Question

以氨氣代替氫氣研發(fā)氨燃料電池是當(dāng)前科研的一個(gè)熱點(diǎn)．
（1）氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是2mol?L^-1的KOH溶液，電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

；每消耗1.7g NH₃轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為

 

．
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，如右圖所示，A、B均為鉑電極，通電一段時(shí)間后，在A電極上有紅色固體析出，則B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

；此時(shí)向所得溶液中加入8gCuO固體后恰好可使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，則電解過(guò)程中收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為

 

L．
（3）納米級(jí)氧化亞銅（Cu₂O）是一種重要光電材料．現(xiàn)用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質(zhì)制備納米級(jí)氧化亞銅（Cu₂O），電解反應(yīng)為2Cu+H₂O

通電  .

Cu₂O+H₂↑銅棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)方程式分析氨氣化合價(jià)變化，判斷發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是氨氣，原電池中在負(fù)極失電子，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；結(jié)合化學(xué)方程式和電子轉(zhuǎn)移總數(shù)計(jì)算每消耗3.4g NH₃轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；根據(jù)原子守恒計(jì)算氧氣的體積；
（3）電化學(xué)法制備Cu₂O時(shí)，陰極生成Cu₂O，銅離子被還原，銅應(yīng)為陽(yáng)極，陽(yáng)極生成銅離子，以補(bǔ)充銅離子．

解答： 解：（1）電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極是氨氣失電子生成氮?dú)�，反�?yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反應(yīng)中2mol氨氣反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移6mol電子，每消耗3.4g NH₃物質(zhì)的量=

1.7g

17g/mol

=0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.3N_A；
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；0.3N_A；
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電而析出銅，陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，向溶液中加入8gCuO固體后可使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，則陽(yáng)極上析出氧氣的質(zhì)量等于氧化銅中氧原子的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒知，氧氣的體積=

8g 80g/mol ×16g/mol

32g/mol

×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1.12；
（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時(shí)用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質(zhì)，電解反應(yīng)為2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂↑，銅應(yīng)為陽(yáng)極，陽(yáng)極銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化亞銅，電極反應(yīng)為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺；
故答案為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池和電解池知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和電化學(xué)知識(shí)的綜合考查，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，注意把握電極方程式的書寫，題目難度中等．