Question

用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示，a、b为惰性电极．
（1）通入O₂的一极为

 

极，电极反应式

 

；通入H₂的一极为

 

极，总方程式为

 

；pH

 

（增大、减小或不变）．
（2）a极是

 

极，电极反应式为

 

；b极是

 

极，电极反应式为

 

；总的化学反应方程式为

 

；pH

 

．
（3）若b电极质量增加12.8g，则转移电子的物质的量为

 

，a电极放出的气体为

 

L（标准状况下）

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：左边装置是氢氧燃料电池，所以是原电池，原电池放电时，燃料失电子发生氧化反应，所以投放燃料的电极为负极，投放氧化剂的电极为正极，正极上氧化剂得电子发生还原反应，由于电解质溶液呈酸性，负极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，正极反应为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；右边装置有外接电源，所以是电解池，连接负极的b电极是阴极，连接正极的a电极是阳极，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应．

解答： 解：左边装置是氢氧燃料电池，所以是原电池，原电池放电时，燃料失电子发生氧化反应，所以投放燃料的电极为负极，投放氧化剂的电极为正极，正极上氧化剂得电子发生还原反应，由于电解质溶液呈酸性，负极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，正极反应为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；电池总反应为2H₂+O₂═2H₂O，反应过程中生成水，电解质溶液浓度减小；右边装置有外接电源，所以是电解池，连接负极的b电极是阴极，连接正极的a电极是阳极，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应；
（1）依据分析可知，通入氧气 电极为正极，电极反应为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；通氢气的电极为负极，电池反应为：2H₂+O₂═2H₂O；反应过程中生成水，电解质溶液浓度减小，氢离子浓度减小，溶液pH增大；
故答案为：正，O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，负，2H₂+O₂═2H₂O，增大；
（2）右边装置有外接电源，所以是电解池，连接负极的b电极是阴极，溶液中的铜离子得到电子发生还原反应生成铜，连接正极的a电极是阳极，溶液中的氢氧根离子失电子发生氧化反应，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应是4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；阴极上得电子发生还原反应，电极反应是Cu²⁺+2e^-═Cu；电解池中的化学方程式为：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，电解过程中生成硫酸溶液氢离子浓度增大，溶液pH减小；
故答案为：阳，4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；阴，Cu²⁺+2e^-═Cu；2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；减小；
（3）若b电极质量增加12.8g，为铜的质量，物质的量为0.2mol，转移电子物质的量为0.4mol，a电极为阳极，电极反应4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；依据电子守恒计算得到生成氧气0.1mol，标准状况体积为2.24L；
故答案为：0.4mol，2.24L；

点评：本题考查了原电池、电解池原理的分析判断，电极反应电极名称是解题关键，题目难度中等．