Question

17．宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型化學電池，其結構如圖1所示，A、B是多孔性碳制成的兩個電極．
（1）該燃料電池的正極是A（填“A”或“B”），若電解質溶液為KOH溶液，則負極的電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；一段時間后，溶液的pH會變�。ㄌ睢白兇蟆薄白冃　被颉安蛔儭保�．
（2）若電解質溶液為硫酸，則正極的反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
（3）若用該氫氧燃料電池作電源電解氯化鈉溶液和硫酸銅溶液，裝置如圖2所示，則鐵電極上產生的氣體為H₂（填化學式）；一段時間后，銅電極的質量減少6.4g，則甲池中石墨電極上產生氣體的物質的量為0.1mol．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極a為電源的負極，發(fā)生氧化反應，通入氧氣的一極b為原電池的正極；
（2）酸性條件下，氧氣在正極上得電子生成水；
（3）Fe與負極相連作陰極，陰極上氫離子得電子；Cu與正極相連作陽極失電子生成銅離子，結合電子守恒計算．

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，由于電解質溶液呈堿性，則負極電極反應式為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池的總反應為2H₂+O₂=2H₂O，溶液的體積增大，溶液堿性減弱，則pH減小；
故答案為：A；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；變��；
（2）酸性條件下，氧氣在正極上得電子生成水，則正極的電極方程式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）Fe與負極相連作陰極，陰極上氫離子得電子，所以陰極上生成氫氣；Cu與正極相連作陽極失電子生成銅離子，電極反應為Cu-2e^-=Cu²⁺，銅電極的質量減少6.4g，即Cu參加反應的物質的量為0.1mol，則轉移電子為0.2mol，甲池中石墨電極上氯離子得電子生成氯氣，由電子守恒可知，生成的氯氣為0.1mol；
故答案為：H₂；0.1mol．

點評 本題考查了原電池和電解池的工作原理的應用，注意把握電極名稱、電極判斷、電極反應、電池反應，題目難度中等，明確電子守恒在計算中的應用是解題關鍵．