氢氧燃料电池是将H2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溶液.其正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-O2+4e-+2H2O=4OH-.负极反应为2H2-4e-+4OH-=4H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O,(2)若电解质溶液为硫酸.其正极反应为O2+4e-+4H+=2H2OO2+4e-+4H+=2H2O.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氢氧燃料电池是将H₂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溶液，其正极反应为

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

，负极反应为

2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O

；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为

O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O

，负极反应为

2H₂-4e^-=4H⁺

；若反应过程中转移了2mol电子，可产生水的质量为

g．
（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⁺）=0.3mol?L^-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．此时氢氧燃料电池外电路中转移电子数为

0.03N_A

，消耗H₂的质量为

0.03

g．

分析：（1）氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，阴极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水；
（2）氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为酸，则正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，阴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的质量．

解答：解：（1）氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为碱，则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^-，阴极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；
（2）氢氧燃料电池中，如果电解质溶液为酸，则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，阴极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为：2H₂-4e^-=4H⁺，该反应过程中，每转移2mol电子，则生成1mol水，其质量是18g，
故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；2H₂-4e^-=4H⁺；18；
（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⁺）=0.3mol?L^-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=

0.112

22.4

mol×2=0.01mol，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0.03N_A，则消耗氢气的质量=

(0.02+0.01)mol

×2g/mol=0.03g，
故答案为：0.03N_A；0.03．

点评：本题考查原电池原理及其相关计算，注意氢氧燃料电池中，电极反应式的书写要结合电解质溶液，电解质溶液不同则电极反应式不同．