Question

【題目】燃料電池是利用燃料（如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等）與O2反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（1）燃料電池(NaOH作電解質(zhì)溶液)的正極電極反應(yīng)式為__。

瑞典ASES公司設(shè)計(jì)的曾用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨液氧燃料電池示意圖如圖所示，有關(guān)說法不正確的是（________）

A.電池工作時(shí)，Na+向正極移動(dòng)

B.電子由電2經(jīng)外電路流向電極1

C.電極總應(yīng)為4NH3+3O2=2N2+6H2O

D.電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H++4e-=2H2O

（2）葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。

葡萄糖作為微生物燃料電池的___(填“正”或“負(fù)”)極。

微生物燃料電池___（填“能”或“不能”在高溫下工作。

（3）CO無色無味有毒，世界各國每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一種CO分析儀的工作原理所示，該裝置中電解質(zhì)為氧化釔一氧化鈉，其中O2可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。傳感器中通過電極反應(yīng)測定尾氣中CO的含量越高，請(qǐng)回答：

電極反應(yīng)式為___。

（4）PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含電解質(zhì)Na2PbCl4溶液，電解Na2PbCl4溶液生成Pb的裝置如圖所示。

電解時(shí)陰的電極反應(yīng)式___。

其過程中通過陽離子交換膜的離子主要為___。

過程中，Na2 PbCl4電解液濃度不斷減小，為了恢復(fù)其濃度向陰極室加___（填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】O2+2H2O+4e-=4OH- BD 負(fù)極 不能 CO2e+O2═CO2 PbCl42+2e-═Pb+4Cl H+ 繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO

【解析】

（1）燃料電池中燃料氫氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；液氨液氧燃料電池中，根據(jù)圖示可知電極1上氨氣轉(zhuǎn)換為氮?dú)�，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極1為負(fù)極，電極2為正極，燃料電池中，陽離子向正極移動(dòng)，電子從負(fù)極移動(dòng)到正極，在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失電子的氧化反應(yīng)，在正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；堿性條件下，電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，堿性溶液中不應(yīng)該出現(xiàn)H+；

（2）葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，通氧氣為生物燃料電池的正極；負(fù)極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，在高溫下，微生物會(huì)死亡，不能做微生物燃料電池；

（3）如圖所示，反應(yīng)本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO2，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負(fù)極；b為正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，O2由電極b流向電極a，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CO2e+O2═CO2；

（4）根據(jù)電化學(xué)原理可知，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，則Na2PbCl2得到電子生成Pb，電極反應(yīng)式為：PbCl42+2e-═Pb+4Cl，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的H2O放電生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為：2H2O4e═O2+4H+，質(zhì)子交換膜可以允許氫離子向陽極移動(dòng)，電解一段時(shí)間后，Na2PbCl2的濃度極大減小，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，根據(jù)少什么加什么的原則，溶液中減少了Pb和O，應(yīng)該在陰極區(qū)加PbO，

（1）氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；燃料電池(NaOH作電解質(zhì)溶液)的正極電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，液氨液氧燃料電池中，根據(jù)圖示可知電極1上氨氣轉(zhuǎn)換為氮?dú)�，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極1為負(fù)極，電極2為正極，

A. 燃料電池中的陽離子向正極移動(dòng)，電池工作時(shí)Na+向正極移動(dòng)，故A正確；

B. 燃料電池中，電子是從負(fù)極流向正極，電子由電極1極經(jīng)外電路流向電極2，故B錯(cuò)誤；

C. 燃料電池的總反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)方程式電極總應(yīng)為4NH3+3O2=2N2+6H2O，故C正確；

D. 在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失電子的氧化反應(yīng)，在正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；堿性條件下，電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，堿性溶液中不應(yīng)該出現(xiàn)H+，故D錯(cuò)誤；

故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；BD；

（2）葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，通氧氣為生物燃料電池的正極；負(fù)極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，在高溫下，微生物會(huì)死亡，不能做微生物燃料電池，

故答案為：負(fù)極；不能；

（3）本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO2，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負(fù)極；b為正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，O2由電極b流向電極a，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CO2e+O2═CO2，

故答案為：CO2e+O2═CO2；

（4）根據(jù)電化學(xué)原理可知，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，則Na2PbCl2得到電子生成Pb，電極反應(yīng)式為：PbCl42+2e-═Pb+4Cl，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的H2O放電生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為：2H2O4e═O2+4H+，質(zhì)子交換膜可以允許氫離子向陽極移動(dòng)，電解一段時(shí)間后，Na2PbCl2的濃度極大減小，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，根據(jù)少什么加什么的原則，溶液中減少了Pb和O，應(yīng)該在陰極區(qū)加PbO，

故答案為：PbCl42+2e-═Pb+4Cl；H+；繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO。