Question

【题目】(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为________________________，若将负极材料改为CH4，写出其负极反应方程式_________________________。

(2)以NH3代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2molL﹣1的KOH溶液，电池总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为____________________；每消耗3.4g NH3转移的电子数目为_________。

(3)图为青铜器在潮湿环境中因发生电化学反应而被腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是_______（填图中字母“a”或“b”或“c”）；

②环境中的Cl- 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为______________；

③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_______L（标况）。

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)装置图分析为原电池反应，通氢气的电极为负极，氢气失电子发生氧化，反应在碱性溶液中生成水，通入氧气的电极为原电池正极，氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，若将负极材料改为CH4，负极为燃料甲烷失电子发生氧化反应，写出方程式；

(2)电池反应为: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，该电池负极是氨气失电子生成氮气，写出方程式；根据消耗NH3的物质的量，计算转移的电子数；

(3) ①根据原电池相关原理，进行分析；

②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 (OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2 (OH)3Cl沉淀；

③计算生成Cu2 (OH)3Cl沉淀的物质的量，再转化为氧气，进行相应计算。

(1)装置图分析为原电池反应，通氢气的电极为负极，氢气失电子发生氧化，反应在碱性溶液中生成水，通入氧气的电极为原电池正极，氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；若将负极材料改为CH4，负极为燃料甲烷失电子发生氧化反应，负极的电极反应方程式为: CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)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3.4gNH3物质的量=， 转移的电子数为0.6NA，故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；0.6NA；

(3)①根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极，故答案为：c；

②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 (OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2 (OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓，故答案为：2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓；

③n[Cu2 (OH)3Cl] =，根据转移电子得n(O2)=，V(O2)= ，故答案为：0.448L。