Question

如图所示装置，是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验

（1）若电池B使用了亚氨基锂（Li₂NH）固体作为储氢材料，其储氢原理是：Li₂NH+H₂═LiNH₂+LiH，则下列说法中正确的是

 

．
A．Li₂NH中N的化合价是-1
B．该反应中H₂既是氧化剂又是还原剂
C．Li⁺和H⁺的离子半径相等
D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同
（2）在电池B工作时：
①若用固体Ca（HSO₄）₂为电解质传递H⁺，则电子由

 

极流出，H⁺向

 

极移动．（填“a”或“b”）
②b极上的电极反应式为：

 

．
③外电路中，每转移0.1mol电子，在a极消耗

 

L的H₂（标准状况下）．
（3）若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时：
①在X极这边观察到的现象是

 

．
②检验Y电极上反应产物的方法是

 

．
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据反应Li₂NH+H₂→LiNH₂+LiH可判断：Li₂NH中H元素的化合价是+1，氮元素的化合价为-3；LiNH₂中氮元素的化合价为-3，H元素的化合价是+1，反应中H₂既是氧化剂又是还原剂；离子核外电子层数越多，半径越大；钢瓶储氢是物理过程．
（2）①电子从负极流出；阳离子向正极移动；
②b电极上为氧气得电子生成水；
③根据负极上氢气与电子的关系求算；
（3）由图可知a为负极，则X为阴极；b为正极，则Y为阳极；
①X电极上是氢离子得电子生成氢气；X电极附近同时生成氢氧化钠；
②Y电极上反应产物为氯气，根据氯气具有氧化性来检验；
③将电极Y换成铁棒，则Fe电极会失电子生成Fe²⁺．

解答： 解：A．Li₂NH中N的化合价为-3价，故A错误；
B．反应中H₂分别生成LiNH₂和LiH，LiNH₂中H为+1价，LiH中H的化合价为-1价，反应中H₂既是氧化剂又是还原剂，故B正确；
C．Li⁺核外有一个电子层，H⁺核外无电子，离子核外电子层数越多，半径越大，故Li⁺半径大于H⁺，故C错误；
D．此法储氢是利用氧化还原反应将H₂转化为固体材料，发生化学变化，而钢瓶储氢将氢液化，为物理变化，原理不同，故D错误．
故选B；
（2）①该燃料电池中a为负极，b为正极，电子从负极流出，即从a极流出；阳离子向正极移动，所以H⁺向b极移动，
故答案为：a，b；
②b电极上为氧气得电子生成水，其电极方程式为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O，故答案为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；
③已知负极上氢气失去电子生成氢离子H₂-2e=2H⁺，每转移0.1mol电子，在a极消耗氢气为0.05mol，所以氢气的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12；
（3）由图可知a为负极，则X为阴极；b为正极，则Y为阳极；
①X电极上是氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为：2H⁺+2e-=H₂↑；X电极附近同时生成氢氧化钠，所以溶液变红；
故答案为：溶液变红；
②Y电极上反应产物为氯气，检验氯气的方法为：用润湿的KI淀粉试纸接近Y极气体产物，变蓝，证明产生Cl₂气，
故答案为：用润湿的KI淀粉试纸接近Y极气体产物，变蓝，证明产生Cl₂；
③将电极Y换成铁棒，则Fe电极会失电子生成Fe²⁺，在阴极仍然为电解水，生成氢气和氢氧化钠，Fe²⁺与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，所以可实现的实验目的是制Fe（OH）₂，故答案为：制Fe（OH）₂．

点评：本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，涉及电极方程式的书写，物质的检验，反应现象，电子转移的有关计算等，题目难度中等．