Question

20．已知H₂O₂是一種弱酸，在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO₂^-形式存在．目前研究比較熱門(mén)的Al-H₂O₂電池，其電池總反應(yīng)為2Al+3HO₂^-=2AlO₂^-+OH^-+H₂O．現(xiàn)以Al-H₂O₂電池電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制備氫氣 （右池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，b、c、d均為惰性電極）．試回答下列問(wèn)題

（1）電極b是正極，電極反應(yīng)式為HO₂^-+2e^-+H₂O=3OH^-，
（2）右池是電解池，電極c的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂+6H₂O，
（3）通電2min后，Al電極質(zhì)量減輕2.7g，則產(chǎn)生氮?dú)獾捏w積為1.12L．（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

Answer 1

分析 電解時(shí)，電池反應(yīng)時(shí)中，氮元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?價(jià)，H元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以生成氮?dú)獾碾姌O是陽(yáng)極，生成氫氣的電極是陰極，則Al是負(fù)極、b為正極，c為陽(yáng)極，d為陰極，H₂O₂-Al燃料電池工作時(shí)，Al為負(fù)極被氧化，H₂O₂為正極被還原，電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液，CO（NH₂）₂在陽(yáng)極被氧化，氫離子在陰極被還原，以此解答該題．

解答 解：電解時(shí)，電池反應(yīng)時(shí)中，氮元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?價(jià)，H元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以生成氮?dú)獾碾姌O是陽(yáng)極，生成氫氣的電極是陰極，則Al是負(fù)極、b為正極，c為陽(yáng)極，d為陰極，
（1）根據(jù)以上分析，電極b是正極，電極反應(yīng)式為HO₂^-+2e^-+H₂O=3OH^-，故答案為：正；HO₂^-+2e^-+H₂O=3OH^-；
（2）右池是電解池，c為陽(yáng)極，電極c的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂+6H₂O，故答案為：電解；CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+N₂+6H₂O；
（3）每消耗2.7g Al，則轉(zhuǎn)移0.3mol電子，電解池陽(yáng)極中氮元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?價(jià)，在可生成0.05mol氮?dú)�，理論上產(chǎn)生氣體體積為1.12L，故答案為：1.12L．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查原電池以及電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，明確元素化合價(jià)變化是解本題關(guān)鍵，根據(jù)元素化合價(jià)變化與陰陽(yáng)極的關(guān)系來(lái)分析解答，難度中等．