Question

熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），發(fā)明于1889年．現(xiàn)有一個(gè)碳酸鹽燃料電池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣（CO、H₂的體積比為1：1）直接作燃料，其工作原理如圖所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）A電極的電極反應(yīng)方程式為

 

．
（2）常溫下，用石墨作電極，以此電源電解一定量的CuSO₄溶液．當(dāng)兩極產(chǎn)生的氣體體積相同時(shí)停止通電，若電解后溶液的體積為2L，溶液的pH=1（不考慮水解產(chǎn)生的H⁺），則陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）該燃料電池中，負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水；
（2）用Pt電極電解CuSO₄溶液，發(fā)生2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，只在陽(yáng)極產(chǎn)生氣體，由陰陽(yáng)兩極產(chǎn)生相同體積的氣體，還發(fā)生2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑，結(jié)合轉(zhuǎn)移的電子數(shù)來(lái)計(jì)算解答．

解答： 解：（1）該燃料電池中，負(fù)極的氣體按物質(zhì)的量之比為1：1參與反應(yīng)，則負(fù)極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，
故答案為：CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O；
（2）若電解后溶液的體積為2L，溶液的pH=1（不考慮水解產(chǎn)生的H⁺），根據(jù)電解反應(yīng)：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，則生成硫酸的物質(zhì)的量是0.1mol，生成銅的物質(zhì)的量是0.1mol，陽(yáng)極上的反應(yīng)：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，
設(shè)生成的氧氣物質(zhì)的量是x，則

4x-0.2

2

=x，解得x=0.1mol，所以陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是0.1mol，故答案為：0.1mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電化學(xué)電極反應(yīng)式和的書(shū)寫(xiě)、電解的計(jì)算等知識(shí)，明確發(fā)生的電解反應(yīng)及反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)即可解答，注意陽(yáng)極、陰極產(chǎn)生的氣體體積相同是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．