Question

通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题： 

（1）在酸式介质中，负极反应的物质为     ，正极反应的物质为       ，酸式电池的电极反应：

负极：                                   ，正极：                            。

电解质溶液pH的变化                （填“变大”，“变小”，“不变”）。

（2）在碱式介质中，碱式电池的电极反应：

负极：                                   ，正极：                            。

电解质溶液pH的变化                （填“变大”，“变小”，“不变”）。

（3）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是________。

A．太阳光催化分解水制氢气比电解水气氢气更为科学

B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境

C．以稀H₂SO₄、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同

D．以稀H₂SO₄、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同

（4）纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K₂FeO₄＋8H₂O3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4KOH。

①该电池放电时负极反应式为_________________。

②放电时每转移3 mol电子，正极有________ mol K₂FeO₄被还原。

锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。

电池反应式为：Li_1－xMnO₄＋Li_x    LiMnO₄，下列有关说法不正确的是________。

A．放电时电池的正极反应式为：Li_1－xMnO₄＋xLi^＋＋xe^－===LiMnO₄

B．放电过程中，石墨没有得失电子

C．该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作

D．充电时电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连

Answer

（1）H2；O2；2H2-4e-=4H+；O2+4e-+4H+=2H2O；变大

（2）2H2-4e-+4OH-=2H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；变小

（3）C

（4）Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2；1

（5）C

【解析】

试题分析：（1）在酸性氢氧燃料电池中，石墨作电极，负极是氢气失电子生成氢离子，电极反应为2H2-4e-=4H+；正极是氧气得电子生成氢氧根离子，生成的氢氧根离子结合氢离子生成水，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，由于正负极消耗与生成的氢离子等量，所以氢离子的总量不变，而总电极反应式为2H2+O2＝2H2O，水的总量增加，氢离子浓度减小，pH变大；

（2）在碱式介质中，氢气在负极失去电子生成氢离子，氢离子结合氢氧根离子生成水，电极反应式为2H2-4e-+4OH-=2H2O；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，由于正负极消耗与生成的氢氧根离子等量，所以氢氧根离子的总量不变，而总电极反应式为2H2+O2＝2H2O，水的总量增加，氢氧根浓度减小，pH变小；

（3）A、电解获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；B、氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；C、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-=2H+，H2-2e-+2OH-=H2O，不相同，C错误；D、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2＝2H2O，D正确，答案选C。

（4）①放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2；

②放电时，正极上1molK2FeO4得3mol电子发生还原反应生成1molFe（OH）3，所以每转移3 mol电子，正极有1molK2FeO4被还原；

（5）A、根据总反应式可知Li失去电子，电池负极反应式为：xLi-xe-═xLi+，由总反应式减去负极反应式可得放电时的正极反应式为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4，A正确；B、放电过程中，根据总反应式Li1－xMnO4＋Lix LiMnO4可判断石墨没有电子得失，B正确；C、Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作，C错误；D、充电过程是放电的逆向过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应，所以标有“-”的电极应与外接电源的负极相连，D正确，答案选C。．

【考点定位】本题主要是考查电解池与原电池

【名师点晴】明确原电池和电解池的工作原理是解答的关键，解答时需要明确电极反应中放电为原电池，而充电为电解池，氢氧燃料电池的负极在不同介质中反应式不同；难点是电极反应式的书写，原电池反应的本质就是氧化还原反应。因此正确书写氧化还原反应方程式并能标出电子转移的方向和数目是正确书写电极反应式的基础，通过电池反应中转移电子的数目可确定电极反应中得失的电子数目，通过电池反应中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物可确定电极反应中的反应物和产物，答题时需要灵活应用。