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設計出燃料電池使天然氣CH4氧化直接產生電流是對世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一.最近有人設計了一種燃料電池,一個電極通入空氣,另一個電極通入天然氣,電池的電解質是摻雜Y2O3的ZrO2晶體.它在高溫下能傳導O2-,回答如下問題:
(1)這個電池的正極發(fā)生的反應是:
 

(2)負極發(fā)生的反應是:
 

(3)固體電解質里O2-的移動方向是:
 

(4)天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全,產生
 
堵塞電極的氣體通道,有人估計,完全避免這種副反應至少還需10年時間,這正是新一代化學家的歷史使命.
(5)若將此甲烷燃料電池設計成在25%的KOH溶液中的電極反應,該電池的負極區(qū)域的堿性會
 
(填“增強”“減弱”或“不變”)
考點:化學電源新型電池
專題:電化學專題
分析:(1)該燃料電池中,正極上儀器得電子生成氧離子;
(2)負極上甲烷失電子和氧離子反應生成二氧化碳和水;
(3)放電時,電解質中陰離子向負極移動;
(4)天然氣如果被氧化不完全,則生成固體碳而阻塞電極氣體通道;
(5)甲烷燃料堿性電池中,負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水.
解答: 解:(1)該燃料電池中,正極上儀器得電子生成氧離子,電極反應式為O2+4e-=2O2-,故答案為:O2+4e-=2O2-;
(2)負極上甲烷失電子和氧離子反應生成二氧化碳和水,電極反應式為CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,故答案為:CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O;
(3)放電時,電解質中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動,所以氧離子向負極移動,故答案為:由正極移向負極;
(4)天然氣如果被氧化不完全,則生成固體碳而阻塞電極氣體通道,故答案為:C;
(5)甲烷燃料堿性電池中,負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水,負極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,有氫氧根離子參加反應導致溶液堿性減弱,故答案為:減弱.
點評:本題考查化學電源新型電池,明確原電池原理是解本題關鍵,側重考查學生書寫電極反應式,書寫時要結合電解質特點書寫,燃料和氧化劑相同,如果電解質不同其電極反應式不同.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

實驗室用密度為1.25g?mL-1,質量分數為36.5%的濃鹽酸配制240mL 0.1mol?L-1的鹽酸,請回答下列問題:
(1)濃鹽酸的物質的量濃度為
 

(2)配制240mL 0.1mol?L-1的鹽酸應量取濃鹽酸體積
 
mL,應選用容量瓶的規(guī)格
 
mL.
(3)配制時,其正確的操作順序是(用字母表示,每個字母只能用一次)
 

A.用30mL水洗滌
 
2~3次,洗滌液均注入容量瓶,振蕩
B.用量筒準確量取所需的濃鹽酸的體積,沿玻璃棒倒入燒杯中,再加入少量水(約30mL),用玻璃棒慢慢攪動,使其混合均勻
C.將已冷卻的鹽酸沿玻璃棒注入容量瓶中
D.將容量瓶蓋緊,振蕩,搖勻
E.改用膠頭滴管加水,使溶液凹液面恰好與刻度線相切
F.繼續(xù)往容量瓶內小心加水,直到液面接近刻度線
 

(4)操作A中,將洗滌液都移入容量瓶,其目的是
 

(5)若實驗過程中出現如下情況如何處理?
①加蒸餾水時不慎超過了刻度線
 

②向容量瓶中轉移溶液時不慎有溶液濺出
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

三位學生設計了下述三個方案,并都認為:如果觀察到的現象和自己設計的方案一致,即可確證試液中有SO42-
方案甲:
足量稀HCl
白色沉淀  
BaCl2溶液
 試液  沉淀不溶解                          
方案乙:
足量稀HCl
  無沉淀   
BaCl2溶液
試液  白色沉淀
方案丙:
Ba(NO3)2溶液
 無沉淀
足量稀HNO3
試液  白色沉淀
試評價上述各方案是否嚴密,并分別說明理由.
答:方案甲:
 
;方案乙:
 
;方案丙:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

聚苯乙烯的結構為,試回答下列問題:
(1)聚苯乙烯的鏈節(jié)是
 
,單體是
 
;
(2)實驗測得聚苯乙烯的相對分子質量(平均值)為52000,則該高聚物的聚合度n為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

如圖所示,在25℃時,在燒杯A中裝有50.0mL水,燒杯B中裝有0.50mol/L鹽酸50.0mL,把NO2和N2O4的混合氣體盛在兩個連通的燒瓶C、D里,然后用夾子夾住橡皮管,把C燒瓶放入A燒杯中,D燒瓶放入B燒瓶中.然后往A燒杯中加入50.0g NH4NO3粉末攪拌使其完全溶解,往B燒杯中加入2.0g  NaOH固體攪拌并使其溶解后,回答下列問題:
(1)燒杯A中溫度
 
 (填“升高”、“降低”或“不變”);
(2)已知:2NO2(g)?N2O4(g)△H<0,從上面實驗可知,D燒瓶內混合氣體顏色將
 
(填“變淺”、“變深”或“不變”);
(3)若實驗測得B燒杯中酸堿中和反應放熱1.4325kJ,則NaOH溶液和HCl溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式為
 
;
(4)若起始時在D燒瓶中充入m g N2O4,此時測得燒瓶中壓強為1.01×105Pa,當可逆反應:N2O4(g)?2NO2(g)達到化學平衡狀態(tài)時壓強變?yōu)?.515×105Pa(保持溫度不變),則平衡時,N2O4的轉化率α=
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

有機物A的結構簡式如下,它可通過不同的化學反應分別制得結構簡式為B~G的物質請回答下列問題:

(1)指出反應的類型:A→C:
 
  A→D:
 
;A-G中可看作酯類的是
 
.(填代號,下同)
(3)已知HCHO分子中所有原子都在同一平面內,則在上述分子中所有原子有可能都在同一平面內的物質是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

試寫出分子式為C4H7Cl的所有異構體的結構簡式.

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科目:高中化學 來源: 題型:

(1)寫出以下兩種物質的化學式:①苯:
 
;②燒堿:
 

(2)寫出碳酸鋇溶于鹽酸的化學方程式:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

在化學反應Cu+2H2SO4(濃)═CuSO4+SO2↑+H2O中,氧化劑是( 。
A、Cu
B、H2SO4
C、CuSO4
D、SO2

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