分析 (1)氫氧燃料電池中,如果電解質(zhì)溶液為堿,則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子,陰極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水;
(2)氫氧燃料電池中,如果電解質(zhì)溶液為酸,則正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,陰極上氫氣失電子生成氫離子;
(3)用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO4組成的混合溶液時(shí),陰極上先銅離子放電,后氫離子放電,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算陽極生成氯氣的物質(zhì)的量和氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù),根據(jù)氫氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算氫氣的質(zhì)量.
解答 解:(1)氫氧燃料電池中,如果電解質(zhì)溶液為堿,則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子,電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,陰極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為2H2-4e-+4OH-=4H2O,
故答案為:O2+4e-+2H2O=4OH-;2H2-4e-+4OH-=4H2O;
(2)氫氧燃料電池中,如果電解質(zhì)溶液為酸,則正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式為:O2+4e-+4H+=2H2O,陰極上氫氣失電子生成氫離子,電極反應(yīng)式為:2H2-4e-=4H+,
故答案為:O2+4e-+4H+=2H2O;2H2-4e-=4H+;
(3)用氫氧燃料電池電解NaCl和CuSO4組成的混合溶液時(shí),陰極上先銅離子放電,后氫離子放電,c(Na+)=3c(Cu2+)=0.3mol•L-1,即混合溶液中銅離子的濃度是0.1mol/L,100mL混合溶液中n(Cu2+)=0.1mol/L×0.1L=0.01mol,
析出0.01mol銅需要轉(zhuǎn)移0.02mol電子,陰極上生成氫氣需要轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.112}{22.4}$×2=0.01mol,串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,所以氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.03mol,
①電解池陽極生成氯氣的物質(zhì)的量是$\frac{0.03mol}{2}$=0.015mol,故答案為:0.015;
②串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,所以氫氧燃料電池外電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)也為0.03NA,則消耗氫氣的質(zhì)量=$\frac{(0.02+0.01)mol}{2}$×2g/mol=0.03g,
故答案為:0.03NA;0.03.
點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池原理及其相關(guān)計(jì)算,注意氫氧燃料電池中,電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液不同則電極反應(yīng)式不同.
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A. | H2、CH4在負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng) | |
B. | 從產(chǎn)物推斷,兩種燃料電池的氧化劑均為O2 | |
C. | 燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,能量轉(zhuǎn)化率高 | |
D. | 分別將1 mol H2與1 mol CH4做燃料電池的燃料,轉(zhuǎn)移的電子一樣多 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | N2和H2全部轉(zhuǎn)化為NH3 | |
B. | 正反應(yīng)和逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率均為零 | |
C. | N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度之比為1:3:2 | |
D. | 若外界條件發(fā)生改變,化學(xué)反應(yīng)的限度可能隨之改變 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 氯化鈉是由鈉離子和氯離子組成的化合物 | |
B. | 氯化鈉電離成鈉離子和氯離子不需要通電 | |
C. | 氯化鈉的電離方程式為:NaCl═Na++Cl- | |
D. | 水合鈉離子和水合氯離子周圍水分子數(shù)相同 |
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