Question

“神九”飛船的發(fā)射成功，標(biāo)志著我國航天事業(yè)進(jìn)入領(lǐng)先行業(yè)．
（1）燃料電池的發(fā)展和航天的需求密不可分．燃料電池不僅能量轉(zhuǎn)換率高，而且以氫氣和氧氣為燃料的電池，電池反應(yīng)生成的水還可供宇航員飲用．
①使用酸性電解質(zhì)的氫氧燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)為

 

．
②美國的阿波羅登月飛船使用的是堿性氫氧燃料電池，正極的電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負(fù)極的電極反應(yīng)為

 

．
③如圖是熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖．已知負(fù)極的電極反應(yīng)為：2H₂-4e^-+2CO₃^2-=2H₂O+2CO₂，正極的電極反應(yīng)為

 

．
（2）太陽能電池也為航天飛船提供了方便的能源．在航天飛船內(nèi)H₂O和O₂的循環(huán)中，借助太陽能電池，可以通過電解水提供O₂．若有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則在陽極上得到氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）是

 

L．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①酸性介質(zhì)中，氫氧燃料電池中負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子；
②堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；
③該原電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子；
（2）根據(jù)氧氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答： 解：（1）①酸性介質(zhì)中，氫氧燃料電池中負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，故答案為：H₂-2e^-=2H⁺；
②堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③該原電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
（2）2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，陽極上生成氧氣，根據(jù)氧氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式知，若有4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則在陽極上得到氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）=

4mol

4

×22.4L/mol=22.4L，故答案為：22.4．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，涉及物質(zhì)的量的計(jì)算、電極反應(yīng)式的書寫，所有的燃料電池中都是負(fù)極上燃料失電子、正極上氧化劑得電子，注意：酸性介質(zhì)中不能生成氫氧根離子、堿性介質(zhì)中不能生成氫離子，為易錯(cuò)點(diǎn)．