Question

熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），發(fā)明于1889年．現(xiàn)有一個(gè)碳酸鹽燃料電池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物為電解質(zhì)，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣（CO、H₂的體積比為1：1）直接作燃料，其工作原理如圖所示．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）B極發(fā)生

 

（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)
（2）電池總反應(yīng)為

 

．
（3）以此電源電解足量的CuSO₄溶液，陽(yáng)極產(chǎn)生氣體0.56L（已換算為標(biāo)況），則陰極產(chǎn)物的質(zhì)量為

 

 g．電解后溶液體積為1L，溶液的pH約為

 

．
（4）電池中的電解質(zhì)碳酸鈉形成的水溶液體系不能用帶玻璃塞的試劑瓶保存，其原因是

 

（用化學(xué)方程式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,鹽類(lèi)水解的原理

專(zhuān)題：

分析：（1）依據(jù)電解池中陰離子移向陽(yáng)極，判斷電解池的電極，電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）由圖2，電池總反應(yīng)為一氧化碳和氫氣得燃燒反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)；
（3）依據(jù)消耗的氧氣的量計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，依據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，計(jì)算生成銅的質(zhì)量，根據(jù)消耗氫氧根計(jì)算氫離子濃度，從而計(jì)算pH；
（4）碳酸鈉溶液水解成堿性，方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，所以不能用帶玻璃塞的試劑瓶保存．

解答： 解：（1）由圖2中碳酸根離子移向A極可知A為陽(yáng)極，B為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：還原；
（2）由圖2，電池總反應(yīng)為一氧化碳和氫氣得燃燒反應(yīng)，方程式為：CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O；故答案為：CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O；
（3）電解足量的CuSO₄溶液，陽(yáng)極為氫氧根失電子生成氧氣，產(chǎn)生氣體0.56L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氧氣的物質(zhì)的量=

0.56L

22.4L/mol

=0.025mol，O₂→2O^-～4e^-，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1mol，則消耗氫氧根的物質(zhì)的量為0.1mol，則溶液中屬于氫離子為0.1mol，濃度為

0.1mol

1L

=0.1mol/L，所以溶液的pH約為1；
  Cu²⁺+2e^-=Cu
      2    64g
    0.1mol  m   
m=3.2g，故答案為：3.2；1；
（4）碳酸鈉溶液水解成堿性，方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，所以不能用帶玻璃塞的試劑瓶保存，故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電化學(xué)電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)、電解的計(jì)算等知識(shí)，明確發(fā)生的電解反應(yīng)及反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)即可解答，注意陽(yáng)極、陰極產(chǎn)生的氣體體積相同是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．