《2025年活动单导学课程高中化学选择性必修第一册苏教版》

8. 航天飞船常将氢氧燃料电池反应产生的水冷凝作为航天员的饮用水，其电极反应：负极为$2 H_2 + 4 OH^- - 4 e^- \xlongequal{ } 4 H_2 O$，正极为$ O_2 + 2 H_2 O + 4 e^- \xlongequal{ } 4 OH^-$。下列有关该氢氧燃料电池的说法正确的是 (C)

A.该电池工作时将电能转化为化学能
B.该电池能量转化率能达到$100\%$
C.该电池工作时$ H_2$从电池负极通入
D.每消耗$22.4 L\ O_2$，转移$4 mol$电子

答案： 8.C 氢氧燃料电池为原电池装置，工作时将化学能转化为电能，A错误；氢氧燃料电池能量转化率较高，但是也会伴随热量的产生，电池能量转化率小于100％，B错误；该电池工作时H₂失去电子发生氧化反应，应从电池负极通入，C正确；未说明在标准状况下，不能计算O₂的物质的量，D错误。

9. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为$3 Zn + 2 K_2 FeO_4 + 8 H_2 O \underset{ 充电}{\overset{ 放电}{\rightleftharpoons}} 3 Zn(OH)_2 + 2 Fe(OH)_3 + 4 KOH$。
请回答下列问题。
(1) 高铁电池的负极材料是Zn，放电时负极反应式为3Zn+6OH⁻−6e⁻=3Zn(OH)₂。
(2) 放电时，正极发生还原(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应式为2FeO₄²⁻+6e⁻+8H₂O=2Fe(OH)₃+10OH⁻。放电时，正(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。

答案： 9.
(1)Zn 3Zn+6OH⁻−6e⁻=3Zn(OH)₂
(2)还原 2FeO₄²⁻+6e⁻+8H₂O=2Fe(OH)₃+10OH⁻ 正
反应式为3Zn+6OH⁻−6e⁻=3Zn(OH)₂，正极上发生还原反应，正极反应式为2FeO₄²⁻+6e⁻+8H₂O=2Fe(OH)₃+10OH⁻，正极附近生成OH⁻，溶液的碱性增强。

10. 通过化学方法可使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能量转化率。回答下列问题。
(1) 探究甲烷燃料电池的工作原理示意图如下：

①电池的负极是a(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为CH₄−8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O。
②电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2) 熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在$650° C$下工作的燃料电池，其负极反应式为$ CO + CO_3^{2 - } - 2 e^- \xlongequal{ } 2 CO_2$。
①正极反应式为O₂+4e⁻+2CO₂=2CO₃²⁻。
②总反应为2CO+O₂=2CO₂。

答案： 10.
(1)①a CH₄−8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O ②减小
(2)①O₂+4e⁻+2CO₂=2CO₃²⁻ ②2CO+O₂=2CO₂
解析：
(1)①甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，故电池的负极是a电极，在碱性环境下甲烷失去电子转化为CO₃²⁻，故该极的电极反应式为CH₄−8e⁻+10OH⁻=CO₃²⁻+7H₂O。②电池的总反应为CH₄+2O₂+2OH⁻=CO₃²⁻+3H₂O，故电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小。
(2)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，故总反应式为2CO+O₂=2CO₂，已知负极反应式为CO+CO₃²⁻−2e⁻=2CO₂，由总反应减去负极反应式可得正极反应式：O₂+4e⁻+2CO₂=2CO₃²⁻。