题目内容
【题目】制氢和储氢作为氢能利用的关键技术,是当前科学家主要关注的热点问题。一定条件下,如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(除目标产物外,近似认为无其他有机物生成)。电流效率=(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数)×100%,则下列说法错误的是( )
A.电子移动方向为:a→d;e→b
B.d电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12
C.该储氢装置的电流效率明显小于100%,其原因可能是除目标产物外,还有H2生成
D.由图中数据可知,此装置的电流效率约为32.1%
【答案】D
【解析】
由图可知,该装置为电解池,苯在电极d转化为环己烷,该过程是加氢过程,属于还原反应,则电极d为电解池的阴极,电极e为电解池的阳极,所以a为电源的负极,b为电源的正极,据此分析解答。
A.根据分析,d为电解池的阴极,电极e为电解池的阳极,所以a为电源的负极,b为电源的正极,电源内部电子移动方向为:a→d;电解池中电子的移动方向为e→b,故A正确;
B.d为电解池的阴极,发生还原反应,d电极上苯转化为环己烷,属于得到氢的过程,发生还原反应,由于存在质子交换膜,所以氢离子向阴极移动,则d电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12,故B正确;
C.阴极除了目标产物外,还可能发生氢离子得电子生成氢气的电极反应,则这种气体为氢气,故C正确;
D.阳极生成2.8mol的气体,该气体应该为阳极上OH-放电生成的氧气,生成一个氧分子失去4个电子,则转移电子的物质的量为2.8mol×4=11.2mol,电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等,即阴极得到电子也为11.2mol;阴极电极反应为: C6H6+6H++6e-=C6H12,参与反应的苯的物质的量为10mol×24%-12mol×10%=1.2mol,则生成环己烷消耗的电子数为7.2mol,则阴极还发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,生成氢气消耗的电子数为11.2mol-7.2mol=4mol,则此装置的电流效率为×100%≈64.3%,故D错误;
答案选D。