高中化学原电池和电解池的工作原理试题

科学家近年发明了一种新型Zn﹣CO ₂水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO ₂被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是（　　）

A．放电时，负极反应为Zn﹣2e ^﹣+4OH ^﹣═Zn（OH） ₄ ^{2 ﹣}

B．放电时，1mol CO ₂转化为HCOOH，转移的电子数为2mol

C．充电时，电池总反应为2Zn（OH） ₄ ^{2 ﹣}═2Zn+O ₂↑+4OH ^﹣+2H ₂O

D．充电时，正极溶液中OH ^﹣浓度升高

CO₂/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。

（1）CO₂催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO₃溶液（CO₂与KOH溶液反应制得）中通入H₂生成HCOO^﹣，其离子方程式为　　；其他条件不变，HCO₃^﹣转化为HCOO^﹣的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40℃～80℃范围内，HCO₃^﹣催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是　　。

（2）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示，两电极区间用允许K⁺、H⁺通过的半透膜隔开。

①电池负极电极反应式为　　；放电过程中需补充的物质A为　　（填化学式）。

②如图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O₂的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为　　。

（3）HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO₂和H₂可能的反应机理如图3所示。

①HCOOD催化释氢反应除生成CO₂外，还生成　　（填化学式）。

②研究发现：其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是　　。

将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是（　　）

A．阴极的电极反应式为Fe﹣2e^﹣═Fe²⁺

B．金属M的活动性比Fe的活动性弱

C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护

D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快