Question

Ⅰ、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用．圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液c；A、B是兩塊電極板，通過導(dǎo)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(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)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(fù)”）；
②B電極上的電極反應(yīng)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(yīng)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(yáng)極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______；
Ⅱ、設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是對(duì)21世紀(jì)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(gè)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(dǎo)O^2-離子．回答如下問題：
（1）以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：______
（2）這個(gè)電池的負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：______；正極發(fā)生的反應(yīng)是：______；固體電解質(zhì)里的O^2-向______（填“正”或“負(fù)”）極移動(dòng)（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(yáng)極來判斷電極；
②陰極是陽(yáng)離子的得電子過程；
（2）電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極材料是粗銅，陰極材料是純銅；
（3）根據(jù)電解時(shí)的陰極和陽(yáng)極反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算；
Ⅱ、（1）燃料電池的總反應(yīng)是燃料在氧氣中燃燒的反應(yīng)；
（2）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，在原電池中，電解質(zhì)里的陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極．
解答：解：Ⅰ、（1）①電流的流向是從電源的正極→電解池的陽(yáng)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(yáng)極，所以B是電解池的陰極，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)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(yīng)，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(yīng)為：Cu²⁺+2e^-→Cu，當(dāng)析出Cu的質(zhì)量為3.2g，則轉(zhuǎn)移電子0.1mol，陽(yáng)極上的電極反應(yīng)為：4OH^-→4e^-+2H₂0+O₂↑，轉(zhuǎn)移電子0.1mol時(shí)，陽(yáng)極上產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是0.025mol，在標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)是燃料在氧氣中燃燒的反應(yīng)，即C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O，故答案為：C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O；
（2）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，即C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O； 正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，即11O₂+44e^-=22O^2-；原電池中電解質(zhì)里的陰離子移向負(fù)極，故答案為：C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O；11O₂+44e^-=22O^2-；負(fù)極．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生原電池和電解池的工作原理，要求學(xué)生熟記教材知識(shí)，學(xué)以致用．