Question

3．化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）：

（1）電極a為負(fù)極（填“正”或“負(fù)”），溶液中OH^-移向a極（填“a”或“b”）；
（2）電極b處所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氫氧燃料電池內(nèi)部的PH將減小（填“增大”或“減小”）；
（4）C極為陽（填“陰”或“陽”）極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
（5）右圖裝置中盛有足量的 AgNO₃溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，則此時(shí)右圖裝置中d電極質(zhì)量增加10.8g．

Answer 1

分析 氫氧燃料電池工作時(shí)，通入氫氣的電極為負(fù)極即a極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性溶液中，電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的電極為正極即b極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，電解硝酸銀溶液，與a極相連的d為陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，與b極相連的c為陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4HNO₃+O₂↑+4Ag，據(jù)此分析．

解答 解：氫氧燃料電池工作時(shí)，通入氫氣的電極為負(fù)極即a極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性溶液中，電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的電極為正極即b極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，電解硝酸銀溶液，與a極相連的d為陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，與b極相連的c為陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4HNO₃+O₂↑+4Ag，
（1）根據(jù)以上分析，電極a為負(fù)極，溶液中OH^-移向a極，故答案為：負(fù)；a；
（2）電極b處所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）因?yàn)榭偡磻?yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，則隨著反應(yīng)的進(jìn)行，堿性減弱，所以氫氧燃料電池內(nèi)部溶液的PH將減小，故答案為：減��；
（4）c極為陽極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：陽；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（5）因?yàn)槿剂想姵乜偡磻?yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，所以當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，n（H₂）=$\frac{1.12}{22.4}$=0.05mol，
由電極方程式H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O可知轉(zhuǎn)移電子0.1mol，電解硝酸銀溶液，陰極d發(fā)生Ag⁺+e^-=Ag，所以d電極質(zhì)量增加0.1×108=10.8g，故答案為：d；10.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電化學(xué)知識(shí)，為高考常見題型，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力和分析問題的能力，題目難度中等．