燃料电池是利用燃料(如
、CO、
、
、
等)与
反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的负极反应式为___________ ,正极反应式为___________ ,放电过程中溶液的pH___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下,下列有关说法正确的是___________ 。
a.电池工作时,
向负极移动
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e7773af25989fece959d4b1f7354c253.png)
d.电极2发生的电极反应为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18bc248163ddeeaa0a2d2927dacfcca7.png)
(3)铅酸蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和
,电解质溶液为稀硫酸,该电池工作时发生的总反应为
。试回答下列问题。
①铅酸蓄电池的负极材料是___________ ,正极反应为___________ 。
②若有1mol电子从某电极流出,则参加反应的
是___________ mol,负极的质量变化是___________ (填“增大”或“减小”)___________ g。
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(1)甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的负极反应式为
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下,下列有关说法正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/12/e2a43536-385d-4f4b-8e0e-e687341eda96.png?resizew=214)
a.电池工作时,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d072177ae1481125f96741e1c53815cc.png)
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e7773af25989fece959d4b1f7354c253.png)
d.电极2发生的电极反应为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18bc248163ddeeaa0a2d2927dacfcca7.png)
(3)铅酸蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和
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①铅酸蓄电池的负极材料是
②若有1mol电子从某电极流出,则参加反应的
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更新时间:2023-05-09 19:16:31
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【推荐1】利用原电池原理设计各类电池,以满足不同的需要。请回答下列问题:
(1)用Zn、Cu与稀盐酸设计原电池,正极的电极反应为_______ 。
(2)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池,负极的电极反应为_______ 。
(3)如图为甲烷燃料电池原理示意图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/22/2963713244160000/2964390642802688/STEM/c6f38e4e-ef1f-4480-b2f9-603c7b04cf4a.png?resizew=309)
甲烷通入的一极为电源的_______ 极(填“正”或“负”),该电极反应式:_______ ,电池工作时,电流经外电路从________ 电极流向_______ 电极(填“a”或“b”),当电路中累计有2mol电子通过时,消耗的氧气体积为(在标准状况下)_______ L。
(4)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(1)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/22/2963713244160000/2964390642802688/STEM/85455634-538d-473f-b9f9-987b4ae5291d.png?resizew=243)
电池工作时,溶液中的OH-定向迁移到_______ 极(填“正”或“负”),写出该电池的负极电极反应式_______ 。
(1)用Zn、Cu与稀盐酸设计原电池,正极的电极反应为
(2)用反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池,负极的电极反应为
(3)如图为甲烷燃料电池原理示意图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/22/2963713244160000/2964390642802688/STEM/c6f38e4e-ef1f-4480-b2f9-603c7b04cf4a.png?resizew=309)
甲烷通入的一极为电源的
(4)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(1)
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电池工作时,溶液中的OH-定向迁移到
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【推荐2】图为某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请根据原电池原理回答问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/21/2963107633242112/2964258532950016/STEM/9f5981e4-17d6-481d-9c71-1de24b2533a5.png?resizew=103)
(1)若电极a为
。电极b为
。电解质溶液为稀硫酸,该装置工作时,
向_______ 极(填a或b)移动,经过一段时间后,若导线中转移了0.4mol电子,则产生的气体在标况下的体积为_______ 写出电极b的电极反应式_______
(2)若电极a为
,电极b为
,电解质溶液为氢氧化钠溶液,该原电池工作时,电子从_______ 极(填a或b)流出。电池总反应式为_______
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/21/2963107633242112/2964258532950016/STEM/9f5981e4-17d6-481d-9c71-1de24b2533a5.png?resizew=103)
(1)若电极a为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fe5b9f2768c9e68f633b33d6929f5590.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/38976580545a0405e4847dc13b4d221f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3e467b1d06fca46dc6b0fb64aa7e4767.png)
(2)若电极a为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/26ea660b68dc20c57a9a3a53ecba228b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/909fc6ee5998dc6da434bed770af6020.png)
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【推荐3】根据原理图判断下列电池的电极名称、电解质溶液中离子移动的方向。
电池 | 原理图 | 电极名称 | 离子移动方向 |
(1)微生物处理有机废水电池 | ![]() | Ⅰ: Ⅱ: | ![]() |
(2)光解水制![]() | ![]() | Ⅲ: Ⅳ: | ![]() ![]() |
(3)循环电池 | ![]() | Ⅴ: Ⅵ: | ![]() |
(4)熔融盐燃料电池 | ![]() | Ⅶ: Ⅷ: (氧化物Y是 | ![]() (填“Ⅶ”或“Ⅷ”)极 |
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解题方法
【推荐1】将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是________ 。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D.两烧杯中溶液的pH均增大
(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲____ 乙(填“>”、“<“或“=”)。
(3)当甲中产生1.12L(标准状况)气体时,通过导线的电子数目为__________ 。
(4)当乙中产生1.12L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为______ 。
(5)利用下列反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+制一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡,电极材料和电解液自选),画出实验装置图,注明电解质溶液名称和正负极材料,标出电流方向,写出电极反应式。___
_______ 是正极,正极反应式:_____________ ;
________ 是负极,负极反应式:____________
(6)1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功,使用寿命长达10年之久。这种能源起搏器中安装寿命最长、可靠性最高的锂一碳电池,这种电池容量大,电压稳定,能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。它采用锂和石墨作电极,四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液。电池总反应为:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,此电池中__ 作正极,负极的电极反应为_______ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/4/3fd61569-ff54-43e5-a159-5330c1992cd3.png?resizew=229)
(1)下列说法正确的是
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D.两烧杯中溶液的pH均增大
(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲
(3)当甲中产生1.12L(标准状况)气体时,通过导线的电子数目为
(4)当乙中产生1.12L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为
(5)利用下列反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+制一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡,电极材料和电解液自选),画出实验装置图,注明电解质溶液名称和正负极材料,标出电流方向,写出电极反应式。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/4/99eeb0a2-b47e-4be0-8076-66f46ffba17e.png?resizew=236)
(6)1958年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功,使用寿命长达10年之久。这种能源起搏器中安装寿命最长、可靠性最高的锂一碳电池,这种电池容量大,电压稳定,能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。它采用锂和石墨作电极,四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液。电池总反应为:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,此电池中
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【推荐2】微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用,有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应为Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag,其中一个电极反应为:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。
(1)判断正负极的材料:负极材料___ ,正极材料__ 。
(2)判断电池工作时,电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。电子由___ 到__ ,溶液中的阳离子流向电池的___ ,阴离子流向___ 。
(3)甲醇(CH3OH)燃料电池为绿色化学电源,在碱性NaOH溶液为电解质溶液时的负极电极反应式为___ 。正极反应式:___ 。该电池工作时,外电路每流过1×103mole-,消耗标况下氧气___ m3。
(1)判断正负极的材料:负极材料
(2)判断电池工作时,电子的流动方向和电解质溶液中离子的流动方向。电子由
(3)甲醇(CH3OH)燃料电池为绿色化学电源,在碱性NaOH溶液为电解质溶液时的负极电极反应式为
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【推荐3】依据原电池原理,回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/12/26/2105180331024384/2109583583961088/STEM/82054af04aaa4c77bac59ada83ac7fa4.png?resizew=240)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/12/26/2105180331024384/2109583583961088/STEM/8950061cbc054dd1a150f217f7054cf6.png?resizew=252)
(1)图1是依据氧化还原反应:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料是________ (填化学名称);电极Y的材料是__________ (填化学名称)。
②Y电极发生的电极反应式为:______________ 。
(2)图2是使用固体电解质的燃料电池,装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O2+4e―→2O2-)。
①c电极为______________ 极。(填“正”或“负”)
②d电极上的电极反应式为___________________________ 。
③如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则转移电子的数目为______________ (用NA表示),需要消耗标准状况下氧气的体积为_______ L。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/12/26/2105180331024384/2109583583961088/STEM/82054af04aaa4c77bac59ada83ac7fa4.png?resizew=240)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/12/26/2105180331024384/2109583583961088/STEM/8950061cbc054dd1a150f217f7054cf6.png?resizew=252)
(1)图1是依据氧化还原反应:Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。
①电极X的材料是
②Y电极发生的电极反应式为:
(2)图2是使用固体电解质的燃料电池,装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导正极生成的O2-离子(O2+4e―→2O2-)。
①c电极为
②d电极上的电极反应式为
③如果消耗甲烷160g,假设化学能完全转化为电能,则转移电子的数目为
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【推荐1】回答下列问题:
(1)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为
溶液,其充、放电按下式进行:
。
负极:_______ 。
阳极:_______ 。
(2)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为
。则:
负极:_______ 。
正极:_______ 。
(1)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f935c5e4a76d7b3eadc6b1438c8ba252.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c62a58a328061213da81175a5f1d13bf.png)
负极:
阳极:
(2)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8852b45202d6f4d5593be5be777bb1e9.png)
负极:
正极:
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(0.65)
【推荐2】现代社会的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化,在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和程度。请回答下列问题:
(1)氢气和氯气生成氯化氢的反应中,已知
则该反应生成2mol HCl所释放的能量为_______ kJ。
(2)根据构成原电池的本质判断,下列反应可以设计成原电池的是_______ (填标号)。
A.2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)
B.Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)=BaCl2(aq)+2H2O(l)
C.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
(3)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图所示两个实验。有关实验现象,下列说法正确的是_______(填标号)。
(4)图II中外电路中的电流是从_______ (填“Zn”或“Cu”,下同)电极经导线流向_______ 电极。H+的移动方向_______ (填“Zn→Cu”或“Cu→Zn”) 。若反应过程中有0.4 mol电子发生转移,则生成的氢气的质量为_______ g。
(5)若将Al和石墨通过导线连接,放到稀盐酸中,电池的总反应离子方程式为_______ 。
(1)氢气和氯气生成氯化氢的反应中,已知
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/21/49fd0612-dedd-48a1-a31f-27a65c3765fc.png?resizew=324)
则该反应生成2mol HCl所释放的能量为
(2)根据构成原电池的本质判断,下列反应可以设计成原电池的是
A.2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)
B.Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)=BaCl2(aq)+2H2O(l)
C.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
(3)为了探究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图所示两个实验。有关实验现象,下列说法正确的是_______(填标号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/21/5a6dedf2-0030-4f7c-9c35-023ea0fd9075.png?resizew=239)
A.图I和图II的气泡均产生于锌棒表面 |
B.图I和图II中产生气体的速率一样快 |
C.图I和图II中温度计的示数相等,且均高于室温 |
D.图I中温度计的示数高于图II的示数 |
(5)若将Al和石墨通过导线连接,放到稀盐酸中,电池的总反应离子方程式为
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【推荐1】天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1,相关物质的摩尔燃烧焓数据如表所示:
则ΔH1=___________ kJ·mol-1
(2)以CH4为原料设计原电池电解下列物质,如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/25/4975f435-e3b8-4f04-90ff-4a9fd031e496.png?resizew=425)
①甲池是将___________ 能转化为___________ 能的装置,乙装置中电极A的名称是___________ 。(填“正极”或“负极”或“阴极”或“阳极”)。
②甲装置中通入O2的电极反应式为___________ ,乙装置中电极B (Ag)的电极反应式为 ___________ ,丙装置中D极的产物是(写化学式) ___________ 。
③一段时间,当C极上产生5.6L(标准状况下)气体时,电路中转移___________ mol电子。若要使乙池恢复电解前的状态,应向乙池中加入 ___________ (写化学式)。
(1)乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) ΔH1,相关物质的摩尔燃烧焓数据如表所示:
物质 | C2H6(g) | C2H4(g) | H2(g) |
摩尔燃烧焓ΔH/(kJ·mol-1) | -1560 | -1411 | -286 |
(2)以CH4为原料设计原电池电解下列物质,如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/25/4975f435-e3b8-4f04-90ff-4a9fd031e496.png?resizew=425)
①甲池是将
②甲装置中通入O2的电极反应式为
③一段时间,当C极上产生5.6L(标准状况下)气体时,电路中转移
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(0.65)
【推荐2】Ⅰ.认真观察下图,回答问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/3/2650206966947840/2650376011112448/STEM/ded8f9bc1022491a9b668e574e81ebd5.png?resizew=150)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/3/2650206966947840/2650376011112448/STEM/1e0251d8c6634f61aacfb001a130c996.png?resizew=233)
(1)图中所示反应是___________ (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)已知拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl、1mol H—Cl键分别需要吸收的能量为436kJ、243kJ、431kJ,则由1mol氢气和1mol 氯气反应生成2mol HCl会___________ (填“放出”或“吸收”)___________ kJ的热量。
(3)下列反应中,属于放热反应的是___________ 。
① 物质燃烧 ② 炸药爆炸 ③ 煅烧石灰石 ④二氧化碳通过炽热的碳 ⑤ 酸碱中和反应 ⑥ Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应 ⑦浓硫酸稀释
Ⅱ.燃料电池是一种高效供能装置,上右图所示为甲烷燃料工作原理示意图。请回答下列问题:
(4)a电极为电池的___________ (填“正极”或“负极”),电解质溶液中Na+流向___________ 极 (填“a”或“b”)。
(5)写出a电极反应式:___________ 。
Ⅲ.(6)为了检测熟肉中NaNO2含量,某兴趣小组从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3和NaNO2后配成溶液,用0.005 mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。反应原理为:2MnO
+5NO
+6H+=2Mn2++5 NO
+3H2O。测定三次消耗高锰酸钾溶液平均体积为8.00 mL。则NaNO2含量为___________ mg•kg-1。
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(1)图中所示反应是
(2)已知拆开1mol H—H键、1mol Cl—Cl、1mol H—Cl键分别需要吸收的能量为436kJ、243kJ、431kJ,则由1mol氢气和1mol 氯气反应生成2mol HCl会
(3)下列反应中,属于放热反应的是
① 物质燃烧 ② 炸药爆炸 ③ 煅烧石灰石 ④二氧化碳通过炽热的碳 ⑤ 酸碱中和反应 ⑥ Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应 ⑦浓硫酸稀释
Ⅱ.燃料电池是一种高效供能装置,上右图所示为甲烷燃料工作原理示意图。请回答下列问题:
(4)a电极为电池的
(5)写出a电极反应式:
Ⅲ.(6)为了检测熟肉中NaNO2含量,某兴趣小组从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3和NaNO2后配成溶液,用0.005 mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。反应原理为:2MnO
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解题方法
【推荐3】按要求回答下列问题:
(1)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点,引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。
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①三种乙醇燃料电池中正极反应物均为______________________ ;
②碱性乙醇燃料电池中,电极a上发生的电极反应式为_______________________________ ;
③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,电极b上发生的电极反应式为________ 。
(2)天然气既是高效洁净的能源,也是重要的化工原料。
①甲烷与氯气光照条件下的产物有多种,其中三氯甲烷(氯仿)可用作麻醉剂。氯仿分子的空间构型为_______________ 。
②甲烷高温分解生成氢气和炭黑。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧,其目的是_____________________ 。
(1)直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点,引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。
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①三种乙醇燃料电池中正极反应物均为
②碱性乙醇燃料电池中,电极a上发生的电极反应式为
③熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质,电池工作时,电极b上发生的电极反应式为
(2)天然气既是高效洁净的能源,也是重要的化工原料。
①甲烷与氯气光照条件下的产物有多种,其中三氯甲烷(氯仿)可用作麻醉剂。氯仿分子的空间构型为
②甲烷高温分解生成氢气和炭黑。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧,其目的是
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