Question

【題目】(1)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定。其正極反應(yīng)方程式為________________________，若將負極材料改為CH4，寫出其負極反應(yīng)方程式_________________________。

(2)以NH3代替氫氣研發(fā)燃料電池是當前科研的一個熱點。使用的電解質(zhì)溶液是2molL﹣1的KOH溶液，電池總反應(yīng)為：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。該電池負極的電極反應(yīng)式為____________________；每消耗3.4g NH3轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_________。

(3)圖為青銅器在潮濕環(huán)境中因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕的原理示意圖。

①腐蝕過程中，負極是_______（填圖中字母“a”或“b”或“c”）；

②環(huán)境中的Cl- 擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________；

③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為_______L（標況）。

Answer 1

【答案】O2+2H2O+4e-=4OH- CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O 0.6NA c 2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓ 0.448L

【解析】

(1)裝置圖分析為原電池反應(yīng)，通氫氣的電極為負極，氫氣失電子發(fā)生氧化，反應(yīng)在堿性溶液中生成水，通入氧氣的電極為原電池正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，若將負極材料改為CH4，負極為燃料甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，寫出方程式；

(2)電池反應(yīng)為: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，寫出方程式；根據(jù)消耗NH3的物質(zhì)的量，計算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；

(3) ①根據(jù)原電池相關(guān)原理，進行分析；

②Cl-擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2 (OH)3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應(yīng)為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應(yīng)生成Cu2 (OH)3Cl沉淀；

③計算生成Cu2 (OH)3Cl沉淀的物質(zhì)的量，再轉(zhuǎn)化為氧氣，進行相應(yīng)計算。

(1)裝置圖分析為原電池反應(yīng)，通氫氣的電極為負極，氫氣失電子發(fā)生氧化，反應(yīng)在堿性溶液中生成水，通入氧氣的電極為原電池正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，正極電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-；若將負極材料改為CH4，負極為燃料甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負極的電極反應(yīng)方程式為: CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)電池反應(yīng)為: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應(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3.4gNH3物質(zhì)的量=， 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6NA，故答案為：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；0.6NA；

(3)①根據(jù)圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發(fā)生吸氧腐蝕，則Cu作負極，即c是負極，故答案為：c；

②Cl-擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2 (OH)3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應(yīng)為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應(yīng)生成Cu2 (OH)3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓，故答案為：2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓；

③n[Cu2 (OH)3Cl] =，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子得n(O2)=，V(O2)= ，故答案為：0.448L。