Question

2．熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)�，空氣與CO₂的混和氣為陰極助燃?xì)�，制得�?50℃下工作的燃料電池，已知其電池反應(yīng)相當(dāng)于CO的燃燒，且負(fù)極反應(yīng)式為2CO+2CO₃^2--4e^-=4CO₂
（1）該電池的正極反應(yīng)式為O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；
（2）若用該燃料電池與如圖裝置連接模擬工業(yè)電解食鹽水，則鐵棒應(yīng)連接電源的負(fù)極（填寫(xiě)“正極”或“負(fù)極”），電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂+Cl₂+2OH^-．當(dāng)電池內(nèi)通過(guò)0.2mol 電子時(shí)，電解裝置中兩極共生成氣體4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），此時(shí)將電解液充分混合，溶液的pH=14（不考慮溶液體積的變化）．
（3）利用該燃料電池做電源，以NiSO₄溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗鎳（含F(xiàn)e、Zn、Cu、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是cd（填代號(hào)）．（已知氧化性：Fe²⁺＜Ni²⁺＜Cu²⁺）
a．電解過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能        b．粗鎳作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)
c．利用陽(yáng)極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬   d．粗鎳精煉時(shí)通過(guò)的電量與陰極析出鎳的質(zhì)量成正比．

Answer 1

分析 （1）該燃料電池中，負(fù)極上CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子；
（2）電解食鹽水時(shí)，陰極氫離子得電子，陽(yáng)極氯離子失電子，活性電極不能作陽(yáng)極；結(jié)合轉(zhuǎn)移電子與反應(yīng)物之間的關(guān)系計(jì)算；
（3）依據(jù)電解精煉銅原理分析，粗鎳做陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，精鎳做陰極發(fā)生還原反應(yīng)據(jù)此分析解答．

解答 解：該熔融鹽燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，
故答案為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
（2）電解食鹽水時(shí)，陰極氫離子得電子，陽(yáng)極氯離子失電子，活性電極不能作陽(yáng)極，所以鐵棒作陰極，與負(fù)極相連；電極方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂+Cl₂+2OH^-；
當(dāng)電池內(nèi)通過(guò)0.2mol 電子時(shí)，生成0.1mol氫氣，0.1mol氯氣和0.2molOH^-，則所得氣體的總體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，溶液中c（OH^-）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L，所以溶液的pH=14；
故答案為：負(fù)極；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂+Cl₂+2OH^-；4.48；14；
（3）a．電解過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯(cuò)誤；
b．粗鎳作陽(yáng)極，金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故b錯(cuò)誤；
c．Cu、Pt、Au金屬活動(dòng)性比鎳弱，不放電，沉降在陽(yáng)極區(qū)形成陽(yáng)極泥，利用陽(yáng)極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬，故c正確；
d．根據(jù)陰極的電極反應(yīng)式Ni²⁺+2e^-=Ni 可知每通過(guò)2mol電子，析出1mol鎳，所以粗鎳精煉時(shí)通過(guò)的電量與陰極析出鎳的質(zhì)量成正比，故d正確；
故答案為：cd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源新型電池、電解原理的應(yīng)用，側(cè)重考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用，燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子、正極上氧化劑得電子，題目難度中等．