Question

Ⅰ、電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用．圖表示一個電解池，裝有電解液c；A、B是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連．
（1）若A、B都是惰性電極，c是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時向U型管兩邊各滴入幾滴酚酞試液，試判斷
①a是______極（填“正”或“負”）；
②B電極上的電極反應式為______，
（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液c選用CuSO₄溶液，則B電極的材料是______，電極反應式為______．
（3）用惰性電極電解CuSO₄溶液．若陰極上析出Cu的質(zhì)量為3.2g，則陽極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為______；
Ⅱ、設計出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是對21世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-離子．回答如下問題：
（1）以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，這個電池放電時發(fā)生的化學反應的化學方程式是：______
（2）這個電池的負極發(fā)生的反應是：______；正極發(fā)生的反應是：______；固體電解質(zhì)里的O^2-向______（填“正”或“負”）極移動（1分）

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ、（1）①根據(jù)電流的流向是從電源的正極→電解池的陽極來判斷電極；
②陰極是陽離子的得電子過程；
（2）電解精煉銅時，陽極材料是粗銅，陰極材料是純銅；
（3）根據(jù)電解時的陰極和陽極反應方程式進行計算；
Ⅱ、（1）燃料電池的總反應是燃料在氧氣中燃燒的反應；
（2）燃料電池的負極反應是燃料失電子的氧化反應，正極是氧氣得電子的還原反應，在原電池中，電解質(zhì)里的陽離子移向正極，陰離子移向負極．
解答：解：Ⅰ、（1）①電流的流向是從電源的正極→電解池的陽極，所以a是正極，故答案為：正；
   ②和電源的正極a相連的A是電解池的陽極，所以B是電解池的陰極，電極反應為：2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）電解精煉銅時，陽極材料是粗銅，陰極材料是純銅，B是電解池的陰極，發(fā)生銅離子的得電子反應，故答案為：純銅；Cu²⁺+2e^-═Cu；
（3）用惰性電極電解CuSO₄溶液，陰極上的電極反應為：Cu²⁺+2e^-→Cu，當析出Cu的質(zhì)量為3.2g，則轉(zhuǎn)移電子0.1mol，陽極上的電極反應為：4OH^-→4e^-+2H₂0+O₂↑，轉(zhuǎn)移電子0.1mol時，陽極上產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是0.025mol，在標準狀況下的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56L；
Ⅱ、（1）燃料電池的總反應是燃料在氧氣中燃燒的反應，即C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O，故答案為：C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O；
（2）燃料電池的負極反應是燃料失電子的氧化反應，即C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O； 正極是氧氣得電子的還原反應，即11O₂+44e^-=22O^2-；原電池中電解質(zhì)里的陰離子移向負極，故答案為：C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O；11O₂+44e^-=22O^2-；負極．
點評：本題考查學生原電池和電解池的工作原理，要求學生熟記教材知識，學以致用．