Question

（1）有一种燃料电池，所用燃料为H₂和空气，电解质为熔融的K₂CO₃。回答下列问题

①CO移向____________极。

②正极反应式为____________________。

③电池中CO的物质的量将逐渐________________（填增大、减少、不变）。

（2）用上面的电池对下物质进行电解，其中a、b、c、d、e、f电极均为惰性电极，通电后，a极产生的气体明显多于b极，2分钟后，测得乙池的pH为12，则

①电源A极是______________极。

②c极上的电极反应式：___________________。

③甲、乙两池共可收集到________mol气体。

④丙装置上某极可析出固体________克，溶液的pH为________________。（常温，不考虑溶液体积变化）

⑤电解n分钟后，硫酸铜正好消耗完，再将e、f电极反接电源，用同样的电流再电解n分钟，则丙溶液中的硫酸铜的物质的量浓度为______________mol/L。（不考虑溶液体积变化）

Answer

负O2 +2CO2+4e- =2CO３２－不变负2H++2e-= H 2↑写水放电也给分3.5×10－３0.06420.1

【解析】本题考查电化学知识，应从原电池的工作原理和电解原理的知识入手，（1）①根据原电池的原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，因此CO32－向负极移动；②通空气一极为正极，通燃料的一极为负极，电解质为熔融状态的K2CO3，因此正极反应是氧气转化成CO32－，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO32－；③负极反应式为H2－2e－＋CO32－=H2O＋CO2，总电极反应式为2H2＋O2=2H2O，因此CO32－的物质的量不变；（2）①本题利用电解原理进行判断，甲池中阴极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，串联电路通过电子的物质的量相等，氢气的量大于氧气的量，因此a极产生H2，b极产生O2，连接电源正极的电极为阳极，连接电源负极的电极为阴极，因此A为负极，B为正极；②c极应为阴极，溶液中阳离子有Na＋、H＋，H＋的放电顺序大于Na＋，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；③乙池溶液的pH=12，推出c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－12mol·L－1=10－2mol·L－1，OH－应在阴极上产生，其电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此整个电路中通过电子物质的量为200×10－3×10－2mol=2×10－3mol，产生氢气的物质的量为2×10－3/2mol=1×10－3mol，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，氯气的物质的量为：2×10－3/2mol=1×10－3mol，根据①中甲池电极反应式，求出甲池中产生H2的物质的量为2×10－3/2mol=1×10－3mol，产生氧气的物质的量为2×10－3/4mol=5×10－4mol，气体总物质的量为：(1×10－3＋1×10－3＋1×10－3＋5×10－4)mol=3.5×10－3mol；④丙装置：e电极为阴极，发生电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，因此产生铜的质量为2×10－3×64/2g=0.064g，阳极反应式为：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，n(H＋)=2×10－3mol，c(H＋)=2×10－3/200×10－3mol·L－1=0.01mol·L－1，即pH=2；⑤接反时，e为阳极，f为阴极，因此e极反应式Cu－2e－=Cu2＋，f电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑，通过的时间相同，因此铜全部失去电子，因为不考虑溶液体积变化，因此硫酸铜的浓度保持不变，仍为0.1mol·L－1。

点睛：本题主要考查原电池的工作原理和电解原理的应用，原电池工作原理：电子从负极经外电路流向正极，负极失去电子、化合价升高，发生氧化反应，正极得到电子、化合价降低，发生还原反应，电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，电极反应式的书写是难点，一般来说先写出氧化剂（还原剂）和还原产物（氧化产物），根据化合价的变化写出得到电子（失去电子）的物质的量，根据环境写出缺少的微粒，一般缺少的微粒是H＋、H2O、OH－，但还要看题目的信息作出判断；电解池中首先判断电极的材料，判断出阴阳极，然后写出溶液中所有的阴阳离子，如本题乙池，阳离子有：Na＋、H＋，阴离子：Cl－、OH－，根据放电顺序，写出电极反应式，电化学中的计算一般采用得失电子数目守恒。