Question

如圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖．
在該系統(tǒng)中，白天利用太陽能電池（光-電轉(zhuǎn)換裝置）將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，用于白天給航天設(shè)備中的用電器供電，并用裝置X電解水；夜晚，裝置Y中利用白天電解水而貯存的氫氣、氧氣在KOH溶液中發(fā)生電池反應(yīng)，用于夜晚給航天設(shè)備中的用電器供電．
（1）白天，裝置X中電解水的化學(xué)方程式為

2H₂O=2H₂↑+O₂↑

．
（2）夜晚，裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為

2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O

，正極的電極反應(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（3）有關(guān)該系統(tǒng)的下列說法，正確的是

ACD

（填選項(xiàng)）
A．該系統(tǒng)中能量的最初來源是太陽能
B．裝置X工作時電能完全轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C．裝置Y中的KOH的物質(zhì)的量一直保持不變
D．該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，保護(hù)了太空環(huán)境．

Answer 1

分析：（1）電解水生成氫氣和氧氣；
（2）夜晚是原電池放電過程，燃料電池中氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）裝置X和Y實(shí)際上是存儲了部分太陽能電池產(chǎn)生的電能，太陽能電池利用光能轉(zhuǎn)化為電能可直接用于工作；馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化；在裝置X中，電解水生成H₂、O₂，實(shí)現(xiàn)了電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；在裝置Y中構(gòu)成燃料電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，作用于馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，氫氧燃料電池的負(fù)極上應(yīng)是H₂參加反應(yīng)，裝置X能利用光能實(shí)現(xiàn)H₂、O₂、H₂O的循環(huán)再生．

解答：解：（1）裝置X中電解水的化學(xué)方程式為：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
故答案為：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
（2）在裝置Y中構(gòu)成燃料電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，作用于馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，氫氧燃料電池的負(fù)極上應(yīng)是H₂參加反應(yīng)，氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)電解反應(yīng)為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，正極是氧氣參加反應(yīng)，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）A．裝置X和Y實(shí)際上是存儲了部分太陽能電池產(chǎn)生的電能，太陽能電池利用光能轉(zhuǎn)化為電能可直接用于工作；馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化；該系統(tǒng)中能量的最初來源是太陽能，故A正確；
B．在裝置X中，電解水生成H₂、O₂，實(shí)現(xiàn)了電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；但裝置X工作時電能不能完全轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B錯誤；
C．裝置Y中的電極反應(yīng)為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依據(jù)電極反應(yīng)可知過程中的KOH的物質(zhì)的量一直保持不變，故C正確；
D．系統(tǒng)工作中是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，過程中是水的轉(zhuǎn)化反應(yīng)關(guān)系應(yīng)用，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，保護(hù)了太空環(huán)境，故D正確；
故答案為：ACD；

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)電源新型電池，題目難度中等，本題注意把握航天器能量儲存系統(tǒng)的工作原理，把握能量的轉(zhuǎn)化形式．