Question

（1）今有H₂、O₂、KOH溶液构成燃料电池，则正极通的气体应是______，负极电极反应式为______．如把H₂改为CH₄，还是用KOH作导电解质，则电极反应式分别为正极：______、负极：______．
（2）
①某一资料中记载着可以用电解KI水溶液的方法进行KIO₃的工业化生产的信息，总的电解反应方程式为：KI+3H₂O=KIO₃+3H₂↑．椐此推测：阳极反应式是______；阴极反应式是______．
②一位学生想用氢氧燃料电池来作电解KI水溶液进行KIO₃的工业化生产的电源，工业生产1molKIO₃，理论上需提供标准状况下的O₂______L，H₂______L．

Answer 1

【答案】分析：（1）在碱性氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，电极反应为H₂-2e^-+2OH^-=H₂O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，如把H₂改为CH₄，还是用KOH作导电解质，则通入甲烷的一极为负极，电极反应为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）①根据电解总反应判断阴阳级发生反应的物质，以此书写电极反应式；
②根据电极反应和两极上得失电子数目相等计算．
解答：解：（1）在碱性氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，电极反应为H₂-2e^-+2OH^-=H₂O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，如把H₂改为CH₄，还是用KOH作导电解质，则通入甲烷的一极为负极，电极反应为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案为：O₂；H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）①总的电解反应方程式为：KI+3H₂O=KIO₃+3H₂↑，在阳极上发生氧化反应，电极反应式为I^--6e^-+3H₂O═IO^-₃+6H⁺，阴极发生还原反应，电极反应式为6H₂O+6e^-═3H₂↑+60H^-，
故答案为：I^--6e^-+3H₂O═IO^-₃+6H⁺；6H₂O+6e^-═3H₂↑+60H^-；
②工业生产1molKIO₃，需转移电子的物质的量为6mol，根据O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，需要O₂的物质的量为1.5mol，
则体积为1.5mol×22.4L/mol=33.6L，
根据H₂-2e^-+2OH^-=H₂O，需要H₂的物质的量为3mol，体积为3mol×22.4L/mol=67.2L，
而电解时阴极反应为6H₂O+6e^-═3H₂↑+60H^-，
工业生产1molKIO₃，在阴极上生成H₂的物质的量为3mol，体积为3mol×22.4L/mol=67.2L，
所以不需要另外补充氢气，
故答案为：33.6； 0．
点评：本题考查电化学知识，题目难度中等，注意本题易错点为氢气的体积，注意电解池阴极生成氢气，可作为原电池氢气的来源．