19.燃料電池具有廣闊的發(fā)展前途,科學(xué)家近年研制出一種微型的燃料電池,采用甲醇取代氫氣做燃料可以簡化電池設(shè)計,該電池有望取代傳統(tǒng)電池.某學(xué)生在實驗室利用堿性甲醇燃料電池電解Na2SO4溶液.
請根據(jù)圖示回答下列問題:
(1)圖中a電極是陽(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽極”).該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O.
(2)堿性條件下,通入甲醇的一極發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
(3)當(dāng)消耗3.36L氧氣時(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況),理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是0.45mol.
(4)若a、b電極材料分別為鐵和石墨,則電解總反應(yīng)化學(xué)方程式為2Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe(OH)2+H2↑.

分析 (1)燃料電池中,通入燃料的電極是負(fù)極,通入氧氣的電極是正極,電解池中,和電源負(fù)極相連的極是陰極,和電源正極相連的是陽極;
(2)燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境來回答;
(3)根據(jù)串聯(lián)電路電子守恒來計算回答;
(4)若a、b電極材料分別為鐵和石墨,則鐵是陽極,石墨是陰極,陽極鐵放電生成亞鐵離子,陰極水放電生成氫氣,亞鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化亞鐵,由此分析解答.

解答 解:(1)燃料電池中,通入燃料甲醇的電極是負(fù)極,通入氧氣的電極是正極,電解池中,和電源負(fù)極相連的極b是陰極,和電源正極相連的a極是陽極,電解硫酸鈉溶液,在陽極上是氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為:4OH--4e-=O2↑+2H2O,
故答案為:陽;4OH--4e-=O2↑+2H2O;
(2)燃料電池的負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電解質(zhì)環(huán)境是堿性,則電極反應(yīng)為:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,
故答案為:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
(3)在燃料電池的正極上,正極反應(yīng):O2↑+4H++4e-=2H2O,當(dāng)消耗3.36L即0.15mol氧氣時(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況),轉(zhuǎn)移電子的量是0.6mol,電解Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水,根據(jù)電解方程式:2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H2↑+O2↑,轉(zhuǎn)移電子的量是0.6mol時,生成氣體的物質(zhì)的量是0.45mol,
故答案為:0.45;
(4)若a、b電極材料分別為鐵和石墨,則鐵是陽極,石墨是陰極,陽極鐵放電生成亞鐵離子,陰極水放電生成氫氣,亞鐵離子與氫氧根離子結(jié)合成氫氧化亞鐵,所以總的電極反應(yīng)式為:2Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe(OH)2+H2↑,故答案為:2Fe+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe(OH)2+H2↑.

點(diǎn)評 本題考查電化學(xué)知識的綜合考查題,注意原電池和電解池的工作原理是解題關(guān)鍵,難度不大.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.已知電離常數(shù)的大小可以用來比較酸性的相對強(qiáng)弱,觀察下表中的數(shù)據(jù)分析表格中兩種弱酸可能涉及到的分子或離子,依據(jù):較強(qiáng)酸+較弱酸鹽=較弱酸+較強(qiáng)酸鹽的反應(yīng)規(guī)律,且較強(qiáng)酸和較弱酸鹽按物質(zhì)的量比為1:1發(fā)生反應(yīng),則最多可以寫出的離子方程式的個數(shù)(不考慮難溶鹽)是( 。
 弱酸 電離常數(shù) 弱酸 電離常數(shù)
 H2CO3 Ka1=4.4×10-7 H2C2O4 Ka1=5.4×10-2
 Ka2=4.7×10-11 Ka2=5.4×10-5
A.2B.4C.6D.8

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.電化學(xué)在金屬冶煉和環(huán)境處理等方面有著廣泛的應(yīng)用

(1)由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是bd
a.Fe2O3b.NaCl      c.Cu2S      d.Al2O
(2)如圖1為電解精煉銀的示意圖,a(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀,寫出b電極反應(yīng)式為Ag+e_=Ag+
(3)銀制器皿日久表面會逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故.根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去.黑色褪去的原因是(用電極反應(yīng)是表示)Ag2S+2e-=2Ag+S2-,鋁質(zhì)容器為負(fù)極,其中食鹽水的作用為增強(qiáng)導(dǎo)電性.
(4)利用電化學(xué)降解法可治理水中硝酸鹽的污染.電化學(xué)降解NO3-生成氮?dú)獾脑砣鐖D2所示.
①電源正極為A(填“A”或“B”),陰極反應(yīng)式為2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-
②若電解過程中轉(zhuǎn)移了1mol電子,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m-△m)為7.2g.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.下列反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是( 。
A.向Ba(OH)2溶液中逐滴加入NH4HSO4溶液至剛好沉淀完全:Ba2++2OH-+H++SO42-+NH4+=BaSO4↓+NH3•H2O+H2O
B.將少量SO2氣體通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-=SO42-+Cl-+2H+
C.Na2CO3溶液中滴加幾滴稀鹽酸:CO32+H+=HCO3-
D.NaHCO3溶液中滴加少量澄清石灰水:2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+2H2O+CO32-

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14.分子式C8H8O2的有機(jī)物,其結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)且可以與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)放出氣體的同分異構(gòu)體有(不考慮立體異構(gòu))( 。
A.2種B.3種C.4種D.5種

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.短周期主族元素X,Y,Z,W的原子序數(shù)均為偶數(shù)且依次增大,Z的原子序數(shù)是X的2倍,W的質(zhì)子數(shù)是X,Y的質(zhì)子數(shù)之和,下列敘述正確的是( 。
A.元素X與Z同主族
B.原子半徑:r(W)>r(X)>r(Y)>r(Z)
C.由元素X,Y,Z形成的常見化合物為共價化合物
D.最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序:Y、X、W

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.在通常條件下,下列各組物質(zhì)的性質(zhì)排列正確的是( 。
A.Na、Mg、Al 的第一電離能逐漸增大B.O、F、N 的電負(fù)性逐漸增大
C.S2-、Cl-、K+的半徑逐漸增大D.熱穩(wěn)定性:HF>H2O>NH3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.短周期元素T、Q、W、G在元素周期表中的相對位置如圖所示,其中Q是無機(jī)非金屬材料的主角.下列判斷正確的是( 。
A.原子半徑:W<T
B.最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:Q<T
C.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性:W<Q
D.簡單離子的還原性:W<G

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.儲存濃硫酸時,所用罐體的金屬材料主要是(  )
A.B.C.D.

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