Question

4．一定條件下，如圖所示裝置可實現有機物的電化學儲氫（忽略其它有機物）．

①導線中電子移動方向為A→D．（用A、D表示）
②生成目標產物的電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂．
③該儲氫裝置的電流效率η=64.3%．（η=$\frac{生成目標產物消耗的電子書}{轉移的電子總數}$×100%，計算結果保留小數點后1位）

Answer 1

分析 ①根據圖知，苯中的碳得電子生成環己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是分解、B是正極，電子從負極流向正極；
②該實驗的目的是儲氫，所以陰極上發生的反應為生產目標產物，陰極上苯得電子和氫離子生成環己烷；
③陽極上生成氧氣，同時生成氫離子，陰極上苯得電子和氫離子反應生成環己烷，苯參加反應需要電子的物質的量與總轉移電子的物質的量之比就是電流效率η．

解答 解：①根據圖知，苯中的碳得電子生成環己烷，則D作陰極，E作陽極，所以A是分解、B是正極，電子從負極流向陰極，所以電子從A流向D，故答案為：A→D；
②該實驗的目的是儲氫，所以陰極上發生的反應為生產目標產物，陰極上苯得電子和氫離子生成環己烷，電極反應式為C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂，故答案為：C₆H₆+6H⁺+6e^-=C₆H₁₂；
③陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陽極上生成2.8mol氧氣，轉移電子的物質的量=2.8mol×4=11.2mol，生成1mol氧氣時生成2mol氫氣，則生成2.8mol氧氣時同時生成5.6mol氫氣，設參加反應的苯的物質的量是xmol，參加反應的氫氣的物質的量是3xmol，剩余苯的物質的量為10mol×24%-xmol，反應后苯的含量$\frac{10mol×24%-x}{10mol-3xmol+5.6mol}$×100%=10%，x=1.2，苯轉化為環己烷轉移電子的物質的量為1.2mol×6=7.2mol，則 $\frac{7.2mol}{11.2mol}$×100%=64.3%，故答案為：64.3%．

點評 本題考查了電解池原理等知識點，根據電解原理等知識點來分析解答，注意：10mol×（24%-10%）不是參加反應的苯的物質的量，為易錯點．