Question

17．宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型化学电池，其结构如图1所示，A、B是多孔性碳制成的两个电极．
（1）该燃料电池的正极是A（填“A”或“B”），若电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；一段时间后，溶液的pH会变小（填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）若电解质溶液为硫酸，则正极的反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
（3）若用该氢氧燃料电池作电源电解氯化钠溶液和硫酸铜溶液，装置如图2所示，则铁电极上产生的气体为H₂（填化学式）；一段时间后，铜电极的质量减少6.4g，则甲池中石墨电极上产生气体的物质的量为0.1mol．

Answer 1

分析 （1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极a为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极b为原电池的正极；
（2）酸性条件下，氧气在正极上得电子生成水；
（3）Fe与负极相连作阴极，阴极上氢离子得电子；Cu与正极相连作阳极失电子生成铜离子，结合电子守恒计算．

解答 解：（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池的总反应为2H₂+O₂=2H₂O，溶液的体积增大，溶液碱性减弱，则pH减小；
故答案为：A；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；变小；
（2）酸性条件下，氧气在正极上得电子生成水，则正极的电极方程式为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）Fe与负极相连作阴极，阴极上氢离子得电子，所以阴极上生成氢气；Cu与正极相连作阳极失电子生成铜离子，电极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，铜电极的质量减少6.4g，即Cu参加反应的物质的量为0.1mol，则转移电子为0.2mol，甲池中石墨电极上氯离子得电子生成氯气，由电子守恒可知，生成的氯气为0.1mol；
故答案为：H₂；0.1mol．

点评 本题考查了原电池和电解池的工作原理的应用，注意把握电极名称、电极判断、电极反应、电池反应，题目难度中等，明确电子守恒在计算中的应用是解题关键．