Question

10．如圖1是某固體酸燃料電池基本結構示意圖，其中以Ca（HSO₄）₂固體為電解質傳遞H⁺，電池總反應式為：2H₂+O₂=2H₂O，請回答以下問題：

（1）此電池工作時，H⁺移向多孔電極的a極（填“a”或“b”）；寫出b極的電極反應式：H₂-2e^-=2H⁺．若在標準狀況下O₂消耗11.2L，則電池通過了2 mol電子．
（2）若用此電池作為電源，連接圖2的裝置進行電解實驗．通電一段時間后，取出Pt電極 洗滌、干燥、稱重，電極質量增加了10.8g，則Pt電極連接電源的負（填“正”或“負”）極；在①池中陽極上的電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；總反應方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；在②池C極上可觀察到的現(xiàn)象為有紅色固體析出；
（3）電解一段時間后硫酸銅濃度是否發(fā)生變化？不變；在第③個裝置共收集到2.24 L （標準狀況）的氣體．

Answer 1

分析 （1）該裝置是原電池，原電池放電時，氫離子向正極移動，根據(jù)電子流向知，通入氫氣的電極為負極、通入氧氣的電極為正極；a極上氧氣得電子和氫離子反應生成水；根據(jù)氧氣和轉移電子之間的關系式計算；
（2）Pt電極上質量增加，說明Pt電極為陰極，陰極上析出銀，①中陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；②中C電極為陰極，銅離子在C電極放電生成銅；
（3）②是電鍍池，電解質溶液濃度不變，③中陰極上氫離子放電、陰極上氯離子放電，電極反應式分別為：2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，根據(jù)串聯(lián)電路中轉移電子相等計算生成氣體體積．

解答 解：（1）根據(jù)電子流向知，b電極是負極、a電極是正極，放電時，電解質中氫離子向正極a移動，負極上電極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，若在標準狀況下消耗O₂ 11.2L，物質的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，據(jù)電極反應式正極上電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，則電池中轉移電子的物質的量0.5mol×4=2mol，
故答案為：a；H₂-2e^-=2H⁺；2；
（2）Pt電極上質量增加，說明Pt電極為陰極，連接電源負極，陰極上析出銀，陽極上氫氧根放電生成氧氣，電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，總反應方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；②中C電極為陰極，銅離子在C電極放電生成銅，
故答案為：負；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；有紅色固體析出；
（3）②是電鍍池，電解質溶液濃度不變；生成Ag10.8g，為0.1mol，轉移電子0.1mol，③中陰極上氫離子放電、陰極上氯離子放電，電極反應式分別為：2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉移電子0.1mol，則生成氫氣和氯氣體積$\frac{0.1mol}{2}$×2×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：不變；2.24．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)電子流向確定原電池正負極及正負極上發(fā)生的反應，再結合串聯(lián)電路中轉移電子相等進行計算，題目難度不大．