Question

根据原电池原理和电解原理进行如图回答。

请回答：

I  请根据图作答

(1)如图氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________，在导线中电子流动方向用a___b(用“→”或“←”表示)。

(2)正极反应式为___________________________。

II 用如图所示装置进行实验(K闭合)．

 

(3)Zn极为________极；实验过程中，SO₄^2-________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。

(4)y极的电极反应现象为________；Cu极的电极反应式为____________________。

(5)若想通过上图实现在铁上镀铜，则应该将y电极换成______(填铁或铜)，AlCl₃溶液换成___________溶液。

III(6)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl−NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，请写出该电池的正极反应式______________________。

Answer

化学能转化为电能 → O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 负 从右向左 有黄绿色气体生成 Cu2+ +2e- = Cu 铜 硫酸铜 N2+6e-+8H+= 2NH4+

【解析】

I.（1）氢氧燃料电池为原电池原理，其能量转化为化学能转化为电能，电子从电源的负极流出，经导线流入电源的正极；该电池中，通入氢气的电极（a极）为负极，通入氧气的电极（b极）为正极，据此分析作答；

（2）在正极，氧气得电子，被还原；

（3）在原电池中，活泼金属做负极，溶液中的阴离子流向负极；

（4）锌-铜原电池做电源，y极连接的是铜电解，即为电解池的阴极，溶液中的氯离子会发生氧化反应生成黄绿色的氯气；

（5）考查电镀原理，电镀时，镀层金属做阳极，镀件做阴极，电解质溶液为镀层金属离子；

（6）根据氮气和氢气反应生成氯化氢设计新型电源，则依据氧化还原反应的规律，可判断出氮气做该电池的正极，得电子，在HCl−NH4Cl为电解质溶液中生成氯化铵。

（1）氢氧燃料电池为原电池原理，其能量转化为化学能转化为电能，通入氢气的电极（a极）为负极，通入氧气的电极（b极）为正极，电子从电源的a极流出，经导线流入电源的b极，

故答案为：化学能转化为电能；→；

（2）正极，氧气得电子，被还原，在KOH溶液中发生的电极反应式为：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-，

故答案为：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-；

（3）根据图中装置可知，锌为该原电池的负极，铜为正极；电流在外电路中从铜流向锌，则电解质溶液中硫酸根离子由右向左移动，

故答案为：负；从右向左；

（4）根据图示可知，铜为原电池的正极，与电源正极相连的电极为阳极，所以y极为阳极，氯离子在y极失去电子生成氯气，会观察到有黄绿色气体生成；铜电极上铜离子得到电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2+ +2e- = Cu，

故答案为：有黄绿色气体生成；Cu2+ +2e- = Cu；

（5）y极连接电源的正极，为电解池的阴极，若想实现铁极上镀铜，则y极应连接铜，失电子，被氧化为铜离子；为保证电镀过程中没有杂质离子，电解质溶液应换成硫酸铜溶液，

故答案为：铜；硫酸铜；

III（6）氮气在该电池的正极发生还原反应，生成氯化铵，其电极反应式为：N2+6e-+8H+= 2NH4+，

故答案为：N2+6e-+8H+= 2NH4+。