Question

15．化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進行如圖實驗（圖中所用電極均為惰性電極）
（1）電極a為負(fù)極（填“正”或“負(fù)”），溶液中OH^-移向a極（填a或b）；
（2）電極b處所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）隨著反應(yīng)的進行，氫氧燃料電池內(nèi)部溶液的PH將減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）；
（4）c極為陽（填“陰”或“陽”）極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（5）如圖裝置中盛有100mL0.1mol•L^-1AgNO₃溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，則此時右圖裝置中溶液的c（H⁺）=0.1mol/L．（溶液體積變化忽略不計）
（6）氫氧燃料電池的優(yōu)點無污染．

Answer 1

分析 氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的電極為負(fù)極即a極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性溶液中，電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的電極為正極即b極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，電解硝酸銀溶液，與a極相連的d為陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，與b極相連的c為陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4HNO₃+O₂↑+4Ag，據(jù)此分析解讀．

解答 解：氫氧燃料電池工作時，通入氫氣的電極為負(fù)極即a極，發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性溶液中，電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的電極為正極即b極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，電解硝酸銀溶液，與a極相連的d為陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，與b極相連的c為陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4HNO₃+O₂↑+4Ag，
（1）根據(jù)以上分析，電極a為負(fù)極，溶液中OH^-移向a極，故答案為：負(fù)；a；
（2）電極b處所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）因為總反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，則隨著反應(yīng)的進行，堿性減弱，所以氫氧燃料電池內(nèi)部溶液的PH將減小，故答案為：減小；
（4）c極為陽極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：陽；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（5）電解硝酸銀溶液，陰極發(fā)生4Ag⁺+4e^-=4Ag，陽極發(fā)生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4HNO₃+O₂↑+4Ag，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，
n（H₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，由電極方程式H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O可知轉(zhuǎn)移電子0.01mol，由電解AgNO₃的總反應(yīng)式可知，轉(zhuǎn)移4mol電子，生成4mol硝酸，因此轉(zhuǎn)移0.01mol電子，產(chǎn)生硝酸0.01mol，c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，故答案為：0.1mol/L；
（6）氫氧燃料電池的優(yōu)點無污染，故答案為：無污染．

點評 本題考查電化學(xué)知識，為高考常見題型，側(cè)重于考查學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力和分析問題的能力，題目難度中等．