Question

【題目】如圖裝置所示，是用氫氧燃料電池B進行的某電解實驗：

(1)若電池B使用了亞氨基鋰(Li2NH)固體作為儲氫材料，其儲氫原理是：Li2NH＋H2=LiNH2＋LiH，則下列說法中正確的是________。

A. Li2NH中N的化合價是-1

B. 該反應中H2既是氧化劑又是還原劑

C. Li＋和H-的離子半徑相等

D. 此法儲氫和鋼瓶儲氫的原理相同

(2)在電池B工作時：

①若用固體Ca(HSO4)2為電解質傳遞H＋，則電子由________極流出，H＋向______極移動(填“a”或“b ”)。

②b極上的電極反應式為_________。

③外電路中，每轉移0.1 mol電子，在a極消耗________ L的H2(標準狀況下)。

(3)若A中X、Y都是惰性電極，電解液W是滴有酚酞的飽和NaCl溶液，則B工作時：

①電解池中X極上的電極反應式是______________。在X極這邊觀察到的現象是____________。

②檢驗Y電極上反應產物的方法是______________。

Answer 1

【答案】B a b O2＋4H＋＋4e－=2H2O 1.12 2H＋＋2e－=H2↑ 溶液變紅 用濕潤的KI-淀粉試紙接近Y極氣體產物，試紙變藍，證明產生Cl2

【解析】

(2)燃料電池中通入燃料的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，燃料電池的反應原理相當于燃料的燃燒，據此書寫電極反應式，并根據原電池中電子、離子的移動方向分析解答；

(3)先根據電解池的工作原理確定陰、陽極，再根據陰、陽極的放電順序書寫電極反應式，并分析現象。

(1)A. Li2NH中N的化合價為-3價，故A錯誤；

B. 反應中H2分別生成LiNH2和LiH，LiNH2中H為+1價，LiH中H的化合價為-1價，則反應中H2既是氧化劑又是還原劑，故B正確；

C. Li＋和H-的核外電子排布相同，Li＋的核電核數更大，則半徑更小，故C錯誤；

D. 此法儲氫是利用氧化還原反應將H2轉化為固體材料，發生化學變化，而鋼瓶儲氫是將氫氣液化，為物理變化，原理不同，故D錯誤；故答案為B；

(2)①裝置B為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極，即從a極流向b極，電解質溶液中陽離子向正極移動，即H＋由a極通過固體酸電解質傳遞到b極；

②b極為正極，發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+4H＋=2H2O；

③a極為負極，發生氧化反應，電極反應式為H2-2e-=2H＋，每轉移2 mol電子消耗1 mol H2，則每轉移0.1 mol電子，在a極消耗0.05 mol H2，即1.12 L H2；

(3)氫氧燃料電池中，a極為負極，b極為正極，則電解池中，X極為陰極，Y為陽極，

①X極為陰極，該電極上為水電離出的氫離子發生得電子的還原反應，同時生成氫氧根離子，即2H2O＋2e-=H2↑+2OH-，溶液堿性增強，因此滴有酚酞的溶液變紅；

②Y極為陽極，該電極上氯離子發生失電子的氧化反應，即2Cl--2e-=Cl2↑，產物為氯氣，檢驗方式為用濕潤的KI-淀粉試紙接近Y極氣體產物，試紙變藍，證明產生Cl2。