Question

【题目】燃料电池是将乙醇通入负极，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，其正极反应为 ，负极反应为 ；

（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为 ，负极反应为 ；

（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+）=0.3molL﹣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0.112L（标准状况）气体．此时燃料电池中消耗H2的质量是 ，O2的质量是 ．

Answer 1

【答案】（1）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；

（2）O2+4H++4e﹣=2H2O；H2﹣2e﹣=2H+；

（3）0.03g；0.24g．

【解析】

试题分析：（1）若电解质溶液为KOH溶液时，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；

（2）酸性条件下，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，负极上氢气失电子生成氢离子；

（3）用氢氧燃料电池电解NaCl和CuSO4组成的混合溶液时，阴极上先铜离子放电，后氢离子放电，根据转移电子数相等计算氢氧燃料电池外电路中转移电子数，根据氢气和转移电子之间的关系式计算氢气、氧气的质量．

解：（1）若电解质溶液为KOH溶液时，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，

故答案为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；

（2）酸性条件下，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O2+4e﹣+4H+=2H2O，负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H2﹣2e﹣=2H+，

故答案为：O2+4H++4e﹣=2H2O；H2﹣2e﹣=2H+；

（3）用氢氧燃料电池电解NaCl和CuSO4组成的混合溶液时，阴极上先铜离子放电，后氢离子放电，c（Na+）=3c（Cu2+）=0.3molL﹣1，即混合溶液中铜离子的浓度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu2+）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，

析出0.01mol铜需要转移0.02mol电子，阴极上生成氢气需要转移电子的物质的量=mol×2=0.01mol，所以电解时转移的总电子物质的量为0.03mol，串联电路中转移电子数相等，所以氢氧燃料电池外电路中转移电子数为0.03NA，则消耗氢气的质量=0.015×2g/mol=0.03g，氧气的质量为0.03mol××32g/mol=0.24g；

故答案为：0.03g；0.24g．