Question

如下图装置所示，是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验：

（1）若电池B使用了亚氨基锂（Li₂NH）固体作为储氢材料，其储氢原理是：Li₂NH+H₂=LiNH₂+LiH，则下列说法中正确的是

 

．
A．Li₂NH中N的化合价是-1
B．该反应中H₂既是氧化剂又是还原剂
C．Li⁺和H⁺的离子半径相等
D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同
（2）在电池B工作时：
①若用固体Ca（HSO₄）₂为电解质传递H⁺，则电子由

 

极流出，H⁺向

 

极移动． （填“a”或“b”）
②b极上的电极反应式为：

 

③外电路中，每转移0.1mol电子，在a极消耗

 

L的H₂（标准状况下）．
（3）若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时：
①电解池中X极上的电极反应式是

 

．在X极这边观察到的现象是

 

．
②检验Y电极上反应产物的方法是

 

．
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）A．根据Li和H的化合价判断；
B．根据反应中H元素的化合价的变化分析；
C．根据在周期表中的位置判断；
D．此法储氢和钢瓶储氢的原理不同；
（2）①电子从负极流出；阳离子向正极移动；
②b电极上为氧气得电子生成水；
③根据负极上氢气与电子的关系求算；
（3）由图可知a为负极，则X为阴极；b为正极，则Y为阳极；
①X电极上是氢离子得电子生成氢气；X电极附近同时生成氢氧化钠；
②Y电极上反应产物为氯气，根据氯气具有氧化性来检验；
③将电极Y换成铁棒，则Fe电极会失电子生成Fe²⁺．

解答： 解：（1）A．Li₂NH中Li为+1价，H为+1价，所以N的化合价是-3价，故A错误；
B．已知Li₂NH+H₂=LiNH₂+LiH，从H₂到LiNH₂和LiH，氢元素部分升高为+1，部分降低为-1，所以H₂既是氧化剂又是还原剂，故B正确；
C．H和Li属于同一主族，离子半径从上到下，依次减小，所以H⁺的离子半径小于Li⁺的离子半径，故C错误；
D．Li₂NH+H₂=LiNH₂+LiH储氢为化学方法，钢瓶储氢为物理方法，它们的原理不同，故D错误；
故答案为：B；
（2）①该燃料电池中a为负极，b为正极，电子从负极流出，即从a极流出；阳离子向正极移动，所以H⁺向b极移动，故答案为：a，b；
②b电极上为氧气得电子生成水，其电极方程式为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O，故答案为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；
③已知负极上氢气失去电子生成氢离子H₂-2e=2H⁺，每转移0.1mol电子，在a极消耗氢气为0.05mol，所以氢气的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12；
（3）由图可知a为负极，则X为阴极；b为正极，则Y为阳极；
①X电极上是氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为：2H⁺+2e-=H₂↑；X电极附近同时生成氢氧化钠，所以溶液变红，故答案为：2H⁺+2e-=H₂↑；溶液变红；
②Y电极上反应产物为氯气，检验氯气的方法为：用润湿的KI淀粉试纸接近Y极气体产物，变蓝，证明产生Cl₂气，
故答案为：用润湿的KI淀粉试纸接近Y极气体产物，变蓝，证明产生Cl₂气；
③将电极Y换成铁棒，则Fe电极会失电子生成Fe²⁺，在阴极仍然为电解水，生成氢气和氢氧化钠，Fe²⁺与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，所以可实现的实验目的是
制Fe（OH）₂，
故答案为：制Fe（OH）₂．

点评：本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，涉及电极方程式的书写，物质的检验，电子转移的有关计算等，题目难度中等．