Question

1．美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池．其構(gòu)造如圖1所示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中進(jìn)入，并在電極表面放電．
（1）a是負(fù)極（填正或負(fù)），b是正極（填正或負(fù)），電極反應(yīng)式分別為：a2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），bO₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）如圖2是一個(gè)化學(xué)過(guò)程的示意圖．已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O
①請(qǐng)回答：甲池是原電池裝置，B（石墨）電極的名稱(chēng)是陽(yáng)極．
②寫(xiě)出下列電極反應(yīng)式：通入CH₃OH的電極的電極反應(yīng)式是CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-，A（Fe）電極的電極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag．
③乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
④當(dāng)乙池中A（Fe）極的質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上轉(zhuǎn)移電子0.05mol．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池中，原電池工作時(shí)，氫氧燃料電池的總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O；通入氫氣的一極a為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極b為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①燃料電池中通氧氣的是正極，通燃料的是負(fù)極，和正極相連的是陽(yáng)極，和負(fù)極相連的是陰極；
②燃料電池中燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；B電極與原電池負(fù)極相連，為陰極，銀離子在B上得電子；
③乙為電解池，電解質(zhì)溶液為AgNO₃，根據(jù)電解池的工作原理來(lái)回答；
④根據(jù)電極方程式計(jì)算．

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，通入氧氣的一極為原電池的正極，由于電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極電極反應(yīng)式為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），正極電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：負(fù)；正；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O）；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）①甲裝置是燃料電池，屬于原電池，其中通氧氣的是正極，通燃料的是負(fù)極，和正極相連的是陽(yáng)極，和負(fù)極相連的是陰極，所以石墨電極的名稱(chēng)是陽(yáng)極，故答案為：原電池；陽(yáng)極；
②燃料電池中燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，其電極的電極反應(yīng)式是CH₃OH-6e^-+8OH^-═6H₂O+CO₃^2-；B電極與原電池負(fù)極相連，為陰極，銀離子在B上得電子，其電極方程式為：Ag⁺+e^-=Ag；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═6H₂O+CO₃^2-；Ag⁺+e^-=Ag；
③乙為電解池，電解質(zhì)溶液為AgNO₃，則乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
③乙池中A（Ag）極上銀離子得電子生成Ag，其電極反應(yīng)為Ag⁺+e^-=Ag，已知A（Ag）極的質(zhì)量增加5.40g時(shí)，n（Ag）=0.05mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.05mol，
故答案為：0.05．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，明確離子放電順序是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．