Question

【題目】氫氧燃料電池是將H2通入負極，O2通入正極而發(fā)生電池反應的，其能量轉換率高。

（1）若電解質溶液為硫酸，其正極反應式為____________________，負極反應式為___________________;若在常溫下轉移2mol電子，可產(chǎn)生水質量為_________g。

（2）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+）=3mol·L—1，取該混合液100mL用石墨做電極進行電解，通電一段時間后，在陰極收集到1.12L（標準狀況）氣體。此時氫氧燃料電池中消耗H2的質量是_______，混合溶液中NaOH的物質的量濃度是__________mol·L-1。

（3）已知可逆反應：AsO43-＋2I－＋2H＋AsO33-＋I2＋H2O。如圖所示，C1棒和C2棒都是石墨電極。

(Ⅰ)若向B中逐滴加入濃鹽酸，上述反應向右進行，發(fā)現(xiàn)檢流計指針向左偏轉。

(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)檢流計指針與(Ⅰ)中偏轉方向相反。

試回答問題：

操作(Ⅰ)中，C1棒上的反應式為_____________________________。

操作(Ⅱ)中，C2棒上的反應式為______________________________。

Answer 1

【答案】O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 2H2 - 4e- = 4 H+ 18 0.3g 1 C1棒 2I- - 2e- = I2 C2棒 AsO33- - 2e- + 2OH- = AsO43-＋H2O

【解析】

（1）H2、O2燃料電池，電解質溶液為硫酸，正極氧氣得電子與氫離子反應生成水，負極氫氣失電子生成氫離子；

（2）陰極：Cu2++2e- =Cu，2H2O+ 2e-=2OH- +H2，陽極：2Cl- - 2e- = Cl2；

（3）用平衡理論判斷AsO43-＋2I－＋2H＋AsO33-＋I2＋H2O移動方向。

（1）H2、O2燃料電池，電解質溶液為硫酸，正極氧氣得電子與氫離子反應生成水，負極氫氣失電子生成氫離子，電極反應式分別為O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O、2H2 - 4e- = 4H+；常溫下轉移2mol電子，可生成1mol水，即18g；

（2）電解由NaCl和CuSO4組成的混合溶液，陰極：Cu2++2e- =Cu，2H2O+ 2e-=2OH- +H2，c（Cu2+）=1mol/L，溶液為100mL，需要0.2mol電子；生成標準狀況1.12L氫氣，需要0.1mol電子，合計0.3mol，則電池的負極消耗0.15mol氫氣，即0.3g；陽極：2Cl- - 2e- = Cl2，n（Cl-）=0.3mol，則陽極生成n（OH-）=0.1mol，則c（NaOH）=1mol/L；

（3）向B中逐滴加入濃鹽酸，溶液中氫離子濃度增大，平衡正向進行AsO43-＋2e－＋2H＋AsO33-＋H2O，則C1棒上的反應式為2I- - 2e- = I2；

向B中滴加40%的NaOH溶液，平衡逆向移動，C2棒發(fā)生AsO33-＋2OH- -2e－ AsO43-＋H2O。