(10分)設(shè)計(jì)出燃料電池使天然氣CH4氧化直接產(chǎn)生電流是對(duì)世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入天然氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子�；卮鹑缦聠栴}：

（1）這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：                                 ；(2分)

（2）負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：                                              ；(2分)

（3）固體電解質(zhì)里的O2－的移動(dòng)方向是：                                ；(2分)

（4）天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生          堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。(2分)

（5）若將此甲烷燃料電池設(shè)計(jì)成在25%的KOH溶液中的電極反應(yīng)，該電池的負(fù)極區(qū)域的堿性會(huì)__________(填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”)。(2分)

 

【答案】

（1）O2+4e-=2O2-（2分）    （2）CH4-8e-=CO2+2H2O（2分）

（3）正極流向負(fù)極（2分）  （4）碳（2分）     （5）減弱（2分）

【解析】（1）原電池中正極得到電子，所以氧氣在正極通入。又因?yàn)殡娊赓|(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子，所以正極電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-。

（2）負(fù)極失去電子，因此甲烷在負(fù)極通入，甲烷的氧化產(chǎn)物是CO2和水，所以電極反應(yīng)式為CH4-8e-=CO2+2H2O。

（3）原電池中，負(fù)極失去電子，所以陰離子流向負(fù)極。

（4）甲烷不完全反應(yīng)，可能產(chǎn)生碳單質(zhì)堵塞電極的氣體通道。

（5）如果電解質(zhì)是氫氧化鈉，則負(fù)極電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－＝2H2O，所以負(fù)極周圍溶液的堿性減弱。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2011?德州一模）已知：短周期元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大．
元素代號(hào) 相關(guān)信息
A A與C可形成A2C和A2C2兩種化合物
B B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物甲與其氣態(tài)氫化物乙反應(yīng)可生成鹽丙
C C的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的三倍
D D的單質(zhì)能與冷水劇烈反應(yīng)，得到強(qiáng)堿溶液
E 在第3周期元素中，E的簡(jiǎn)單離子半徑最小
（1）B、C、E三種元素組成的常見鹽的水溶液呈酸性，原因是
Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
（用離子方程式表示）．
（2）常溫下，若甲、丙兩溶液的pH均等于5，則由水電離出的c（H+）甲：c（H+）丙=
10-4：1
10-4：1
；
（3）鹽丙中含有的化學(xué)鍵是
離子鍵、共價(jià)鍵
離子鍵、共價(jià)鍵
．
（4）0.1mol D單質(zhì)和0.2mol E單質(zhì)組成的混合物投入到足量的A2C中，產(chǎn)生氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）是
4.48L
4.48L
．
（5）反應(yīng)：乙+C2→B2+A2C（未配平）可設(shè)計(jì)為燃料電池，則通入乙的電極是
負(fù)
負(fù)
極（填“正”或“負(fù)”），在堿性條件下其電極反應(yīng)是
2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O
．
（6）已知xC和yC是C元素的兩種核素，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列說法正確的是
D
D
．
A．xC2與yC2互為同分異構(gòu)體
B．xC與yC核外電子排布方式不同
C．通過化學(xué)變化可以實(shí)現(xiàn)xC與yC間的相互轉(zhuǎn)化
D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1.12L xC2和1.12L yC2均含有0.1NA個(gè)C原子．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（1）設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)極通入空氣，另一個(gè)極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-，回答如下問題：
這個(gè)電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O，正極發(fā)生的反應(yīng)是：
 
；
汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全產(chǎn)生
 
（填化學(xué)式）堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年，這正是新一代化學(xué)家的歷史使命．
（2）某溫度下0.1mol/L Na2CO3溶液中，
c(Na+)
c(C
O
2-
3
) 
=
20
9
＞2，其原因是（用離子方程式說明）：
 
，
C1
C2
常溫下，pH=5的H2SO4溶液中由水電離出的H+濃度為c1；pH=5 的Al2（SO4）3溶液中由水電離出的H+ 濃度為c2，則=
 
；
（3）恒溫、恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A（g）+B（g）?C（g）．
①若開始時(shí)放入1mol A 和 1mol B，到達(dá)平衡后，生成 a  mol C，這時(shí) A 的物質(zhì)的量為
 
mol．
②若開始時(shí)放入 X mol A、2mol B 和 1mol C，到達(dá)平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是 Y mol 和 3a  mol，則 X=
 
，Y=
 
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

(10分)請(qǐng)你按下列要求書寫相應(yīng)的方程式：

(1)用離子方程式解釋Na­AlO2溶液的堿性：                     

(2)5.6g金屬鐵與鹽酸完全反應(yīng)生成氯化亞鐵溶液與氫氣，同時(shí)放出熱量Q KJ。

寫出此反應(yīng)熱化學(xué)方程式：　                  　　　　　。

(3)一種新型的熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率而備受重視�，F(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，一極通入CO氣體，另一極通入空氣與CO2的混合氣體，制得燃料電池。已知此燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：CO+CO32--2e-=2CO2

則該電池工作時(shí)的正極反應(yīng)式為：                                       .

(4) FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的，請(qǐng)寫出該離子方程式為：                  。

(5)將(4)反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出原電池的裝置圖(標(biāo)出正、負(fù)極、溶液)。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2011-2012學(xué)年四川省成都七中高一下學(xué)期期中考試化學(xué)試卷（帶解析） 題型：填空題

(10分)設(shè)計(jì)出燃料電池使天然氣CH4氧化直接產(chǎn)生電流是對(duì)世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入天然氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子。回答如下問題：
（1）這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：                                ；(2分)
（2）負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：                                             ；(2分)
（3）固體電解質(zhì)里的O2－的移動(dòng)方向是：                               ；(2分)
（4）天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生         堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。(2分)
（5）若將此甲烷燃料電池設(shè)計(jì)成在25%的KOH溶液中的電極反應(yīng)，該電池的負(fù)極區(qū)域的堿性會(huì)__________(填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”)。(2分)

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