Question

【题目】氢氧燃料电池是将H2通入负极，O2通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。

（1）若电解质溶液为硫酸，其正极反应式为____________________，负极反应式为___________________;若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。

（2）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=3mol·L—1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到1.12L（标准状况）气体。此时氢氧燃料电池中消耗H2的质量是_______，混合溶液中NaOH的物质的量浓度是__________mol·L-1。

（3）已知可逆反应：AsO43-＋2I－＋2H＋AsO33-＋I2＋H2O。如图所示，C1棒和C2棒都是石墨电极。

(Ⅰ)若向B中逐滴加入浓盐酸，上述反应向右进行，发现检流计指针向左偏转。

(Ⅱ)若改用向B中滴加40%的NaOH溶液，发现检流计指针与(Ⅰ)中偏转方向相反。

试回答问题：

操作(Ⅰ)中，C1棒上的反应式为_____________________________。

操作(Ⅱ)中，C2棒上的反应式为______________________________。

Answer 1

【答案】O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 2H2 - 4e- = 4 H+ 18 0.3g 1 C1棒 2I- - 2e- = I2 C2棒 AsO33- - 2e- + 2OH- = AsO43-＋H2O

【解析】

（1）H2、O2燃料电池，电解质溶液为硫酸，正极氧气得电子与氢离子反应生成水，负极氢气失电子生成氢离子；

（2）阴极：Cu2++2e- =Cu，2H2O+ 2e-=2OH- +H2，阳极：2Cl- - 2e- = Cl2；

（3）用平衡理论判断AsO43-＋2I－＋2H＋AsO33-＋I2＋H2O移动方向。

（1）H2、O2燃料电池，电解质溶液为硫酸，正极氧气得电子与氢离子反应生成水，负极氢气失电子生成氢离子，电极反应式分别为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O、2H2 - 4e- = 4H+；常温下转移2mol电子，可生成1mol水，即18g；

（2）电解由NaCl和CuSO4组成的混合溶液，阴极：Cu2++2e- =Cu，2H2O+ 2e-=2OH- +H2，c（Cu2+）=1mol/L，溶液为100mL，需要0.2mol电子；生成标准状况1.12L氢气，需要0.1mol电子，合计0.3mol，则电池的负极消耗0.15mol氢气，即0.3g；阳极：2Cl- - 2e- = Cl2，n（Cl-）=0.3mol，则阳极生成n（OH-）=0.1mol，则c（NaOH）=1mol/L；

（3）向B中逐滴加入浓盐酸，溶液中氢离子浓度增大，平衡正向进行AsO43-＋2e－＋2H＋AsO33-＋H2O，则C1棒上的反应式为2I- - 2e- = I2；

向B中滴加40%的NaOH溶液，平衡逆向移动，C2棒发生AsO33-＋2OH- -2e－ AsO43-＋H2O。