Question

3．NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料電池，其原理如圖所示．該電池在放電過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用．下列說法正確的是（　�。�

• A． 放電時(shí)，N0₃^-向石墨Ⅱ電極遷移
• B． 石墨Ⅱ附近發(fā)生的反應(yīng)為：NO+O₂+e^-═NO₃^-
• C． 電池總反應(yīng)式為：4NO₂+O₂═2N₂O₅
• D． 當(dāng)外電路通過4mol e^-，負(fù)極上共產(chǎn)生2mol N₂O₅

Answer 1

分析 NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料電池，NO₂作燃料、O₂作氧化劑，所以石墨I(xiàn)為負(fù)極、石墨I(xiàn)I為正極，石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，因?yàn)樨?fù)極上失電子，所以Y是五氧化二氮，則石墨I(xiàn)電極反應(yīng)式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，石墨I(xiàn)I電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-，電池反應(yīng)式為：4NO₂+O₂═2N₂O₅，放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、陽離子向正極移動(dòng)，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子和各物質(zhì)之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料電池，NO₂作燃料、O₂作氧化劑，所以石墨I(xiàn)為負(fù)極、石墨I(xiàn)I為正極，石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，因?yàn)樨?fù)極上失電子，所以Y是五氧化二氮，則石墨I(xiàn)電極反應(yīng)式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，石墨I(xiàn)I電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-，電池反應(yīng)式為：4NO₂+O₂═2N₂O₅，放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、陽離子向正極移動(dòng)，
A．放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)、陽離子向正極移動(dòng)，所以放電時(shí)，N0₃^-向石墨I(xiàn)電極遷移，故A錯(cuò)誤；
B．石墨I(xiàn)I是正極，電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)以上分析知，電池反應(yīng)式為：4NO₂+O₂═2N₂O₅，故C正確；
D．根據(jù)NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅知，當(dāng)外電路通過4mol e^-，負(fù)極上共產(chǎn)生4mol N₂O₅，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)電源新型電池，為高頻考點(diǎn)，明確原電池正負(fù)極上得失電子、元素化合價(jià)變化及離子移動(dòng)方向等知識點(diǎn)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意Y成分的正確判斷，題目難度不大．