Question

科學家設計出光伏燃料電池發電系統，其工作流程示意圖如圖：
已知a b c d四個電極均為惰性電極，請根據題意填寫下列空白：
（1）甲裝置中b為

 

極，乙中c電池為

 

極．
（2）有下列四種電解質溶液，你認為甲中可以放置：

 

（填寫字母）．
A．NaCl溶液  B．KOH溶液  C．HCl溶液  D．H₂SO₄ 溶液
（3）根據實際需要，乙裝置中可以使用不同的電解質．
①若使用熔融碳酸鹽（鈉、鋰） （650-700℃），寫出c電極上反應的電極反應式：

 

．
②若使用固體氧化物（Y₂O₃氧化釔、ZrO₂氧化鋯，高溫下可直接傳導O^2-），寫出c電極上的電極反應式：

 

．
（4）已知氫氣的燃燒熱為：285.8kJ/mol，請寫出水電解的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）乙為氫氧燃料電池，甲為電解池；
（2）甲為電解池，電解時兩極上分別生成氫氣和氧氣，據此判斷電解質溶液；
（3）①若使用熔融碳酸鹽，則負極上氫氣失電子與CO₃^2-結合生成水和二氧化碳；
②若使用固體氧化物，則氫氣失電子與O^2-結合生成水；
（4）方程式反寫時，反應熱符號相反，反應熱大小與方程式的計量數成正比．

解答： 解：（1）乙中兩極上分別為氫氣和氧氣反應為氫氧燃料電池，通入氫氣的一極為I負極，則c為負極，甲為電解池，b與負極相連為陰極，
故答案為：陰；負；
（2）甲為電解池，電解時兩極上分別生成氫氣和氧氣，
A．若為NaCl溶液，則陽極上生成氯氣，不符合條件，故A錯誤；
B．若為KOH溶液，則陽極上生成氧氣，陰極上生成氫氣，符合條件，故B正確；
C．若為HCl溶液，則陽極上生成氯氣，不符合條件，故C錯誤；
D．若為H₂SO₄ 溶液，則陽極上生成氧氣，陰極上生成氫氣，符合條件，故D正確；
故答案為：BD；
（3）①若使用熔融碳酸鹽，則負極上氫氣失電子與CO₃^2-結合生成水和二氧化碳，則負極上反應的電極反應式：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；
②若使用固體氧化物，則氫氣失電子與O^2-結合生成水，則負極上反應的電極反應式：O^2-+H₂-2e^-=H₂O，故答案為：O^2-+H₂-2e^-=H₂O；
（4）氫氣的燃燒熱為：285.8kJ/mol，則氫氣燃燒的熱化學方程式為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=+285.8kJ/mol，則水電解的熱化學方程式為：H₂O（l）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=+285.8kJ/mol，故答案為：H₂O（l）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=+285.8kJ/mol．

點評：本題考查了原電池原理和電解池原理的應用、熱化學方程式的書寫，注意根據電極上的反應物質判斷正負極，把握電解池中陰陽極上離子的放電順序，題目難度中等．