燃料电池习题1

《燃料电池习题1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃料电池习题1（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第 1 页 共 6 页燃料电池所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为四步：写出燃烧反应正确的化学反应方程式；根据电解质溶液的酸碱性改写燃料电池总反应；写出正极的电极反应式；由燃料电池的总反应方程式减去正极的电极反应式得负极的电极反应式1、燃料电池总反应方程式的书写 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即 2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电

2、池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成 CO2 和 H2O，即 CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成 CO32-离子和 H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。 2、燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是 O2 得电子生成 O2-离子，故正极反应式的基础都是 O24e-=2O2-。正极产生 O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种

3、情况归纳如下。 电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸） 在酸性环境中，O 2-离子不能单独存在，可供 O2-离子结合的微粒有 H+离子和 H2O，O 2-离子优先结合 H+离子生成 H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为 O24H +4e-=2H2O。 电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液） 在中性或碱性环境中，O 2-离子也不能单独存在，O 2-离子只能结合 H2O 生成 OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为 O22H 2O +4e-=4OH-。 电解质为熔融的碳酸盐（如 LiCO3 和 Na2CO3 熔融盐混和物） 在熔融的碳酸盐环境中，O 2-离子

4、也不能单独存在， O2-离子可结合 CO2 生成 CO32-离子，则其正极反应式为 O22CO 2 +4e-=2CO32-。 电解质为固体电解质（如固体氧化锆氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许 O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为 O24e -=2O2-。 综上所述，燃料电池正极反应式本质都是 O24e -=2O2-，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。 3、燃料电池负极反应式的书写 燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式，要

5、想先写出负极反应式相当困难。一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 O2CH4H2SO4第 2 页 共 6 页总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程

6、式 负极反应 正极反应 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 O2O2O2O2O2O2O2CH4H2H2C2H6OC2H6OC2H4C2H4KOHH2SO4H2SO4H2SO4KOHKOHKOH第 3 页 共 6 页习题1一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇和氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(l)C.CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+6H+(aq)+6e- D.O2(g)+2H2O(l)+4e-=4OH-2

7、某固体酸燃料电池以 CaHSO4 固体为电解质传递H ， 其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O 22H 2O，下列有关说法正确的是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：O 22H 2O4e 4OH C.每转移 0.1 mol 电子，消耗 1.12 L 的 H2D.H 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极3以葡萄糖为燃料微生物燃料电池结构示意图如图示。关于该电池的叙述正确的是：A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：C 6H12O66H 2O24e 6CO 2 24HC放电过程中，H +从正极区向负极区迁移D每消耗 1mol 氧气，理论上能生成标准

8、状况下 CO2 22.4/6 L4熔融盐燃料电池因具有高效率而受重视。可用 Li2CO3和 Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2的混合气作为阴极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式。阳极反应式：2CO2CO 32 4CO 24e 阴极反应式：_。5肼（N 2H4）空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是 20%30%的 KOH 溶液。电池总反应为：N 2H4O 2N 22H 2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是（多选）A负极的电极反应式是：N 2H44OH 4e 4H 2ON 2B正极的电极反应式是：O 24H 4e 2H

9、 2OC溶液中阴离子向正极移动D溶液中阴离子物质的量基本不变6我国首创的以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源产生电流只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高 2050 倍试推测此种新型电池可能的基本结构及电极反应式：(1)_是负极，电极反应式为_(2)_是正极，电极反应式为_7某原电池中，电解质溶液为稀 H2SO4,分别向负极通入 CO(或 CH4、或 H2S),向正极通入 O2(或 Cl2),试完成下列问题：(1)当分别通入 CO 和 O2时：正极反应：_；负极反应：_；电池总反应：_；电解

10、质溶液 pH 的变化_(填“增大” “减小”或“不变” 下同) 第 4 页 共 6 页(2)当分别通入 CH4和 O2时：正极反应：_ _；负极反应： _；电池总反应：_ _；电解质溶液 pH 的变化：_(3)当分别通入 H2S 和 Cl2时：正极反应：_ _；负极反应：_ _；电池总反应：_； 电解质溶液 pH 的变化：_8某原电池中，电解质溶液为 KOH(aq)，分别向负极通入 C2H4、C 2H2或 Al(g)，分别向正极通入O2或 Cl2试完成下列问题：(1)当分别通入 C2H4和 O2时：正极反应：_ _；负极反应：_ _；电池总反应：_； 溶液 pH 的变化：_(2)当分别通入 C

11、2H2和 O2时：正极反应：_ _；负极反应：_ _；电池总反应：_； 溶液 pH 的变化：_(3)当分别通入 Al(g)和 Cl2时：正极反应：_ _；负极反应：_ _；电池总反应：_； 溶液 pH 的变化：_第 5 页 共 6 页1.C 2.D 3.B4O 2+2CO2+4 e = 2CO325AD 6(1)Al 4Al12e 4Al 3(2)石墨 3O212e 6H 2O12OH 7(1)O 24e 4H 2H 2O 2CO4e 2H 2O2CO 24H 2COO 22CO 2不变(2)2O 28e 8H 4H 2O CH 48e 2H 2OCO 28H CH 42O 2CO 22H 2O变大(3)Cl 22e 2Cl H 2S2e 2H SCl 2H 2S2Cl 2H 变小8(1)3O 212e 6H 2O12OH C 2H412e 16OH 2CO 32 10H 2OC 2H43O 24