Question

4．某實驗小組利用堿性氫氧燃料電池、導線、靈敏電流表進行電化學探究實驗，已知鉑吸附氣體的力強，性質穩定
Ⅰ．圖甲堿性氫氧燃料電池工作時的能量轉化主要形式是化學能轉化為電能，在導線中電子流動方向為N流向M（用M，N表示）；正極反應式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；電極表面鍍鉑粉的作用為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．
Ⅱ．（1）甲同學把圖甲與圖乙中裝置用導線接好幾分鐘，發現b電極處溶液逐漸變淺綠色，過一段時間，溶液變得渾濁且逐漸出現紅褐色，則知a電極接圖甲N極；用化學方程式表示“渾濁變紅褐色”的原因：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（2）乙同學連接裝置的方式看上去與甲相似，但接通幾秒鐘，發現圖乙小試管中溶液變藍．用離子方程式表示“溶液變藍”的原因：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；此時圖乙電解總反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（3）丙同學僅將圖乙中a、b電極用導線連接閉合幾秒鐘后，沒有發現明顯現象產生，他又很快接入一個靈敏電流表，發現電流表的指針發生了偏轉，寫出b電極反應方程式：Fe-2e^-=Fe²⁺；總反應的化學方程式為2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 Ⅰ、氫氧燃料電池屬于原電池；負極上燃料失電子發生氧化反應，正極上是氧氣得電子的還原反應，電子從負極沿導線流向正極，反應物的接觸面積越大，反應速率越快；
Ⅱ、（1）圖甲與圖乙中裝置用導線接，b電極處溶液逐漸變淺綠色，該電極是金屬鐵做陽極，產生的是氫氧化亞鐵白色的沉淀，會被氧氣氧化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀；
（2）碘單質遇到淀粉顯示藍色，電解飽和食鹽水產物是氫氧化鈉、氫氣和氯氣；
（3）金屬的吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的還原反應負極上是金屬失電子的氧化反應．

解答 解：Ⅰ、氫氧燃料電池屬于原電池，所以是將化學能轉化為電能的裝置，該電池中，通入氫氣的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，負極上失電子發生氧化反應、正極上得電子發生還原反應，所以電子從N電極流向M電極，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，電極反應為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，反應物的接觸面積越大，反應速率越快，電極表面鍍鉑粉，增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快反應速率，故答案為：化學能轉變為電能；N流向M；
2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；
Ⅱ、（1）圖甲與圖乙中裝置用導線接好，b電極處溶液逐漸變淺綠色，所以該電極是金屬鐵做陽極，發生失電子的氧化反應，a電極接圖甲N電極，產生的是氫氧化亞鐵白色的沉淀，會被氧氣氧化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀，即4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）圖乙小試管中溶液變藍是因為該電極產生的氯氣具有氧化性，能將碘離子氧化為碘單質，即Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘單質遇到淀粉變為藍色，此時該電極是陽極，圖乙電解總反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）將圖乙中a、b電極用導線連接，構成金屬Fe的吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的還原反應：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，負極上是金屬失電子的氧化反應：Fe-2e^-=Fe²⁺，總反應為：2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．

點評 本題考查了原電池原理，根據失電子難易程度確定負極，再結合電子流向分析解答，會正確書寫電極反應式，題目難度不大．