Question

1．椐《歐洲汽車新聞》報(bào)道，某汽車公司已經(jīng)研發(fā)出了一種新型汽車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，以車載乙醇取代加壓氫氣，成本更低、更為安全．這種新型的乙醇電池用磺酸類質(zhì)子作溶劑，在200℃左右時(shí)供電，電池工作原理如圖1所示．

（1）a極為電池的負(fù)極（填“正極”或“負(fù)極”），電池工作時(shí)外電路的電流方向?yàn)閎→a
（填“a→b”或“b→a”）
（2）寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺．
（3）用乙醇電池可除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中某些含氧酸根雜質(zhì)，其工作原理如圖2所示．
①通電后，該電解槽陰極附近溶液的pH會(huì)變大（填“變大”“變小”或“不變”）．
②若圖1中消耗0.1mol乙醇，則理論上圖2中陰極最多可產(chǎn)生13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體．

Answer 1

分析 （1）在燃料電池中，燃料在負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，電流在電路中從正極流向負(fù)極；
（2）在燃料電池中，負(fù)極上是乙醇失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境書寫電極反應(yīng)；
（3）①電解工業(yè)品氫氧化鉀溶液，陽極為氫氧根失電子放出氧氣，陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大；
②根據(jù)電路中電子的轉(zhuǎn)移相等計(jì)算．

解答 解：（1）在燃料電池中，燃料乙醇在負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，氧氣是在正極上發(fā)生得電子的反應(yīng)，電流在電路中從正極b流向負(fù)極a，故答案為：負(fù)極；b→a；
（2）在燃料電池中，負(fù)極上是乙醇失電子的氧化反應(yīng)，在酸性電解質(zhì)環(huán)境下，負(fù)極的電極反應(yīng)為C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺，
故答案為：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；
（3）①陰極電極反應(yīng)式：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，溶液中OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會(huì)變大，故答案為：變大；
②根據(jù)電池負(fù)極反應(yīng)：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12，所以0.1mol乙醇被氧化時(shí)就有1.2mol電子轉(zhuǎn)移，則在陰極則放出氫氣$\frac{1.2mol}{2}$×22.4L/mol=13.44，
故答案為：13.44．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生燃料電池以及電解原理的工作原理知識(shí)，關(guān)鍵是根據(jù)離子放電順序判斷電解過程中發(fā)生的反應(yīng)，理解除雜原理，題目難度中等．