为体现“城市让生活更美好”的主题，上海市政府承诺世博园区内交通“零排放”、园区周边交通“低排放”。2010年4月15日新能源车交车仪式在世博园举行，该车装着“绿

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为体现“城市让生活更美好”的主题，上海市政府承诺世博园区内交通“零排放”、园区周边交通“低排放”。2010年4月15日新能源车交车仪式在世博园举行，该车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．通入氧气的电极发生氧化反应

B．通入氢气的电极为正极

C．总反应式为O₂＋2H₂

2H₂O

D．正极的电极反应式为O₂＋4H^＋＋4e^－===2H₂O

答案

解析

试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此可知氢气在负极通入，氧气在正极通入由于氢离子向正极移动，所以正极的电极反应式是O₂＋4H^＋＋4e^－===2H₂O，选项D正确。A不正确，发生的是还原反应，B不正确，C不正确，反应条件表示点燃，答案选D。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度，有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性，也有助于培养学生的逻辑推理能力。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。

举一反三

用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是（）

A．AgNO₃

B．Na₂SO₄

C．CuCl₂

D．KCl】

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可以将氧化还原反应2H₂＋O₂===2H₂O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。
(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极，负极__________________________。
(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？。
(4)如把H₂改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极____________________________，负极________________________________。

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燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。
（1）完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
①甲烷与氧气反应的化学方程式为：
②已知燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH==K₂CO₃+3H₂O，电池中有一极的电极反应为CH₄+10OH^--8e^-="=" CO₃^2-+7H₂O，这个电极是燃料电池的     （填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：
③随着电池不断放电，电解质溶液的碱性         （填“增大”、“减小”或“不变”）
④通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率        （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。
（2）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃²^－。
①该电池反应的总离子方程式为____________________________
②甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）。

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甲醇（

）是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。
（1）利用工业废气中的

可制取甲醇，其反应为：

常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：
。
（2）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了

的

晶体，在高温下它能传导

离子。电池工作时正极反应为。
若以该电池为电源，用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的物质的量为 mol。
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将

氧化成

，然后以

做氧化剂把水中的甲醇氧化成

而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式；
②除去甲醇的离子反应为：

，该过程中被氧化的元素是，当产生标准状况下2.24L

时，共转移电子 mol。

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氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是由       转化为        ，在导线中电流方向为       →      （用a、b 表示）。
（2）正极反应式为                     ，负极发生         反应（填“氧化”或“还原”）。
（3）氢氧燃料电池的能量转化率              100％（填＜、＞、＝）。
（4）电极表面镀铂粉的原因为                                。

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