Question

以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点．
（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol?L^-1的KOH溶液，电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为

 

；每消耗1.7g NH₃转移的电子数为

 

（阿伏加德罗常数的值用N_A表示）．
（2）用氨燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为

 

；此时向所得溶液中加入8g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为

 

L．

Answer 1

考点：化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：（1）依据化学方程式分析氨气化合价变化，判断发生氧化反应的物质是氨气，原电池中在负极失电子，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子；结合化学方程式和电子转移总数计算每消耗3.4g NH₃转移的电子数；
（2）用氨燃料电池电解CuSO₄溶液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电；根据原子守恒计算氧气的体积．

解答： 解：（1）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH₃物质的量=

1.7g

17g/mol

=0.1mol，转移的电子数为0.3N_A；
故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，0.3N_A；
（2）用氨燃料电池电解CuSO₄溶液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量，根据原子守恒知，氧气的体积=

8g 80g/mol ×16g/mol

32g/mol

×22.4L/mol=1.12L；
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1.12．

点评：本题考查原电池和电解池知识，侧重于学生的分析能力、计算能力和电化学知识的综合考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握电极方程式的书写，题目难度中等．