Question

電解原理在化學工業(yè)上有著廣泛的應用，按圖1所示所示裝置進行電解實驗．A、B、C、D均為惰性電極，開始電解前在甲裝置的A、B極兩側各滴入酚酞試液．工作一段時間后：
（1）A極附近可觀察到的現象是

 

；檢驗B電極上反應產物的通常方法是

 

；甲電池中電解反應的離子方程式是

 

；溶液中還可能存在的離子反應方程式是

 

．
（2）甲槽溶液的pH

 

（填“增大”、“不變”或“減小”，下同）；乙槽溶液的pH

 

．當A極上收集到22.4L氣體（標準狀況）時，乙裝置的C極上可得到

 

g金屬單質．利用A、D兩極上析出的物質制成的燃料電池，是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置．圖2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，性質穩(wěn)定．請回答（3）～（6）：
（3）氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是

 

，在導線中電子流動方向為

 

（用a、b 表示）．
（4）負極反應式為

 

．
（5）電極表面鍍鉑粉的原因為

 

（6）該電池工作時，H₂和O₂連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能．因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一．金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：
Ⅰ．2Li+H₂=2LiH；
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應Ⅰ中的還原劑是，反應Ⅱ中的氧化劑是

 

．
②先用鋰吸收224L（標準狀況）H₂，將生成的LiH與H₂O作用放出的H₂用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為

 

mol．

Answer 1

考點：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）電解飽和氯化鈉溶液時，由電源可知，A為陰極，B為陽極，陽極上是氯離子離子失電子生成氯氣，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，陰極上是氫離子得電子生成氫氣，產物氯氣和氫氧化鈉之間可以發(fā)生反應；
（2）電解氯化鈉得到的電解質是氫氧化鈉，電解硫酸銅，得到的電解質是硫酸，根據電極反應式結合電子守恒進行計算即可；
（3）燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是化學能轉化為電能的裝置，原電池中，電流從正極流向負極，電子流向和電流流向相反；
（4）燃料電池中，通入燃料的電極是負極；
（5）根據“電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，吸附氣體的 能力強，性質穩(wěn)定”來回答．
（6）根據化合價的變化判斷氧化劑和還原劑，根據氫氣和轉移電子之間的關系式計算．

解答： 解：（1）電源可知，A為陰極，B為陽極，陽極上是氯離子離子失電子生成氯氣，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，檢驗氯氣的方法是：用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗生成的氣體，氣體能使試紙變藍色，陰極上是氫離子得電子生成氫氣，即2H⁺+2e^-=H₂↑，水的電離被破壞，氫氧根離子濃度增大，溶液呈紅色；電解原理方程式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH-+H₂↑+Cl₂↑，產物氯氣和氫氧化鈉之間可以發(fā)生反應，實質是：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：有無色無味的氣體產生，溶液由無色變淺紅色；將濕潤的淀粉KI試紙放在B極附近，試紙變藍；2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH-+H₂↑+Cl₂↑；Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）電解氯化鈉得到的電解質是氫氧化鈉，溶液pH增大，電解硫酸銅，得到的電解質是硫酸，溶液的pH減小，當A極上收集到22.4L即1mol氣體（標準狀況）時，根據反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，轉移電子是2mol，乙裝置的C極上電極反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，轉移2mol電子，可得到1mol銅，質量是64g，故答案為：增大；減��；64；
（3）該題目中，氫氧燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是將化學能轉化為電能的裝置，在原電池中，電流從正極流向負極，而通入燃料氫氣的電極是負極，通氧氣的電極是正極，所以電子從a到b，故答案為：化學能轉化為電能；從a到b；
（4）根據題目信息：“電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，吸附氣體的 能力強，性質穩(wěn)定”，可知電極表面鍍鉑粉的原因為增大氣體的吸附面積，保證氣體充分參與電極反應，故答案為：增大電極單位面積吸附H₂、O₂的分子數，加速電極反應速率；
（5）燃料電池中，通入燃料氫氣的電極是負極，發(fā)生電極反應：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（6）①2Li+H₂

△   .

2LIH中鋰失電子作還原劑，LiH+H₂O═LiOH+H₂↑中水得電子作氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
 ②氫氣的物質的量=

224L

22.4L/mol

=10mol，當吸收10molH₂時，則生成20molLiH，20molLiH可生成20mol H₂，實際參加反應的H₂為20mol×80%=16mol，1molH₂轉化成1molH₂O，轉移2mol電子，所以16molH₂可轉移32mol的電子，故答案為：32．

點評：本題考查學生電解原理的分析應用、燃料電池中的有關知識，主要是電極反應的書寫和電子守恒的計算應用，掌握基礎是關鍵，可以根據所學知識來回答，難度不大．