Question

7．当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是（　　）

• A． 当电池负极消耗mg气体时，电解池阳极同时有mg气体生成
• B． 电池的正极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
• C． 电解后c（Na₂CO₃）不变，且溶液中有晶体析出
• D． 电池中c（KOH）不变；电解池中溶液pH变大

Answer 1

分析 该燃料电池为碱性电池，电池的正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，负极反应为：H₂-2e^-+2OH^-═H₂O，电解饱和碳酸钠溶液阴极发生的反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，阳极反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
A．负极上氢气失电子和氢氧根离子生成水，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，根据电子守恒计算；
B．正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；
C．电解时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电，实际上是电解水，导致析出部分碳酸钠，溶液仍然是饱和溶液；
D．放电时，原电池中生成水，氢氧化钾的物质的量不变，据此确定其浓度是否变化；电解池中碳酸钠浓度不变，其pH不变．

解答 解：A．电池负极反应为：H₂-2e^-+2OH^-═H₂O，当负极消耗mg气体时，转移的电子的物质的量为 $\frac{m}{2}$mol×2=mmol，电解池阳极得电子为 m mol，阳极发生的反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，阳极生成气体的质量为：$\frac{m}{4}$mol×32g/mol=8mg，故A错误；
B．该燃料电池为碱性电池，电池的正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，故B错误；
C．电解后，由于电解了水，水的质量减小，碳酸钠为饱和溶液，所以会析出碳酸钠晶体，但是仍然为碳酸钠饱和溶液，则c（Na₂CO₃）不变，故C正确；
D．放电时燃料电池的总反应为O₂+2H₂═2H₂O，原电池中生成水，氢氧化钾的物质的量不变，则氢氧化钾浓度降低；电解池中碳酸钠浓度不变，其pH不变，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了原电池原理和电解池工作原理，题目难度中等，明确电解反应实质为解答关键，注意电解后的碳酸钠溶液仍然是饱和溶液，导致其浓度、pH都不变，为易错点，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．．