2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案

中小学教育资源及组卷应用平台
2026鲁科版高中化学选择性必修1
第1章　化学反应与能量转化
微项目　设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案
基础过关练
1.(2025福建厦门六中期中)空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。RFC的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 (　　)
A.当有0.1 mol电子转移时,a电极上产生2.24 L(标准状况)H2
B.b电极上发生的电极反应为4H2O+4e- 2H2↑+4OH-
C.c电极上发生还原反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池
D.d电极上发生的电极反应为O2+4H++4e- 2H2O
2.(2025北京十一学校月考)2021年10月,我国神舟十三号载人飞船成功进入太空,其电力系统主要由太阳能电池和储能电池构成。轨道舱和推进舱使用的储能电池为“镍镉蓄电池组”,电池总反应为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。下列说法不正确的是 (　　)
A.当飞船进入光照区时,太阳能电池可为镍镉电池充电
B.镍镉电池放电时负极反应式:Cd-2e-+2OH- Cd(OH)2
C.镍镉电池充电时阳极反应式:Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O
D.镍镉电池充电时,阳极附近电解质溶液的pH变大
3.载人航天器中利用萨巴蒂尔反应再生O2的流程如图所示。
(1)萨巴蒂尔反应是放热反应,控制反应器内的温度非常重要,反应温度过低则会造成　　　　　。已知此反应在300~400 ℃时转化率较高,所以一般会将进入反应器的气体预热到此温度,同时反应器配有　　　　装置,以便及时将过多的反应热传走。
(2)这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充　　　　(填化学式)。
(3)载人航天器中CO2的富集与转化是O2再生的核心问题,如图是电化学富集CO2的方法。
①离子导体中,K+向多孔碳载镍　　　　(填“A”或“B”)电极移动。
②负极的电极反应式是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
③在多孔碳载镍A电极上消耗1 mol H2,理论上多孔碳载镍B电极转化的CO2在标准状况下的体积是　　　　L。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　电解池中,b电极为阳极,发生氧化反应:4OH--4e- 2H2O+O2↑,a电极为阴极,发生还原反应:4H++4e- 2H2↑;原电池中电解质溶液呈酸性,d电极为负极,发生氧化反应:H2-2e- 2H+,c电极为正极,发生还原反应:O2+4H++4e- 2H2O。当有0.1 mol电子转移时,a电极产生1.12 L(标准状况)H2,故A错误;b电极上发生的电极反应是4OH--4e- 2H2O+O2↑,故B错误;c电极为正极,发生还原反应,B池中的H+可以通过隔膜进入A池,故C正确;d电极上发生的电极反应为H2-2e- 2H+,故D错误。
2.D　根据题意可知,当飞船进入光照区时,太阳能电池可为镍镉电池充电,故A正确;根据电池总反应Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2可知,放电时Cd元素化合价升高失电子,故Cd为负极,电极反应式为Cd-2e-+2OH- Cd(OH)2,故B正确;放电时NiOOH为正极反应物,电极反应式为NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,充电时Ni(OH)2为阳极反应物,电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O,阳极附近电解质溶液的pH变小,故C正确,D不正确。
3.答案　(1)反应速率下降　冷却　(2)H2　(3)①B　②H2-2e-+C H2O+CO2　③5.6
解析　(1)若反应温度过低,会造成反应速率下降;萨巴蒂尔反应是放热反应,且此反应在300~400 ℃时转化率较高,则反应器应该配有冷却装置。(2)根据转化关系图示知萨巴蒂尔反应为CO2+4H2 CH4+2H2O,而2H2O 2H2↑+O2↑,说明用这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充H2。(3)①由题图可知,H2在多孔碳载镍A上失电子,CO2在多孔碳载镍B上得电子生成CH4,故多孔碳载镍A电极为负极,多孔碳载镍B电极为正极,原电池工作时阳离子向正极移动,则离子导体中,K+向多孔碳载镍B电极移动。②H2在负极失电子得到H+,生成的H+结合C生成CO2,负极的电极反应式为H2-2e-+C H2O+CO2。③正极的电极反应式为CO2+8e-+6H2O CH4+8OH-,多孔碳载镍A电极上消耗1 mol H2,转移2 mol e-,根据得失电子守恒,理论上多孔碳载镍B电极转化的CO2为0.25 mol,在标准状况下的体积是5.6 L。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)