Question

【題目】(1)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。其正極反應方程式為________________________，若將負極材料改為CH4，寫出其負極反應方程式_________________________。

(2)以NH3代替氫氣研發燃料電池是當前科研的一個熱點。使用的電解質溶液是2molL﹣1的KOH溶液，電池總反應為：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。該電池負極的電極反應式為____________________；每消耗3.4g NH3轉移的電子數目為_________。

(3)圖為青銅器在潮濕環境中因發生電化學反應而被腐蝕的原理示意圖。

①腐蝕過程中，負極是_______（填圖中字母“a”或“b”或“c”）；

②環境中的Cl- 擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________；

③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為_______L（標況）。

Answer 1

【答案】O2+2H2O+4e-=4OH- CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O 0.6NA c 2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓ 0.448L

【解析】

(1)裝置圖分析為原電池反應，通氫氣的電極為負極，氫氣失電子發生氧化，反應在堿性溶液中生成水，通入氧氣的電極為原電池正極，氧氣得到電子發生還原反應生成氫氧根離子，若將負極材料改為CH4，負極為燃料甲烷失電子發生氧化反應，寫出方程式；

(2)電池反應為: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，寫出方程式；根據消耗NH3的物質的量，計算轉移的電子數；

(3) ①根據原電池相關原理，進行分析；

②Cl-擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2 (OH)3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應生成Cu2 (OH)3Cl沉淀；

③計算生成Cu2 (OH)3Cl沉淀的物質的量，再轉化為氧氣，進行相應計算。

(1)裝置圖分析為原電池反應，通氫氣的電極為負極，氫氣失電子發生氧化，反應在堿性溶液中生成水，通入氧氣的電極為原電池正極，氧氣得到電子發生還原反應生成氫氧根離子，正極電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-；若將負極材料改為CH4，負極為燃料甲烷失電子發生氧化反應，負極的電極反應方程式為: CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案為：O2+2H2O+4e-=4OH-；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)電池反應為: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；反應中2mol氨氣反應電子轉移6mol電子，每消耗3.4gNH3物質的量=， 轉移的電子數為0.6NA，故答案為：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；0.6NA；

(3)①根據圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子，發生吸氧腐蝕，則Cu作負極，即c是負極，故答案為：c；

②Cl-擴散到孔口，并與正極反應產物和負極反應產物作用生成多孔粉狀銹Cu2 (OH)3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應生成Cu2 (OH)3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓，故答案為：2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓；

③n[Cu2 (OH)3Cl] =，根據轉移電子得n(O2)=，V(O2)= ，故答案為：0.448L。