Question

（8分）“神九”飛船的發射成功，標志著我國航天事業進入領先行業。
（1）.燃料電池的發展和航天的需求密不可分。燃料電池不僅能量轉換率高，而且以氫氣和氧氣為燃料的電池，電池反應生成的水還可供宇航員飲用。
①使用酸性電解質的氫氧燃料電池，負極的電極反應為                            。
②美國的阿波羅登月飛船使用的是堿性氫氧燃料電池，正極的電極反應為
O₂ + 2H₂O + 4e^－ = 4OH^－，負極的電極反應為                             。
③下圖是熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖。

已知負極的電極反應為2 H­₂ – 4e^－+ 2CO₃^2－ ="2" H₂O +2CO₂，
正極的電極反應為                                                  。
（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H₂O和O₂的循環中，借助太陽能電池，可以通過電解水提供O₂。若有4 mol電子發生轉移，則在陽極上得到氣體的體積（標準狀況）是         L。

Answer 1

（1）① H₂ — 2e^- =  2H⁺  ② H₂ — 2e^-  + 2OH^-  = 2H₂O
③O₂ + 4e^- + 2CO₂ = 2CO₃^2-（2） 22.4 

試題分析：（1）氫氧燃料電池中，當介質是酸性介質時，負極反應為H₂-2e^- = 2H⁺，正極反應為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O。當介質是堿性介質時，負極反應為H₂-2e^-+ 2OH^- = 2H₂O，正極反應為O₂ + 2H₂O+4e^－= 4OH^－。熔融鹽燃料電池正極反應式為O₂+4e^-=2O^2-、O^2-+CO₂=CO₃^2-，二式合并得O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，或用總反應式2H₂+O₂=2H₂O減去負極反應式得正極反應式O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-。
（2）電解水生成氧氣的電極反應式為2H₂O－4e^-=4H⁺+O₂↑。當轉移4mol電子時生成氧氣1mol。
點評：原電池電極反應不易寫出時可用總反應減去一極電極反應式得到另一極電極反應式。