高中人教版 (2019)实验活动5 制作简单的燃料电池测试题

人教版（2019） 选择性必修1 

第四章 化学反应与电能

实验活动5 制作简单的燃料电池

学习目标

1．理解燃料电池的工作原理。

2．设计和制作一个氢氧燃料电池。

自主预习

【实验用品】

U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、3～6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。

1 mol·L－1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。

【实验过程和结论】

1.电解水。

在U形管中注入1 mol·L－1 Na2SO4溶液，然后向其中滴加1～2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。

实验现象：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

实验分析：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【微思考1】用惰性电极电解硫酸钠溶液时，为何实质上是电解水?

【微思考2】电解水时，为什么选用硫酸钠溶液而不用蒸馏水?

2．制作一个氢氧燃料电池。

当上述电解过程进行1～2 min后，打开K1，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等)相连，闭合K2，观察现象。

实验现象：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

实验分析：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

课堂练习

1.一种以甲醇为燃料、强碱溶液作电解质溶液的新型手机电池，充满电后可连续使用一个月，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO32-＋6H2O，则下列有关说法正确的是(　　)

A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时，负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO32-＋6H2O

C．标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，转移了0.5 mol电子

D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

2.瓦斯分析仪(如图甲)工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移动。下列有关叙述中正确的是(　　)

A.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a

B.电极b是正极,O2-由电极a流向电极b

C.电极a的电极反应式为CH4+4O2--8e- === CO2+2H2O

D.当固体电解质中有1 mol O2-通过时,转移4 mol电子

3.一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示，关于该电池的叙述正确的是(　　)

A.电池工作时，电子由a流向b

B．微生物所在电极区放电时发生还原反应

C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区

D．正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O

4.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(　　)

A.该电池能够在高温下工作

B.电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

C.放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移

D.在电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下CO2气体L

1.B   由电池反应可知，CH3OH参与反应的电极为原电池的负极，A项错误；正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，故0.25 mol O2完全反应转移电子的物质的量为1 mol，C项错误；由正极反应可以看出，正极附近溶液中OH－的浓度增大，pH升高，D项错误。

2.C   电子不能在电池内电路流动,只能在外电路中流动,A错误;电极b中氧气得电子,生成O2-,故O2-由正极(电极b)流向负极(电极a),B错误;甲烷所在的电极a为负极,电极反应为CH4+4O2--8e- === CO2+2H2O,C正确;1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2-,故当固体电解质中有1 mol O2-通过时,转移2 mol电子,D错误。

3.D    A项，左侧MnO2反应转化为Mn2＋，Mn元素化合价降低，发生还原反应，所以左侧电极为电源的正极，所以电子由b流向a，故错误；B项，微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，故错误；C项，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，故错误；D项，电池左侧为电池的正极区，MnO2发生得电子反应，所以正极反应式

为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故正确。

4.B    微生物燃料电池只能在常温下工作，A错；放电过程为原电池反应，H＋应向正极迁移，C错；由电池反应C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O知，每消耗

1 mol O2理论上生成1 mol CO2，即标准状况下22.4 L，D错。