Question

熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年．现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H₂的体积比为1：1）直接作燃料，其工作原理如图所示．请回答下列问题：
（1）A电极的电极反应方程式为

 

．
（2）常温下，用石墨作电极，以此电源电解一定量的CuSO₄溶液．当两极产生的气体体积相同时停止通电，若电解后溶液的体积为2L，溶液的pH=1（不考虑水解产生的H⁺），则阳极产生的气体的物质的量是

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：（1）该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水；
（2）用Pt电极电解CuSO₄溶液，发生2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，只在阳极产生气体，由阴阳两极产生相同体积的气体，还发生2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑，结合转移的电子数来计算解答．

解答： 解：（1）该燃料电池中，负极的气体按物质的量之比为1：1参与反应，则负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，
故答案为：CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O；
（2）若电解后溶液的体积为2L，溶液的pH=1（不考虑水解产生的H⁺），根据电解反应：2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，则生成硫酸的物质的量是0.1mol，生成铜的物质的量是0.1mol，阳极上的反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，
设生成的氧气物质的量是x，则

4x-0.2

2

=x，解得x=0.1mol，所以阳极产生的气体的物质的量是0.1mol，故答案为：0.1mol．

点评：本题考查电化学电极反应式和的书写、电解的计算等知识，明确发生的电解反应及反应中转移的电子数即可解答，注意阳极、阴极产生的气体体积相同是解答本题的关键，题目难度中等．