹣； 总反应式：CH4+2O2+2OH﹣3H2O 【典例1】同学们按图1→图2的顺序制作氢氧燃料电池，撤去电源后立即连接电流计。下列说法与实验事实不相符的是（　　） 已知：紫甘蓝汁遇强碱变黄，遇强酸变红。 A．图1：石墨2为阴极 B．图1：石墨1电极附近溶液变红 C．图2：石墨1的电极反应为： D．图2：一段时间后U型管中的液体恢复紫色 【变式1】甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 【变式2】研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．加入HNO3加快正极反应速率 B．电池工作时正极区溶液的pH降低 C．1mol CH3CH2OH被完全氧化时有3mol O2被还原 D．负极反应为 【变式3】如图实验装置及试剂不能达到相应实验目的的是（　　） A．利用装置甲验证铁发生吸氧腐蚀 B．利用装置乙验证铁发生析氢腐蚀 C．利用装置丙在铜板上打上铁铆钉使铜板不易被腐蚀 D．利用装置乙制作简单的氢氧燃料电池 过 关 验 收 1．若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是（　　） A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni﹣2e﹣＝Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 2．铁制品镀铜的电镀装置如图所示，下列说法中不正确的是（　　） 资料：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 3．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 Ⅰ 0.1mol/LCuSO4 +少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+。 Ⅱ 0.1mol/LCuSO4 +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素。 已知：①Cu2+在氨水中存在如下平衡：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+。 ②当Cu2+放电的速率缓慢且平稳时，有利于得到致密、细腻的镀层。 下列说法不正确的是（　　） A．Ⅰ中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu B．Ⅰ中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 C．Ⅱ中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比Ⅰ中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 D．随阴极析出Cu，推测Ⅱ中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 4．氨燃料电池是当前科研的一个热点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电子由b极经导线流向a极 B．a极的电极反应为 C．当有1mol N2生成时，消耗标准状况下O2的体积为33.6L D．Na+移向b极，且b极附近溶液碱性减弱 5．科学家开发了一种可植入体内的燃料电池，血糖（葡萄糖）过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平。电池工作时的原理如图所示（G―CHO代表葡萄糖）。 下列说法不正确的是（　　） A．该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作 B．工作时，电极Ⅰ附近pH下降 C．工作时，电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为G—CHO+H2O﹣2e﹣═G—COOH+2H+ 6．以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．b电极为负极，发生氧化反应 B．a电极发生的反应为N2+8H++6e﹣＝2 C．A溶液中所含溶质为NH4Cl D．当反应消耗0.5mol N2时，则标况下消耗的H2为67.2L 7．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从b极经溶液流向a极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会增大 D．a极的电极反应为CH4+6OH﹣﹣8e﹣═5H2O 8．某科研机构研发的NO﹣空气酸性燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是（　　） A．通入氧气的一极为正极 B．负极的电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O═4H+ C．若外电路中转移3mol电子，理论上左侧电极附近溶液增重30g D．该装置在将化学能转化为电能的同时，还有利于环保并制硝酸 9．如图是一种熔融碳酸盐燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是（　　） A．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH﹣﹣2e﹣═2H2O C．电池工作时，向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e﹣═2 10．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从b极经溶液流向a极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为CH4+10OH﹣﹣8e﹣═7H2O 11．某科研机构研发的NO﹣空气燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是（　　） A．采用多孔电极有利于增大接触面积和加快气体吸附速度 B．放电过程中负极的电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O═HNO3+3H+ C．H+向右侧多孔石墨棒移动 D．若产生1molHNO3，则通入的O2的体积应大于16.8L（标准状况） 12．如图是某种氢燃料电池原理图。下列说法不正确的是（　　） A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 B．电池总反应为2H2+O2═2H2O C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 D．正极反应式为H2﹣2e﹣═2H+ 13．氢氧燃料电池具有转化效率高、质量比能量高等优势。 Ⅰ．某同学利用如图所示装置制作简单的燃料电池。 （1）闭合K1，断开K2。 ①电极a的电极反应式是　 　 。 ②一段时间后，电极b附近的现象是　 　 。 （2）一段时间后断开K1，闭合K2。形成了燃料电池的证据是　 　 。 Ⅱ．燃料电池与电解池组合的新工艺，可实现制备氯气和烧碱的同时使高能耗的氯碱工业节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如图所示。 （3）电解池中总反应的离子方程式是　 　 。 （4）下列说法正确的是　　 。 a．电解池中Na+移向A极，燃料电池中Na+移向C极 b．两池中的离子交换膜均是阳离子交换膜 c．比较x%和y%的值：x%＞y% （5）燃料电池中C、D两极通常采用多孔催化电极，其目的是　 　 。 （6）燃料电池中电解质吸收空气中的CO2发生反应，会堵塞多孔催化电极的空隙和通路。请结合化学用语解释其原因　 　 。 14．以二甲醚（CH3OCH3）﹣空气碱性燃料电池为电源进行如下实验，装置如图所示。用装置C精炼粗铜。已知：二甲醚﹣空气碱性燃料电池的总反应为CH3OCH3+3O2+4KOH＝2K2CO3+5H2O。 回答下列问题： （1）装置A为 　 　 （填“原电池”或“电解池”），X极的电极名称为 　 　 （填“正极”、“负极”、“阴极”、“阳极”，下同），b极名称为 　 　 。 （2）b极附近可能的现象是 　 　 。 （3）a极上发生 　　 （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为 　 　 。 （4）若装置A中消耗标准状况下22.4LO2，则理论上装置C中可得纯铜的质量为 　　 g。 15．将氢氧燃料电池应用于氯碱工业，其装置示意图如下： （1）a为　 　 极。 （2）b极的电极反应式为：　 。 （3）b极附近pH　 　 （填“增大”、“不变”、“减小”）。 （4）气体X是　 。 （5）写出氯碱工业原理总反应的离子方程式：　 。 （6）较浓NaOH溶液从d口导出，结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因　 　 。 16．微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为电池的负极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为HCOO﹣﹣2e﹣＝CO2↑+H+ D．每处理45gHCOO﹣，则消耗O2的体积为11.2 L 17．以熔融碳酸盐燃料电池为电源模拟在塑料制品上镀镍的装置如图所示。 已知：①电镀液的配方：NiSO4、NiCl2、H3BO3、Na2SO4 ②催化重整反应：CH4+H2OCO+3H2 下列说法错误的是（　　） A．电镀时电极a与电极d相连 B．电镀液中Na2SO4的作用是为了增强溶液的导电能力 C．电极a上H2发生的电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O D．当电极d上析出11.8g镍，理论上电极a上消耗CO的体积为2.24L（标准状况） 18．利用氢气燃料电池电解CuSO4溶液、MgCl2溶液，装置如图所示： 下列说法错误的是（　　） A．甲池是将化学能转化为电能的装置，乙、丙池是将电能转化为化学能的装置 B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO能使CuSO4溶液恢复到原浓度 C．丙池的Pt（II）电极发生的电极反应为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ D．甲池中消耗280mLO2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 19．一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（　　） A．b电极是负极 B．a电极的电极反应式：N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2↑+4H2O C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极 D．电池工作时，K+从正极移向负极 20．微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种乙醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 　 。（填写“从A到B”或“从B到A”） （2）A电极附近乙醇发生的电极反应式为 　 。 （3）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　　 （填写“增大”、“减小”或“不变”），结合化学用语说明原因 　 　 。 21．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，天然气的主要成分为甲烷。 （1）甲烷在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图为　　 （填序号）。 （2）甲烷可直接应用于燃料电池，其工作原理如图所示。 ①电子从　　 极流出（填“a”或“b”）。 ②负极反应式是　 　 。 ③电解质溶液体积变化忽略不计，则c（OH﹣）　　 （填“不变”或“增大”或“减小”）。 （3）甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，其反应为：CH4（g）+2H2O（g）⇌4H2（g）+CO2（g）。 已知：ⅰ．该反应为吸热反应； ⅱ．断裂1mol化学键所吸收的能量如表： 化学键 C—H O—H H—H C＝O 吸收能量kJ a b c d ①当反应消耗1mol CH4时，吸收的能量为　 　 kJ（用字母表示）。 ②一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CH4（g）和2mol H2O（g），反应过程中测得CH4的物质的量与反应时间的关系如表。 时间/s 1 2 3 4 5 n（CH4）/mol 0.9 0.82 0.76 0.72 0.70 ⅰ．0～5s时间段内平均反应速率v（CH4）＝　 　 mol•L﹣1•s﹣1。 ⅱ．下列说法中能充分说明该反应已达化学平衡状态的是　 　 （填序号）。 a．CH4浓度不再变化 b．生成0.1mol CO2同时消耗0.2mol H2O c．混合气体的平均摩尔质量不变 d．混合气体的密度不变 22．利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示： 回答下列问题： （1）a极为 　　 极，a极电极反应式为 　 　 。a极每产生44gCO2气体，外电路转移电子的物质的量为 　　 mol。 （2）Y室中石墨电极为 　　 极，该极电极反应式为 　 。 （3）A膜、B膜和C膜中属于阳离子交换膜的是 　 　 （填“A”“B”或“C”）。从 　 　 （填“原料室”“产品室”“X室”或“Y室”，下同）移到 　 　 。 （4）a极上消耗2.24L（标准状况下）甲烷，阳极室Ca2+减少 　　 mol。 23．请回答下列问题： （1）如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。 ①电池的正极是 　　 （填“a”或“b”），该电极上发生的电极反应是 　 　 。 ②电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被反应物气体带出，在出口加装冷凝器可以将水回收。冷凝器应装在出口 　　 （填“c”或“d”）处。 ③电池工作时，电解质溶液会因稀释及吸收CO2而变质，此时电解质溶液的pH将 　 　 （填“升高”或“降低”）。通过循环泵可及时浓缩或更换变质的溶液，维持电池的正常工作。 （2）我国自行研制的“神舟”飞船使用了镍镉蓄电池组，其充放电时发生的反应为： 其电池装置如图所示，将Cd（OH）2与Ni（OH）2分别固定于两电极处，阴离子交换膜两侧均注入KOH溶液并密封。 ①下列对于该镍镉电池的分析中，正确的是 　 　 。 A.图示中的电池应先充电后，再使用 B.充电时，OH﹣从镍电极区迁移进入镉电极区 C.放电时，镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极 D.充电或放电一段时间后，两电极区溶液中KOH的物质的量均不会发生变化 ②镍镉电池在充电时，镉电极上发生的电极反应为 　 ；当Cd（OH）2和Ni（OH）2耗尽后仍继续充电，则会在电极发生副反应而造成安全隐患，称为电池过充电。此时镉电极上将生成气体 　 （填化学式）：镍电极上则会发生反应 　 　 （填电极反应式）而产生O2。 24．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题： （1）高铁电池的负极材料是 　 　 ，放电时负极的电极反应式为 　 。 （2）放电时，正极发生 　　 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 　 　 。放电时，　 　 （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。 以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图： （3）M口通入的气体是 　 （填化学式）。 （4）外电路中电流的流向是 　 　 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。 （5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol•L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 　 　 。 25．Ⅰ.某小组同学设想利用燃料电池和电解池组合，设计一种制备硫酸和氨的装置，相关的物质及工作原理示意图如图。a、b、c、d均为惰性电极，电解池中d上有可催化N2放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许O2﹣在其中迁移。 （1）燃料电池制备硫酸。 ①a为 　 　 （填“正极”或“负极”），电极反应式为 　 　 。 ②H+的迁移方向为 　 　 （填“a→b”或“b→a”）。 ③电池总反应的化学方程式为 　 。 （2）电解池制备氨。下列关于电解过程的说法正确的是 　 　 。 A.d上，N2被还原 B.c的电极反应：2O2﹣﹣4e﹣＝O2↑ C.固体氧化物中O2﹣的迁移方向为d→c （3）燃料电池中每消耗48gSO2，在电解池中，理论上产生的NH3在标准状况下的体积为 　 　 L。 Ⅱ.微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如图： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 。（填写“从A到B”或“从B到A”） （2）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　 　 （填写“增大”、“减小”或“不变”），结合化学用语说明原因 　 　 。 （3）A电极附近甲醇发生的电极反应式为 　 。 26．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。已知某种利用微生物的甲醇燃料电池中，电解质溶液为酸性，如图： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 　 （填“从A到B”或“从B到A”）。 （2）电池工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　 　 （填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。 （3）A电极附近甲醇发生的电极反应式为 　 　 。 27．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。 （1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 　　 极，Pt（b）电极反应式为 　 　 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 　　 mol。 （2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式：　 　 ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 　 　 （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。 （3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式：　 ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 　 　 L。 （4） 以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 　 　 kW•h•kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 实验活动 简单的电镀实验与制作简单的燃料电池 内 容 导 航 题型1 电镀实验 题型2 燃料电池 考 点 演 练 题型1 电镀实验 解｜题｜知｜识 1．电镀概念：应用电解原理在金属表面镀一层其他金属或合金的装置。 2．电极材料： ①镀层金属接电源正极作阳极，待镀金属接电源负极作阴极 ②电镀液必须含有镀层金属离子 【典例1】利用图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol•L﹣1CuSO4+少量H2SO4 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有Fe2+ ② 0.1mol•L﹣1CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu C．随阴极析出铜，推测②中溶液c（Cu2+）减小，平衡逆向移动 D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解答】解：A．随着反应的进行，一段时间后溶液中的c（H+）减小，同时阴极发生电极反应：Cu2++2e﹣＝Cu，生成的铜覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了H+与铁的接触，故气体减少，故A正确； B．因为溶液中有氢离子和铜离子，铁制镀件与其接触，铁可能与氢离子和铜离子发生氧化还原反应生成Fe2+，故B正确； C．根据平衡移动原理，当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：Cu2++2e﹣＝Cu，阳极电极反应：Cu﹣2e﹣＝Cu2+，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液c（Cu2+）不变，故C错误； D．②中Cu2+与NH3•H2O反应生成，使得c（Cu2+）比①溶液中c（Cu2+）小，Cu缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 【变式1】当在铜片上镀银时，下列说法正确的是（　　） A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e﹣＝Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【答案】C 【解答】解：A．Cu作阴极，铜片应接在电池的负极上，故A错误； B．Cu上发生反应，Ag++e﹣＝Ag，应用AgNO3溶液作电解液，故B错误； C．Cu上Ag+得电子，反应为Ag++e﹣＝Ag，故C正确； D．银作阳极，发生反应Ag﹣e﹣＝Ag+，表面无气体生成，故D错误； 故选：C。 【变式2】若在铜片上镀银，下列叙述错误的是（　　） ①将铜片接在电源的正极； ②在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag； ③在银片上发生的反应是4OH﹣+4e﹣＝O2↑+2H2O； ④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 【答案】C 【解答】解：①由分析知，将铜片接在电源的负极，故①错误； ②由分析知，在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag，故②正确； ③由分析知，在银片上发生的反应是Ag﹣e﹣＝Ag+，故③错误； ④由分析知，用AgNO3作电解质溶液，故④正确； 综上所述，①③错误，故C正确； 故选：C。 【变式3】下列说法中错误的是（　　） A．马口铁（薄钢板表面镀上一层锡）破损后更易发生腐蚀 B．生铁（铁碳合金）制作的铁锅不易生锈 C．粗铜电解精炼时以精铜作阴极 D．电解法是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法 【答案】B 【解答】解：A．马口铁表面镀锡，破损后，在潮湿的空气中形成原电池，铁比锡活泼，铁作负极，更易被腐蚀，故A正确； B．生铁中含有碳，在潮湿的空气中形成原电池，铁作负极，更易被腐蚀，故B错误； C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，故C正确； D．钠、钙、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法，故D正确； 故选：B。 题型2 燃料电池 解｜题｜知｜识 1．燃料电池概念：是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 2．常见燃料电池及电极反应式 （1）氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液（或H2SO4溶液） 特点：用于航天飞机、牵引车等 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2﹣4e﹣＝4H+ 2H2+4OH﹣﹣4e﹣＝4H2O 正极反应式 O2+4e﹣+4H+＝2H2O O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣ 电池总反应式 2H2+O2＝2H2O （2）甲烷等其他燃料电池。 （1）酸性介质（如H2SO4） 负极：；CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+ 正极：2O2+8e﹣+8H+＝4H2O； 总反应式：CH4+2O2＝CO2+2H2O。 （2）碱性介质（如KOH） 负极：CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O； 正极：2O2+8e﹣+4H2O＝8OH﹣； 总反应式：CH4+2O2+2OH﹣3H2O 【典例1】同学们按图1→图2的顺序制作氢氧燃料电池，撤去电源后立即连接电流计。下列说法与实验事实不相符的是（　　） 已知：紫甘蓝汁遇强碱变黄，遇强酸变红。 A．图1：石墨2为阴极 B．图1：石墨1电极附近溶液变红 C．图2：石墨1的电极反应为： D．图2：一段时间后U型管中的液体恢复紫色 【答案】C 【解答】解：A．电解硫酸钠溶液等效于电解水时，石墨2与电源的负极相连，属于阴极，故A正确； B．石墨1是阳极，氢氧根离子失电子得到氧气并生成氢离子，溶液呈酸性，紫甘蓝汁遇强酸变红，故B正确； C．图2中石墨1为燃料电池正极，O2得电子结合水生成OH﹣，在酸性环境下生成水，极反应为：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，故C错误； D．图2的燃料电池反应中，正极（石墨1）：O2+4e﹣+4H+＝2H2O，消耗氢离子；负极（石墨2）：2H2﹣4e﹣+4OH﹣＝ 4H2O，消耗氢氧根离子；一段时间后，溶液呈中性，U型管中的液体恢复紫色，故D正确； 故选：C。 【变式1】甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 【答案】B 【解答】解：A．根据分析，通入CH4的a极为负极，故A错误； B．原电池工作时，阳离子从负极经溶液流向正极，则阳离子K+从a极（负极）经溶液流向b极（正极），故B正确； C．工作时，b电极的电极反应式为O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，生成氢氧根离子，b极附近溶液的碱性增强，pH会增大，故C错误； D．a极为负极，在氢氧化钾溶液中，甲烷发生失电子的氧化反应、被氧化成，电极反应为CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O，故D错误； 故选：B。 【变式2】研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．加入HNO3加快正极反应速率 B．电池工作时正极区溶液的pH降低 C．1mol CH3CH2OH被完全氧化时有3mol O2被还原 D．负极反应为 【答案】B 【解答】解：A．由分析可知，硝酸在正极起催化作用，加入硝酸可加快正极反应速率，故A正确； B．正极区硝酸被还原为一氧化氮，反应为4H++3e﹣＝NO↑+2H2O，该反应消耗H+，而且总反应中也消耗氢离子，所以H+浓度降低，pH升高，故B错误； C．1 mol 乙醇失去12 mol 电子（由负极反应可知），1 mol O2 得4 mol 电子，根据电子守恒，1mol CH3CH2OH被完全氧化时有3mol O2被还原，故C正确； D．负极乙醇氧化为CO2，酸性条件下电极反应为，故D正确； 故选：B。 【变式3】如图实验装置及试剂不能达到相应实验目的的是（　　） A．利用装置甲验证铁发生吸氧腐蚀 B．利用装置乙验证铁发生析氢腐蚀 C．利用装置丙在铜板上打上铁铆钉使铜板不易被腐蚀 D．利用装置乙制作简单的氢氧燃料电池 【答案】D 【解答】解：A．装置甲形成原电池反应，铁做负极，碳做正极，氧气得到电子发生还原反应，装置内气体压强减小，U型管左侧页面上升，右侧下降，利用装置甲验证铁发生吸氧腐蚀，故A正确； B．装置乙形成原电池反应，铁做负极，正极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，观察都有气体生成，利用装置乙验证铁发生析氢腐蚀，故B正确； C．铜板上打上铁铆钉，形成原电池反应时，铁做负极被腐蚀，铜族正极被保护，利用装置丙在铜板上打上铁铆钉使铜板不易被腐蚀，故C正确； D．制作简单氢氧燃料电池应选用硫酸钠等溶液作电解液，选择NaCl溶液电解时阳极得到Cl2，阴极上生成的是氢气，不能形成氢氧原电池原理，故D错误； 故选：D。 过 关 验 收 1．若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是（　　） A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni﹣2e﹣＝Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 【答案】B 【解答】解：A．由分析可知，电镀液应该用NiSO4溶液，而不能用FeSO4溶液，故A错误； B．由分析可知，铁制品应与电源的负极相连作阴极，故B正确； C．由分析可知，阴极的电极反应为：Ni2++2e﹣＝Ni，故C错误； D．由分析可知，阴极反应为：Ni2++2e﹣＝Ni，阳极反应为：Ni﹣2e﹣＝Ni2+，根据电子守恒可知，电镀过程中电镀液中溶质的浓度基本不变，故D错误； 故选：B。 2．铁制品镀铜的电镀装置如图所示，下列说法中不正确的是（　　） 资料：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解答】解：A．铜片做阳极被腐蚀，做阳极，连接电源正极，故A正确； B．电镀过程中阴离子往阳极移动，向阳极移动，故B正确； C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）不变，故C错误； D．加入氨水后可发生反应Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+，使铜缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 3．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 Ⅰ 0.1mol/LCuSO4 +少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+。 Ⅱ 0.1mol/LCuSO4 +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素。 已知：①Cu2+在氨水中存在如下平衡：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+。 ②当Cu2+放电的速率缓慢且平稳时，有利于得到致密、细腻的镀层。 下列说法不正确的是（　　） A．Ⅰ中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu B．Ⅰ中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 C．Ⅱ中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比Ⅰ中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 D．随阴极析出Cu，推测Ⅱ中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 【答案】D 【解答】解：A．I中检测到Fe2+，说明Fe发生氧化反应生成Fe2+，根据实验I知，Fe能置换出H2、Cu，所以可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，故A正确； B．I中阴极表面产生无色气体，说明有H2生成，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少，说明有Cu生成，经检验，电解液中有Fe2+，则发生的离子反应有Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，溶液中c（H+）减小，生成氢气的速率减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触，反应物面积减小，反应速率也减小，故B正确； C．II中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，所以反应速率小于I，Cu缓慢析出，镀层更致密，故C正确； D．II阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体，说明阴极上Cu2+得电子生成Cu，经检验，电解液中无Fe元素，说明Fe不发生反应，阳极上Cu失电子生成Cu2+，溶液中c（Cu2+）不变，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡不移动，故D错误； 故选：D。 4．氨燃料电池是当前科研的一个热点，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电子由b极经导线流向a极 B．a极的电极反应为 C．当有1mol N2生成时，消耗标准状况下O2的体积为33.6L D．Na+移向b极，且b极附近溶液碱性减弱 【答案】C 【解答】解：A．由分析可知a是负极，b是正极，则电子由a极经导线流向b极，故A错误； B．氨气在负极失去电子生成氮气和水，电解质为氢氧化钠，则负极反应式为，故B错误； C．碱性条件下，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：，当有1mol N2生成时，转移6mol电子，正极消耗1.5mol O2，标准状况下体积为：1.5mol×22.4L/mol＝33.6L，故C正确； D．原电池工作时，阳离子向正极移动，则钠离子向正极B移动，B电极生成氢氧根离子，故碱性增强，故D错误； 故选：C。 5．科学家开发了一种可植入体内的燃料电池，血糖（葡萄糖）过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平。电池工作时的原理如图所示（G―CHO代表葡萄糖）。 下列说法不正确的是（　　） A．该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作 B．工作时，电极Ⅰ附近pH下降 C．工作时，电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为G—CHO+H2O﹣2e﹣═G—COOH+2H+ 【答案】B 【解答】解：A．根据题干信息，血糖（葡萄糖）过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平，说明该燃料电池是否工作与血糖的高低有关，血糖正常时电池不工作，故A正确； B．工作时，电极I为正极，氧气发生还原反应生成水，电极反应式：，电极Ⅰ附近pH升高，故B错误； C．原电池中电子从负极流入正极，故外电路中电子流向：电极Ⅱ→传感器→电极Ⅰ，故C正确； D．工作时，电极Ⅱ电极反应式为G—CHO+H2O﹣2e﹣＝G—COOH+2H+，故D正确； 故选：B。 6．以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．b电极为负极，发生氧化反应 B．a电极发生的反应为N2+8H++6e﹣＝2 C．A溶液中所含溶质为NH4Cl D．当反应消耗0.5mol N2时，则标况下消耗的H2为67.2L 【答案】D 【解答】解：A．通入氢气一端b电极为负极，发生氧化反应，故A正确； B．通入氮气一端a电极为正极，发生还原反应，电解质溶液为酸性，正极反应为，故B正确； C．氮气在正极反应与溶液中稀盐酸生成NH4Cl，则A溶液中所含溶质为NH4Cl，故C正确； D．当反应消耗0.5mol N2时，转移3mol电子，负极消耗氢气1.5mol，标况下体积33.6L，故D错误； 故选：D。 7．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从b极经溶液流向a极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会增大 D．a极的电极反应为CH4+6OH﹣﹣8e﹣═5H2O 【答案】C 【解答】解：A．由分析可知，a极通入CH4作燃料，则a为负极，故A错误； B．在原电池中，阳离子向正极移动，则K+从a极经溶液流向b极，故B错误； C．电池工作时，b极发生的反应为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，则一段时间后，b极附近的pH会增大，故C正确； D．a极为负极，CH4失电子、在氢氧根参与下生成碳酸根，电极反应为CH4﹣8e﹣+10OH﹣7H2O，故D错误； 故选：C。 8．某科研机构研发的NO﹣空气酸性燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是（　　） A．通入氧气的一极为正极 B．负极的电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O═4H+ C．若外电路中转移3mol电子，理论上左侧电极附近溶液增重30g D．该装置在将化学能转化为电能的同时，还有利于环保并制硝酸 【答案】C 【解答】解：A.左侧电极通入NO，为负极，右侧电极通入O2，为正极，故A正确； B.左侧电极通入NO、生成HNO3，发生氧化反应，为负极，电极反应为：NO﹣3e﹣+2H2O4H+，故B正确； C.左侧电极通入NO、生成HNO3，发生氧化反应，为负极，电极反应为：NO﹣3e﹣+2H2O4H+，外电路中转移3mol电子，理论上左侧电极附近溶液增重1mol NO，质量为30g，但是氢离子通过质子交换膜从左侧电极区移向右侧电极区，左侧质量增加30g﹣3g＝27g，故C错误； D.该原电池装置将化学能转化为电能，NO被转化为硝酸，所以有利于环保，故D正确； 故选：C。 9．如图是一种熔融碳酸盐燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是（　　） A．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH﹣﹣2e﹣═2H2O C．电池工作时，向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e﹣═2 【答案】D 【解答】解：A．碳元素化合价由﹣4价到+2价，升高6价，则每消耗1molCH4共转移6mol电子，故A错误； B．A为负极，负极上H2失电子与碳酸根离子反应生成水和二氧化碳，其电极反应式为：H22e﹣═H2O+CO2，故B错误； C．原电池中阴离子向负极移动，A为负极，所以向电极A移动，故C错误； D．通入氧气的一极为正极，则B为正极，电极B上氧气得电子发生还原反应：O2+2CO2+4e﹣＝2，故D正确； 故选：D。 10．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是（　　） A．a极为正极 B．K+从b极经溶液流向a极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为CH4+10OH﹣﹣8e﹣═7H2O 【答案】D 【解答】解：A．燃料电池中，燃料发生氧化反应，即通入甲烷的a电极为负极，故A错误； B．甲烷碱性燃料电池中，a电极为负极、b为正极，K+从a极经溶液流向b极，故B错误； C．b电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣，b极附近碱性增强、pH增大，故C错误； D．a电极为负极，负极反应式为CH4+10OH﹣﹣8e﹣═7H2O，故D正确； 故选：D。 11．某科研机构研发的NO﹣空气燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是（　　） A．采用多孔电极有利于增大接触面积和加快气体吸附速度 B．放电过程中负极的电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O═HNO3+3H+ C．H+向右侧多孔石墨棒移动 D．若产生1molHNO3，则通入的O2的体积应大于16.8L（标准状况） 【答案】B 【解答】解：A.采用多孔电极，能增大接触面积、加快气体吸附速度，从而加快反应速率，故A正确； B.硝酸是强酸，可以拆，电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，故B错误； C.H+通过质子交换膜从左侧电极区移向右侧电极区，故C正确； D.根据原电池总反应4NO+3O2+2H2O＝4HNO3可知，若产生1molHNO3，应消耗0.75mol氧气，但根据图示可知，通入的氧气未能完全消耗，则通入的O2的物质的量应大于0.75mol，体积应大于16.8L（标准状况），故D正确； 故选：B。 12．如图是某种氢燃料电池原理图。下列说法不正确的是（　　） A．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 B．电池总反应为2H2+O2═2H2O C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 D．正极反应式为H2﹣2e﹣═2H+ 【答案】D 【解答】解：A．氢气和氧气反应生成水，对环境无污染，因此氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故A正确； B．燃料电池相当燃料燃烧，即总反应为2H2+O2＝2H2O，故B正确； C．燃料电池的能量转化率理论上高达85%～90%，远高于普通燃烧过程，故C正确； D．正极反应应是得电子，化合价降低，电极反应式为O2+4H++4e﹣＝2H2O，故D错误； 故选：D。 13．氢氧燃料电池具有转化效率高、质量比能量高等优势。 Ⅰ．某同学利用如图所示装置制作简单的燃料电池。 （1）闭合K1，断开K2。 ①电极a的电极反应式是　 　 。 ②一段时间后，电极b附近的现象是　 　 。 （2）一段时间后断开K1，闭合K2。形成了燃料电池的证据是　 　 。 Ⅱ．燃料电池与电解池组合的新工艺，可实现制备氯气和烧碱的同时使高能耗的氯碱工业节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如图所示。 （3）电解池中总反应的离子方程式是　 　 。 （4）下列说法正确的是　　 。 a．电解池中Na+移向A极，燃料电池中Na+移向C极 b．两池中的离子交换膜均是阳离子交换膜 c．比较x%和y%的值：x%＞y% （5）燃料电池中C、D两极通常采用多孔催化电极，其目的是　 　 。 （6）燃料电池中电解质吸收空气中的CO2发生反应，会堵塞多孔催化电极的空隙和通路。请结合化学用语解释其原因　 　 。 【答案】（1）；有气泡产生，溶液变红； （2）电流表指针发生偏转； （3）； （4）b； （5）增大电极与气体（H2、空气）的接触面积，加快反应速率，使气体更易扩散到电极表面，提高反应效率； （6）燃料电池中的电解质为NaOH溶液，吸收CO2可能发生反应NaOH+CO2＝NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度较小，会在多孔电极的空隙中析出固体，堵塞空隙与通路。 【解答】解：（1）闭合K1，断开K2时形成电解池，即为惰性电极电解滴有酚酞的硫酸钠溶液，a为阳极，电极反应式为；b为阴极，电极反应式为，溶液呈碱性，遇酚酞变红；则一段时间后，电极b附近的现象是有气泡产生，溶液变红， 故答案为：；有气泡产生，溶液变红； （2）一段时间后断开K1，闭合K2，因为a极生成了氧气，b极生成了氢气，则形成了燃料电池的证据是电流表指针发生偏转 故答案为：电流表指针发生偏转； （3）结合题意可知，左池为电解饱和食盐水制取氯气和氢氧化钠，同时生成氢气，离子方程式为， 故答案为：； （4）a．电解池中产生氯气的电极为阳极，则A极为阳极，B为阴极，C为负极，D为正极；电解池中阳离子移向阴极（B极），原电池中阳离子移向正极（D极），故a错误； b．电解池中，Na+移向阴极（B极）与OH﹣结合为NaOH，离子交换膜为阳离子交换膜；燃料电池中，Na+移向正极（D极），离子交换膜也为阳离子交换膜，两池中的离子交换膜均是阳离子交换膜，故b正确； c．电解池中，B极生成OH﹣，Na+移入使NaOH浓度增大（x%＜进入燃料电池的NaOH的百分含量）；燃料电池中，D极生成OH⁻，Na+移入使NaOH浓度进一步增大（y%＞进入燃料电池的NaOH的百分含量），因此x%＜y%，故c错误； 故答案为：b； （5）采用多孔催化电极可以增大电极与气体（H2、空气）的接触面积，加快反应速率，使气体更易扩散到电极表面，提高反应效率， 故答案为：增大电极与气体（H2、空气）的接触面积，加快反应速率，使气体更易扩散到电极表面，提高反应效率； （6）燃料电池中的电解质为NaOH溶液，吸收CO2可能发生反应NaOH+CO2＝NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度较小，会在多孔电极的空隙中析出固体，堵塞空隙与通路， 故答案为：燃料电池中的电解质为NaOH溶液，吸收CO2可能发生反应NaOH+CO2＝NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度较小，会在多孔电极的空隙中析出固体，堵塞空隙与通路。 14．以二甲醚（CH3OCH3）﹣空气碱性燃料电池为电源进行如下实验，装置如图所示。用装置C精炼粗铜。已知：二甲醚﹣空气碱性燃料电池的总反应为CH3OCH3+3O2+4KOH＝2K2CO3+5H2O。 回答下列问题： （1）装置A为 　 　 （填“原电池”或“电解池”），X极的电极名称为 　 　 （填“正极”、“负极”、“阴极”、“阳极”，下同），b极名称为 　 　 。 （2）b极附近可能的现象是 　 　 。 （3）a极上发生 　　 （填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为 　 　 。 （4）若装置A中消耗标准状况下22.4LO2，则理论上装置C中可得纯铜的质量为 　　 g。 【答案】（1）原电池；负极；阴极； （2）有气泡产生，溶液变红色； （3）氧化；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑； （4）128。 【解答】解：（1）根据分析可知，装置A为原电池；X极的电极名称为负极，b极名称为阴极， 故答案为：原电池；负极；阴极； （2）电解氯化钠溶液会产生氢氧化钠、氢气和氯气，氢氧化钠使酚酞溶液变红，产生的气体会产生气泡，所以b极附近可能的现象是：有气泡产生，溶液变红色， 故答案为：气泡产生，溶液变红色； （3）a为阳极，发生氧化反应，其电极反应式为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑， 故答案为：氧化；2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑； （4）标准状况下22.4L氧气的物质的量为1mol，，则转移4mol电子，装置C中d极反应式为Cu2++2e﹣＝Cu，得到4mol电子产生的铜单质的质量为2mol×64g/mol＝128g， 故答案为：128。 15．将氢氧燃料电池应用于氯碱工业，其装置示意图如下： （1）a为　 　 极。 （2）b极的电极反应式为：　 。 （3）b极附近pH　 　 （填“增大”、“不变”、“减小”）。 （4）气体X是　 。 （5）写出氯碱工业原理总反应的离子方程式：　 。 （6）较浓NaOH溶液从d口导出，结合化学用语解释NaOH在此区域生成的原因　 　 。 【答案】（1）负； （2）O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣； （3）增大； （4）Cl2； （5）2Cl﹣+2H2OCl2↑+H2↑+2OH﹣； （6）c与燃料电池正极相连，作阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，d与电源负极相连，作阴极，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，电解质中的Na+由阳极区进入阴极区，故较浓NaOH溶液从d口导出。 【解答】解：（1）由分析可知，a为负极， 故答案为：负； （2）b极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣， 故答案为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣； （3）b极的电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，故b极附近碱性增强，pH增大， 故答案为：增大； （4）c与燃料电池正极相连，作阳极失去电子，由离子的放电顺序可知氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，气体X是Cl2， 故答案为：Cl2； （5）氯碱工业原理总反应的离子方程式为：2Cl﹣+2H2OCl2↑+H2↑+2OH﹣， 故答案为：2Cl﹣+2H2OCl2↑+H2↑+2OH﹣； （6）c与燃料电池正极相连，作阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，d与电源负极相连，作阴极，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，电解质中的Na+由阳极区进入阴极区，故较浓NaOH溶液从d口导出， 故答案为：c与燃料电池正极相连，作阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，d与电源负极相连，作阴极，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，电解质中的Na+由阳极区进入阴极区，故较浓NaOH溶液从d口导出。 16．微生物燃料电池可有效处理各个领域的污废水，并实现污废水中有机污染物高效转化为清洁电力，其原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a为电池的负极 B．电极电势：a＞b C．a极电极反应为HCOO﹣﹣2e﹣＝CO2↑+H+ D．每处理45gHCOO﹣，则消耗O2的体积为11.2 L 【答案】AC 【解答】解：A．燃料电池中，氧气得电子被还原的电极为正极，有机物失电子被氧化的电极为负极，故A正确； B．电流由电势高向电势低的方向流动，故正极电势＞负极电势，即电极电势a＜b，故B错误； C．HCOO﹣中C的化合价为+2，失2个电子生成CO2，同时生成H+，故a极电极反应为：，故C正确； D．每处理45 gHCOO﹣，转移2 mol电子，消耗0.5 mol O2，则标准状况下为11.2 L，题中没有指明气体所处条件，无法计算体积，故D错误； 故选：AC。 17．以熔融碳酸盐燃料电池为电源模拟在塑料制品上镀镍的装置如图所示。 已知：①电镀液的配方：NiSO4、NiCl2、H3BO3、Na2SO4 ②催化重整反应：CH4+H2OCO+3H2 下列说法错误的是（　　） A．电镀时电极a与电极d相连 B．电镀液中Na2SO4的作用是为了增强溶液的导电能力 C．电极a上H2发生的电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O D．当电极d上析出11.8g镍，理论上电极a上消耗CO的体积为2.24L（标准状况） 【答案】CD 【解答】解：A．电极a通入CO和H2，生成产物是CO2和H2O，C和H元素均失去电子，所以电极a是电池的负极，应该与电电解池的阴极相连，电极d是镀件，作阴极，故A正确； B．电镀液中Na2SO4中的钠离子和硫酸根离子均不参与电极反应，所以作用是为了增强溶液的导电能力，故B正确； C．根据题意，左图电解质中没有氢氧根离子，所以负极H2发生的电极反应式为：，故C错误； D．电极d析出11.8g镍的电极反应式为：Ni2++2e﹣＝Ni，生成的，则转移电子为0.4mol，根据电极a上的反应式：，氢气和一氧化碳一共转移电子0.4mol，则消耗CO的量为0.05mol，标准状况下，一氧化碳体积为1.12L，故D错误； 故选：CD。 18．利用氢气燃料电池电解CuSO4溶液、MgCl2溶液，装置如图所示： 下列说法错误的是（　　） A．甲池是将化学能转化为电能的装置，乙、丙池是将电能转化为化学能的装置 B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO能使CuSO4溶液恢复到原浓度 C．丙池的Pt（II）电极发生的电极反应为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ D．甲池中消耗280mLO2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体 【答案】CD 【解答】解：A．由分析可知，甲池为原电池，是将化学能转化为电能的装置，乙和丙池为电解池，是将电能转化为化学能的装置，故A正确； B．乙池总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，逸出O2和析出Cu，根据恢复原则可知，加入一定量的CuO能使CuSO4溶液恢复到原浓度，故B正确； C．丙池为电解池，Pt（I）为阳极、Pt（II）为阴极，阳极反应为2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，阴极反应式2H2O+2e﹣+Mg2+＝Mg（OH）2↓+H2↑，故C错误； D．O2的状况没有给出，不能计算氧气的物质的量，则无法判断丙池中产生沉淀的质量，故D错误； 故选：CD。 19．一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（　　） A．b电极是负极 B．a电极的电极反应式：N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2↑+4H2O C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极 D．电池工作时，K+从正极移向负极 【答案】BC 【解答】解：A．b极为电池的正极，得电子，发生还原反应，故A错误； B．a极上，N2H4失电子，与电解质溶液中的氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式：N2H4+4OH﹣﹣4e﹣＝N2↑+4H2O，故B正确； C．放电时，电流从b极经过负载流向a极，故C正确； D．电池工作时，K+从负极移向正极，故D错误； 故选：BC。 20．微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种乙醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 　 。（填写“从A到B”或“从B到A”） （2）A电极附近乙醇发生的电极反应式为 　 。 （3）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　　 （填写“增大”、“减小”或“不变”），结合化学用语说明原因 　 　 。 【答案】（1）从A到B； （2）C2H5OH﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+； （3）不变；B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变。 【解答】解：（1）通入燃料的A是负极，通入氧气的B是正极，该电池外电路电子的流动方向为从A到B， 故答案为：从A到B； （2）A电极乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为C2H5OH﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+， 故答案为：C2H5OH﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+； （3）B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将不变， 故答案为：不变；B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变。 21．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，天然气的主要成分为甲烷。 （1）甲烷在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图为　　 （填序号）。 （2）甲烷可直接应用于燃料电池，其工作原理如图所示。 ①电子从　　 极流出（填“a”或“b”）。 ②负极反应式是　 　 。 ③电解质溶液体积变化忽略不计，则c（OH﹣）　　 （填“不变”或“增大”或“减小”）。 （3）甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，其反应为：CH4（g）+2H2O（g）⇌4H2（g）+CO2（g）。 已知：ⅰ．该反应为吸热反应； ⅱ．断裂1mol化学键所吸收的能量如表： 化学键 C—H O—H H—H C＝O 吸收能量kJ a b c d ①当反应消耗1mol CH4时，吸收的能量为　 　 kJ（用字母表示）。 ②一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CH4（g）和2mol H2O（g），反应过程中测得CH4的物质的量与反应时间的关系如表。 时间/s 1 2 3 4 5 n（CH4）/mol 0.9 0.82 0.76 0.72 0.70 ⅰ．0～5s时间段内平均反应速率v（CH4）＝　 　 mol•L﹣1•s﹣1。 ⅱ．下列说法中能充分说明该反应已达化学平衡状态的是　 　 （填序号）。 a．CH4浓度不再变化 b．生成0.1mol CO2同时消耗0.2mol H2O c．混合气体的平均摩尔质量不变 d．混合气体的密度不变 【答案】（1）A； （2）①a； ②； ③减小； （3）①（4a+4b）﹣（4c+2d）； ②ⅰ．0.03； ⅱ．ac 【解答】解：（1）甲烷在空气中燃烧是放热反应，故其能量变化示意图为A， 故答案为：A； （2）①甲烷氧气燃料电池中甲烷失去电子发生氧化反应，甲烷做负极，氧气得到电子做正极，电子由负极流出，流入正极，故电子从a极流出， 故答案为：a； ②甲烷失去电子发生氧化反应，甲烷做负极，电极反应式为， 故答案为： ③负极电极反应：，正极电极反应，反应消耗OH⁻，故c（OH﹣）减小， 故答案为：减小 （3）①结合题意当1mol CH4参与反应时吸收的能量＝应物总键能﹣生成物总键能＝4a+4b﹣2d﹣4c＝（4a+4b）﹣（4c+2d）kJ， 故答案为：（4a+4b）﹣（4c+2d）； ②ⅰ．0～5s时间段内平均反应速率v（CH4）， 故答案为：0.03； ⅱ．a．CH4浓度不再变化，说明正、逆反应速率相等，反应平衡，故a正确； b．生成0.1mol CO2同时消耗0.2mol H2O，都是正反应，不能证明正、逆反应速率相等，反应不平衡，故b错误； c．根据质量守恒可知，容器中气体的总质量不变，正反应是气体体积增加的反应，混合气体的平均摩尔质量不变，能证明反应达到平衡，故c正确； d．容器中气体的总质量不变，恒容密闭容器，混合气体的密度恒为定值，混合气体的密度不变，不能证明反应达到平衡，故d错误； 故答案为：ac。 22．利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示： 回答下列问题： （1）a极为 　　 极，a极电极反应式为 　 　 。a极每产生44gCO2气体，外电路转移电子的物质的量为 　　 mol。 （2）Y室中石墨电极为 　　 极，该极电极反应式为 　 。 （3）A膜、B膜和C膜中属于阳离子交换膜的是 　 　 （填“A”“B”或“C”）。从 　 　 （填“原料室”“产品室”“X室”或“Y室”，下同）移到 　 　 。 （4）a极上消耗2.24L（标准状况下）甲烷，阳极室Ca2+减少 　　 mol。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）CH4燃料电池工作时，CH4在a电极失电子生成CO2气体，作负极，负极反应式CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O，n（e﹣）＝8n（CO2）＝88mol， 故答案为：负；CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O；8； （2）Y室中石墨电极与原电池负极相接、为阴极，阴极上水得电子生成氢气，阴极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣， 故答案为：阴；2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣； （3）电解池工作时阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，且实验目的是制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，则电解池工作时，Ca2+通过A膜进入产品室，原料室中H2通过B膜进入产品室，进而形成Ca（H2PO4）2，原料室中Na+通过C膜进入Y室生成NaOH，即A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜， 故答案为：AC；原料室；产品室； （4）负极反应式为CH4﹣8e﹣+4O2﹣＝CO2+2H2O，电路中转移电子n（e﹣）＝8n（CH4）＝80.8mol，钙离子带两个单位负电荷，则阳极室Ca2+减少0.4mol， 故答案为：0.4。 23．请回答下列问题： （1）如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。 ①电池的正极是 　　 （填“a”或“b”），该电极上发生的电极反应是 　 　 。 ②电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被反应物气体带出，在出口加装冷凝器可以将水回收。冷凝器应装在出口 　　 （填“c”或“d”）处。 ③电池工作时，电解质溶液会因稀释及吸收CO2而变质，此时电解质溶液的pH将 　 　 （填“升高”或“降低”）。通过循环泵可及时浓缩或更换变质的溶液，维持电池的正常工作。 （2）我国自行研制的“神舟”飞船使用了镍镉蓄电池组，其充放电时发生的反应为： 其电池装置如图所示，将Cd（OH）2与Ni（OH）2分别固定于两电极处，阴离子交换膜两侧均注入KOH溶液并密封。 ①下列对于该镍镉电池的分析中，正确的是 　 　 。 A.图示中的电池应先充电后，再使用 B.充电时，OH﹣从镍电极区迁移进入镉电极区 C.放电时，镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极 D.充电或放电一段时间后，两电极区溶液中KOH的物质的量均不会发生变化 ②镍镉电池在充电时，镉电极上发生的电极反应为 　 ；当Cd（OH）2和Ni（OH）2耗尽后仍继续充电，则会在电极发生副反应而造成安全隐患，称为电池过充电。此时镉电极上将生成气体 　 （填化学式）：镍电极上则会发生反应 　 　 （填电极反应式）而产生O2。 【答案】（1）①b；； ②c； ③降低； （2）①AD； ②Cd（OH）2+2e﹣＝Cd+2OH﹣；H2；4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O。 【解答】解：（1）①由分析可知，正极为通入氧气的一极，为b极；电极反应式为：， 故答案为：b；； ②由于电解质溶液是碱性溶液，负极的电极反应式为：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O，因此，在负极上生成H2O，冷凝器应装在出口c处， 故答案为：c； ③电解质溶液为KOH，吸收CO2后生成K2CO3，碱性减弱，pH降低， 故答案为：降低； （2）①A．电池组装时，Cd和Ni电极固定，Cd（OH）2和Ni（OH）2较多，所以开始应先充电，再使用，故A正确； B．根据方程时：可知，充电时，Cd电极为阴极，Ni电极为阳极，充电时氢氧根离子向阳极移动，即OH﹣向Ni电极移动，故B错误； C．根据方程式，放电时，Cd失去电子为负极，Ni为正极，故C错误； D．根据总方程式可知，该反应过程前后OH﹣物质的量不变，则充电或放电一段时间后，两电极区溶液中KOH的物质的量均未改变，故D正确； 故答案为：AD； ②充电时，镉电极发生还原反应，电极方程式为：Cd（OH）2+2e﹣＝Cd+2OH﹣；充电时，Cd电极为阴极，则电池过充电后，继续充电的电极反应为：H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，故生成的气体为H2；此时镍电极为阳极，电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O， 故答案为：Cd（OH）2+2e﹣＝Cd+2OH﹣；H2；4OH﹣﹣4e﹣＝O2↑+2H2O。 24．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。请回答下列问题： （1）高铁电池的负极材料是 　 　 ，放电时负极的电极反应式为 　 。 （2）放电时，正极发生 　　 （填“氧化”或“还原”）反应；正极的电极反应式为 　 　 。放电时，　 　 （填“正”或“负”）极附近溶液的碱性增强。 以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图： （3）M口通入的气体是 　 （填化学式）。 （4）外电路中电流的流向是 　 　 （填“由a极到b极”或“由b极到a极”）。 （5）若KOH转化为正盐，则消耗100mL2mol•L﹣1KOH溶液时，需要标准状况下CH4的体积是 　 　 。 【答案】（1）Zn；Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2； （2）还原；；正； （3）CH4； （4）由a极到b极； （5）2.24。 【解答】解：（1）根据高铁电池的总反应式，负极材料是Zn，失电子发生氧化反应，放电时负极的电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2， 故答案为：Zn；Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝Zn（OH）2； （2）放电时，正极发生还原反应；正极的电极反应式为；根据两极电极反应式，可知放电时，正极附近溶液的氢氧根浓度增大，碱性增强， 故答案为：还原；；正； （3）根据电解质溶液中离子移向，可知a为负极，M口通入CH4，b为正极，N口通入氧气， 故答案为：CH4； （4）外电路中电流的流向是正极流向负极，即由a极到b极， 故答案为：由a极到b极； （5）电池总反应为，可知消耗0.2mol KOH时，需要0.1mol CH4，标况下体积为2.24L， 故答案为：2.24。 25．Ⅰ.某小组同学设想利用燃料电池和电解池组合，设计一种制备硫酸和氨的装置，相关的物质及工作原理示意图如图。a、b、c、d均为惰性电极，电解池中d上有可催化N2放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许O2﹣在其中迁移。 （1）燃料电池制备硫酸。 ①a为 　 　 （填“正极”或“负极”），电极反应式为 　 　 。 ②H+的迁移方向为 　 　 （填“a→b”或“b→a”）。 ③电池总反应的化学方程式为 　 。 （2）电解池制备氨。下列关于电解过程的说法正确的是 　 　 。 A.d上，N2被还原 B.c的电极反应：2O2﹣﹣4e﹣＝O2↑ C.固体氧化物中O2﹣的迁移方向为d→c （3）燃料电池中每消耗48gSO2，在电解池中，理论上产生的NH3在标准状况下的体积为 　 　 L。 Ⅱ.微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如图： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 。（填写“从A到B”或“从B到A”） （2）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　 　 （填写“增大”、“减小”或“不变”），结合化学用语说明原因 　 　 。 （3）A电极附近甲醇发生的电极反应式为 　 。 【答案】Ⅰ.（1）①负极；SO2﹣2e﹣+2H2O＝4H+； ②a→b； ③2SO2+O2+2H2O═2H2SO4； （2）ABC； （3）11.2； Ⅱ.（1）从A到B； （2）不变；B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变； （3）CH3OH﹣6e﹣+H2O＝CO2+6H+。 【解答】解：Ⅰ.（1）①a为负极，电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O＝4H+， 故答案为：负极；SO2﹣2e﹣+2H2O＝4H+； ②H+的迁移方向为a（负极）→b（正极）， 故答案为：a→b； ③由两极反应可知，电池总反应的化学方程式为2SO2+O2+2H2O═2H2SO4， 故答案为：2SO2+O2+2H2O═2H2SO4； （2）A.d为阴极，N2被还原，故A正确； B.c为阳极，c的电极反应：2O2﹣﹣4e﹣＝O2↑，故B正确； C.固体氧化物中O2﹣的迁移方向为d（阴极）→c（阳极），故C正确； 故答案为：ABC； （3）左侧为负极，电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O＝4H+，消耗48gSO2转移电子2＝1.5mol，产生的NH3在标准状况下的体积为2×22.4L//mol＝11.2L， 故答案为：11.2； Ⅱ.（1）该电池外电路电子的流动方向为从A（负极）到B（正极）， 故答案为：从A到B； （2）工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将不变，原因是B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变， 故答案为：不变；B电极反应是O2+4e﹣+4H+＝2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变； （3）A极为负极，电极反应式为CH3OH﹣6e﹣+H2O＝CO2+6H+， 故答案为：CH3OH﹣6e﹣+H2O＝CO2+6H+。 26．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。已知某种利用微生物的甲醇燃料电池中，电解质溶液为酸性，如图： （1）该电池外电路电子的流动方向为 　 　 （填“从A到B”或“从B到A”）。 （2）电池工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 　 　 （填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。 （3）A电极附近甲醇发生的电极反应式为 　 　 。 【答案】（1）从A到B； （2）不变； （3）CH3OH+H2O﹣6e﹣═6H++CO2↑。 【解答】解：（1）该燃料电池中，甲醇失电子发生氧化反应，所以A是负极，B是正极，电子从负极A流向正极B， 故答案为：从A到B； （2）B电极反应是氧气得到电子生成氢氧根离子在酸性溶液中生成水，氢离子通过交换膜移向正极，氢离子物质的量不变，溶液体积变化忽略不计，溶液中氢离子浓度不变，故溶液pH不变， 故答案为：不变； （3）A电极上甲醇失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳，电极反应式为：CH3OH+H2O﹣6e﹣═6H++CO2↑， 故答案为：CH3OH+H2O﹣6e﹣═6H++CO2↑。 27．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。按要求回答下列问题。 （1）燃料电池有节能、超低污染、噪声低、使用寿命长等优点。某甲醇燃料电池工作原理如图1所示。Pt（a）电极是电池的 　　 极，Pt（b）电极反应式为 　 　 。如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为 　　 mol。 （2）某新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过。如图2所示，其中多孔电极不参与电极反应。写出该反应的负极反应式：　 　 ，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为 　 　 （1个电子的电量为1.6×10﹣19C，结果保留3位有效数字）。 （3）一氧化氮﹣空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图3所示，写出放电过程中负极的电极反应式：　 ，若过程中产生2mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为 　 　 L。 （4） 以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，电池的能量转换效率为86.4%，1mol甲烷燃烧释放的热量为890.3kJ，则该电池的比能量为 　 　 kW•h•kg﹣1[结果保留1位小数，比能量J]。 【答案】（1）负；；； （2）；2.89×105C； （3）NO﹣3e﹣+2H2O4H+；33.6； （4）13.4。 【解答】解：（1）Pt（a）电极通入甲醇，因此是电池的负极；Pt（b）电极是正极，发生还原反应，反应式为；负极反应式：，如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH的物质的量为mol， 故答案为：负；；； （2）原电池中负极发生氧化反应，由图知，燃料电池中的燃料为甲醇，在负极上反应失去电子转化为水和二氧化碳，由题知电解质中传递电流的离子为氧离子，因此可写出负极反应式为：；当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量为2.89×105C， 故答案为：；2.89×105C； （3）由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO﹣3e﹣+2H2O4H+，当过程中产生2mol HNO3时转移6mole﹣，而1mol O2参与反应转移4mol e﹣，故需要 1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L， 故答案为：NO﹣3e﹣+2H2O4H+；33.6； （4）甲烷燃料电池中，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，通入甲烷的电极为负极，水分子作用下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4﹣8e﹣+2H2O＝CO2+8H+，则由题意可知，电池的比能量为13.4 kW•h•kg﹣1， 故答案为：13.4。 学科网（北京）股份有限公司 $