Question

8．2015年CES消費電子展開幕前夕，豐田汽車公司宣布將會開放氫燃料電池技術(shù)專利的使用權(quán)，并正式發(fā)布量產(chǎn)型氫燃料電池轎車Mirai．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置．如圖3為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定．
（1）該電池的負極反應式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O
（2）氫氣的制備和存儲是氫氧燃料電池能否有效推廣的關(guān)鍵技術(shù)．有人提出利用光伏發(fā)電裝置電解尿素的堿性溶液來制備氫氣．光伏發(fā)電是當今世界利用太陽能最主要方式之一．圖1為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置，圖2為電解尿素[CO（NH₂）₂]（C為+4價）的堿性溶液制氫的裝置示意圖（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．
①圖1中N型半導體為負極（“正極”或“負極”）
②該系統(tǒng)工作時，A極的電極反應式為CO（NH₂）₂+80H^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O
③若A極產(chǎn)生7.00g N₂，則此時B極產(chǎn)生16.8L H₂（標況下）．

Answer 1

分析 （1）該電池的負極是氫氣在堿性條件下發(fā)生氧化反應；
（2）該電池反應時中，氮元素化合價由-3價變?yōu)?價，H元素化合價由+1價變?yōu)?價，所以生成氮氣的電極A是陽極，生成氫氣的電極B是陰極，結(jié)合電解池的工作原理分析解答．

解答 解：（1）該電池的負極是氫氣在堿性條件下發(fā)生氧化反應，電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）①該電池反應時中，氮元素化合價由-3價變?yōu)?價，H元素化合價由+1價變?yōu)?價，則氮元素被氧化，氫元素被還原，所以生成氮氣的電極A是陽極，生成氫氣的電極B是陰極，則圖1中N型半導體為負極，P型半導體為正極，故答案為：負極；
②A極為陽極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CO（NH₂）₂+80H^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故答案為：CO（NH₂）₂+80H^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
③若A極產(chǎn)生7.00g N₂，氮氣的物質(zhì)的量為：$\frac{7g}{28g/mol}$=0.25mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：0.25mol×6=1.5mol，所以生成氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{1.5}{2}$mol=0.75mol，則體積為：0.75mol×22.4L/mol=16.8L，故答案為：16.8．

點評 本題考查了電解原理，明確元素化合價變化與陰陽極的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，根據(jù)電解池的工作原理來分析解答，難度中等．