Question

如圖1是某固體酸燃料電池基本結(jié)構(gòu)示意圖，其中以Ca（HSO₄）₂固體為電解質(zhì)傳遞H⁺，電池總反應(yīng)式為：2H₂+O₂=2H₂O，請(qǐng)回答以下問題：

（1）此電池工作時(shí)，H⁺移向多孔電極的

 

極（填“a”或“b”）；寫出a極的電極反應(yīng)式：

 

；若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗O₂ 11.2L，則電池中通過了

 

mol電子．
（2）若用此電池作為電源，連接圖2的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)．通電一段時(shí)間后，取出Pt電極洗滌、干燥、稱重，電極質(zhì)量增加了10.8g，則Pt電極連接電源的

 

（填“正”或“負(fù)”）極；此過程中Cu電極通過的電子數(shù)目為

 

；在第③個(gè)裝置共可收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體

 

 L（氣體的溶解忽略不計(jì)）．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）該裝置是原電池，原電池放電時(shí)，氫離子向正極移動(dòng)，根據(jù)電子流向知，通入氫氣的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極；a極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；根據(jù)氧氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（2）Pt電極上質(zhì)量增加，說明Pt電極為陰極，陰極上析出銀，根據(jù)銀和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；③中陰極上氫離子放電、陰極上氯離子放電，電極反應(yīng)式分別為：2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算生成氣體體積．

解答： 解：（1）根據(jù)電子流向知，b電極是負(fù)極、a電極是正極，放電時(shí)，電解質(zhì)中氫離子向正極a移動(dòng)，正極上電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗O₂ 11.2L，則電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

11.2L

22.4L/mol

×4=2mol，
故答案為：a；O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；2；
（2）Pt電極上質(zhì)量增加，說明Pt電極為陰極，連接電源負(fù)極，陰極上析出銀，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，所以通入Cu電極電子的物質(zhì)的量=

10.8g

108g/mol

×1=0.1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1N_A；
③中陰極上氫離子放電、陰極上氯離子放電，電極反應(yīng)式分別為：2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，則生成氫氣和氯氣體積=

0.1mol

2

×2×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：負(fù)；0.1N_A；2.24．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)電子流向確定原電池正負(fù)極及正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)，再結(jié)合串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算，題目難度不大．