Question

（8分）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KOH，负极反应为_________________________________________
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为______________________                 ，若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为_________g。
（3）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和O₂的物质的量各是多少？（写出计算过程）（保留2位小数）

Answer 1

(1)  2 H₂－4 e^－ + 4 OH^－＝4 H₂O    (2)   O₂+4e^－+ 4 H^＋ ＝ 2 H₂O      18 g   
（3）H₂和O₂的物质的量分别为：0. 15 mol， 0.075 mol

（1）负极失去电子，所以电极反应式为2 H₂－4 e^－ + 4 OH^－＝4 H₂O。
（2）正极得到电子，所以氧气在正极通入，电极反应式为O₂+4e^－+ 4 H^＋ ＝ 2 H₂O。每生成1mol水就转移2mol电子，所以是的质量是18g。
（3）考查电解池的有关计算。
阴极生成气体，说明铜离子全部析出，所以反应中转移电子是1mol/L×0.1L×2＋1.12L÷22.4L/mol×2＝0.3mol。
设消耗H₂和O₂的物质的量分别为x、y，则根据电子得失守恒可知
2H₂     +     O₂         2H₂O         4e^—
2mol         1mol                      4mol
x            y                         0.3mol
解得：x="0." 15 mol  y="0.075" mol