Question

【题目】如图所示两套实验装置，分别回答下列问题。

图1 图2

（1）如图1所示，U形管内盛有100mL的溶液，

①打开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液：则B极的电极反应式为_______________________。

②打开K1，闭合K2，若所盛溶液为MgCl2溶液，则可观察到的现象是_________________________，总反应化学方程式是_________________________________。

③如要用电解方法精炼粗镍(元素符号Ni)，打开K1，闭合K2，电解液选用NiSO4溶液，则A电极的材料应换成是______，反应一段时间后电解质溶液中Ni2+浓度_____（填“增大”、“减小”、“不变”）。

（2）图2装置为硼氢化物NaBH4(B元素的化合价为+3价)燃料电池(DBFC), 由于具有效率高、产物清洁无污染和燃料易于储存和运输等优点，被认为是一种很有发展潜力的燃料电池。

①电池的负极反应式为__________________________

②放电时，每转移2mol电子，理论上需要消耗_________g NaBH4

Answer 1

【答案】Cu2++2e﹣═Cu AB两极都产生气体且A、B两极间溶液变浑浊 MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑ 纯镍或精镍 减小 BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O 9.5g

【解析】

（1）①打开K2，闭合K1，该装置为原电池， Zn作负极、B极的C作正极；

②打开K1，闭合K2，该装置是电解池，A为阴极、B为阳极；

③如要用电解方法精炼粗镍(元素符号Ni)，打开K1，闭合K2，电解液选用NiSO4溶液，粗镍作阳极、纯镍作阴极；

（2）以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，结合原电池的工作原理解答该题。

（1）①打开K2，闭合K1，该装置为原电池，A极的Zn易失电子作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B极的C作正极，铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；

答案：Cu2++2e﹣═Cu；

②打开K1，闭合K2，该装置是电解池，A为阴极，电极反应式为Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑；B为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，总反应为MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑；

答案：AB两极都产生气体且A、B两极间溶液变浑浊；MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑；

③如要用电解方法精炼粗镍(元素符号Ni)，打开K1，闭合K2，电解液选用NiSO4溶液，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解精炼是电解质溶液浓度略有减小，基本不变；

答案：纯镍或精镍；减小；

（2）以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，根据电极反应式可知每转移2mol电子，理论上需要消耗NaBH40.25mol，质量为0.25mol×38g/mol=9.5g；

答案：BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O；9.5g。