Question

1．美國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電池．其構造如圖1所示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中進入，并在電極表面放電．
（1）a是負極（填正或負），b是正極（填正或負），電極反應式分別為：a2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），bO₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）如圖2是一個化學過程的示意圖．已知甲池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O
①請回答：甲池是原電池裝置，B（石墨）電極的名稱是陽極．
②寫出下列電極反應式：通入CH₃OH的電極的電極反應式是CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-，A（Fe）電極的電極反應式為Ag⁺+e^-=Ag．
③乙池中反應的化學方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
④當乙池中A（Fe）極的質量增加5.40g時，甲池中理論上轉移電子0.05mol．

Answer 1

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

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，由于電解質溶液呈堿性，則負極電極反應式為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），正極電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：負；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，通燃料的是負極，和正極相連的是陽極，和負極相連的是陰極，所以石墨電極的名稱是陽極，故答案為：原電池；陽極；
②燃料電池中燃料失電子發(fā)生氧化反應，甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，其電極的電極反應式是CH₃OH-6e^-+8OH^-═6H₂O+CO₃^2-；B電極與原電池負極相連，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，電解質溶液為AgNO₃，則乙池中反應的化學方程式為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，其電極反應為Ag⁺+e^-=Ag，已知A（Ag）極的質量增加5.40g時，n（Ag）=0.05mol，則轉移電子為0.05mol，
故答案為：0.05．

點評 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鍵，難點是電極反應式的書寫，題目難度中等．