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2023系统技能竞赛
1,050
单选题

305、某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液,下列有关该电池的叙述不正确的是()。

A
 用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移
B
 工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变
C
 该燃料电池的总反应方程式为:2H2+O2=2H2O
D
 正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-

答案解析

正确答案:A

解析:

这是一道关于氢氧燃料电池原理及其应用的化学选择题。我们需要分析电池在碱性环境下的电极反应、总反应,以及结合电解池进行电子转移的计算。 **1. 分析氢氧燃料电池(碱性介质)的原理** * **总反应**:氢气和氧气反应生成水。 $$2H_2 + O_2 = 2H_2O$$ 因此,**选项 C 正确**。 * **电极反应**: * **负极**(燃料 $H_2$ 失电子):在碱性条件下,$H^+$ 不能大量存在,会与 $OH^-$ 结合生成水。 $$H_2 - 2e^- + 2OH^- = 2H_2O$$ * **正极**(氧化剂 $O_2$ 得电子):氧气得电子结合水生成氢氧根离子。 $$O_2 + 4e^- + 2H_2O = 4OH^-$$ 因此,**选项 D 正确**。 * **电解液变化**: 观察总反应 $2H_2 + O_2 = 2H_2O$,反应生成了水。虽然正极产生 $OH^-$,负极消耗 $OH^-$,但从总反应来看,KOH 并没有被消耗,也没有生成新的 KOH。然而,由于反应生成了水,溶液体积增大,导致 KOH 的**浓度**降低,但 KOH 的**物质的量**(即溶质的摩尔数)保持不变。 因此,**选项 B 正确**。 **2. 分析选项 A 的计算** * **情境**用该电池电解 $CuCl_2$ 溶液。 * **阳极反应**:氯离子失电子生成氯气。 $$2Cl^- - 2e^- = Cl_2 \uparrow$$ * **计算**: 题目给出产生标准状况下 $2.24\,L$ 的 $Cl_2$。 $Cl_2$ 的物质的量 $n(Cl_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{2.24\,L}{22.4\,L/mol} = 0.1\,mol$。 根据阳极反应式,生成 $1\,mol$ $Cl_2$ 转移 $2\,mol$ 电子。 所以,生成 $0.1\,mol$ $Cl_2$ 转移的电子数为: $$n(e^-) = 0.1\,mol \times 2 = 0.2\,mol$$ * **结论**:选项 A 中说有 $0.1\,mol$ 电子转移,这是错误的,应为 $0.2\,mol$。 因此,**选项 A 不正确**。 **总结** * A. 错误。转移电子应为 0.2 mol。 * B. 正确。总反应生成水,溶质 KOH 物质的量不变。 * C. 正确。这是氢氧燃料电池的总反应。 * D. 正确。这是碱性条件下正极的标准反应式。 题目要求选出**不正确**的一项。 **答案:A**

相关知识点:

氢氧燃料电池注意电子转移

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