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【题文】(12分)氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高。(1)若电解质溶液为KOH,其正极反应为____________________________,负极反应

来源:江南娱乐-意甲尤文图斯亚
时间:2024-08-17 11:19:01
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【题文】(12分)氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高。(1)若电解质溶液为KOH,其正极反应为_______________________

【专家解说】:试题答案:【答案】(12分)(1) 正极:O2+4e- + 2 H2O 4OH- (1分)负极:2 H2 + 4 OH - —4 e- 4 H2O(1分) (2) 正极:O2+ 4e -+ 4 H+ 2 H2O (1分) 负极:2H2 —4e- 4 H+ (1分) (3)①0.015mol②0.03NA。0.03g 试题解析:【解析】
试题分析:在燃料电池中,燃料反应的一极是负极,氧气反应的一极是正极。(1)正极是氧气发生反应,由于是碱性电解质,OH- 在正极生成,在负极消耗,则正极反应为:O2+ 4e- + 2 H2O 4OH- ,负极反应为:2 H2 + 4 OH - —4 e- 4 H2O。(2) 在酸性电解质中,H+ 在正极消耗,在负极生成,正极的电极反应为:O2+ 4e -+ 4 H+ 2 H2O ,负极的电极反应为:2H2 —4e- 4 H+ 。(3)NaCl和CuSO4组成的混合溶液中离子有:Na+、Cu2+、H+ 、OH- 、SO42-、Cl-,在电解时阴极放电顺序为:Cu2+、H+ ,阳极放电顺序为:Cl-、 OH- .在阴极收集到了气体,故Cu2+完全放电,然后是H+放电,氢气的物质的量为:n(H2 )=0.112L÷22.4Lmol=0.005mol,n(Cu2+)=0.1mol·L—1×0.1L=0.01mol,
根据电解反应有:阴极 Cu2+ + 2 e- Cu 、 2H+ + 2 e- H2 ↑
0.01mol 0.020 mol 0.010mol 0.005mol
电解时转移的电子为:0.02+0.01=0.03mol,转移0.03mol电子时产生的氯气可根据电极反应可以得出:
阳极 反应 2Cl- - 2 e- = Cl2↑
0.030 mol 0 .015 mol ①故产生的氯气为0.015mol。②转移0.03mol电子时,转移电子数目为0.03NA。根据电解时转移的电子数相等,氢氧燃料电池中转移的电子也为0.03mol,则:2H2 — 4e- 4 H+
0.015 mol 0.03mol ,消耗的H2为0.015mol质量为:0.015mol×g/mol=0.03g
考点:燃料电池的电极反应的书写、有关电子转移的计算。
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