Question

（1）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为________________。

（2）以NH₃代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2mol•L^﹣1的KOH溶液，电池总反应为：4NH₃+3O₂＝2N₂+6H₂O。该电池负极的电极反应式为                                  ；每消耗3.4g NH₃转移的电子数目为_________。

（3）用NH₃燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为                                 ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为           L。

Answer

（1）O2+2H2O+4e-＝4OH-；

（2）4NH3-12e-+12OH-＝2N2+12H2O；0.6NA

（3）2H2O–4e-＝O2↑+4H+1.12L

【解析】

试题分析：（1）碱性环境中，该反应中负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H2+2OH--2e-═2H2O，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-，故答案为： 2H2O+O2+4e-═4OH-；

（2）电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH3物质的量==0.2mol，转移的电子数为0.6NA；故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，0.6NA；

（3）用氨燃料电池电解CuSO4溶液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量，根据原子守恒知，氧气的体积= ×22.4L/mol=1.12L，故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；1.12。

【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理

【名师点晴】本题考查原电池和电解池知识，侧重于学生的分析能力、计算能力和电化学知识的综合考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握电极方程式的书写。原电池中电极反应式的书写方法：①先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；②注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存；③若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH－，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水；④正负极反应式相加(电子守恒)得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。