Question

【題目】燃料電池是將乙醇通入負(fù)極，O2通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的，其能量轉(zhuǎn)換率高．

（1）若電解質(zhì)溶液為KOH，其正極反應(yīng)為 ，負(fù)極反應(yīng)為 ；

（2）若電解質(zhì)溶液為硫酸，其正極反應(yīng)為 ，負(fù)極反應(yīng)為 ；

（3）若用氫氧燃料電池電解由NaCl和CuSO4組成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=0.3molL﹣1，取該混合液100mL用石墨做電極進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，在陰極收集到0.112L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體．此時(shí)燃料電池中消耗H2的質(zhì)量是 ，O2的質(zhì)量是 ．

Answer 1

【答案】（1）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；

（2）O2+4H++4e﹣=2H2O；H2﹣2e﹣=2H+；

（3）0.03g；0.24g．

【解析】

試題分析：（1）若電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；

（2）酸性條件下，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，負(fù)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、氧氣的質(zhì)量．

解：（1）若電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)，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﹣，負(fù)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H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，

故答案為：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；

（2）酸性條件下，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，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H2﹣2e﹣=2H+，

故答案為：O2+4H++4e﹣=2H2O；H2﹣2e﹣=2H+；

（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+）=0.3molL﹣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=mol×2=0.01mol，所以電解時(shí)轉(zhuǎn)移的總電子物質(zhì)的量為0.03mol，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0.03NA，則消耗氫氣的質(zhì)量=0.015×2g/mol=0.03g，氧氣的質(zhì)量為0.03mol××32g/mol=0.24g；

故答案為：0.03g；0.24g．