Question

科学家设计出光伏燃料电池发电系统，其工作流程示意图如图：
已知a b c d四个电极均为惰性电极，请根据题意填写下列空白：
（1）甲装置中b为

 

极，乙中c电池为

 

极．
（2）有下列四种电解质溶液，你认为甲中可以放置：

 

（填写字母）．
A．NaCl溶液  B．KOH溶液  C．HCl溶液  D．H₂SO₄ 溶液
（3）根据实际需要，乙装置中可以使用不同的电解质．
①若使用熔融碳酸盐（钠、锂） （650-700℃），写出c电极上反应的电极反应式：

 

．
②若使用固体氧化物（Y₂O₃氧化钇、ZrO₂氧化锆，高温下可直接传导O^2-），写出c电极上的电极反应式：

 

．
（4）已知氢气的燃烧热为：285.8kJ/mol，请写出水电解的热化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）乙为氢氧燃料电池，甲为电解池；
（2）甲为电解池，电解时两极上分别生成氢气和氧气，据此判断电解质溶液；
（3）①若使用熔融碳酸盐，则负极上氢气失电子与CO₃^2-结合生成水和二氧化碳；
②若使用固体氧化物，则氢气失电子与O^2-结合生成水；
（4）方程式反写时，反应热符号相反，反应热大小与方程式的计量数成正比．

解答： 解：（1）乙中两极上分别为氢气和氧气反应为氢氧燃料电池，通入氢气的一极为I负极，则c为负极，甲为电解池，b与负极相连为阴极，
故答案为：阴；负；
（2）甲为电解池，电解时两极上分别生成氢气和氧气，
A．若为NaCl溶液，则阳极上生成氯气，不符合条件，故A错误；
B．若为KOH溶液，则阳极上生成氧气，阴极上生成氢气，符合条件，故B正确；
C．若为HCl溶液，则阳极上生成氯气，不符合条件，故C错误；
D．若为H₂SO₄ 溶液，则阳极上生成氧气，阴极上生成氢气，符合条件，故D正确；
故答案为：BD；
（3）①若使用熔融碳酸盐，则负极上氢气失电子与CO₃^2-结合生成水和二氧化碳，则负极上反应的电极反应式：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，
故答案为：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；
②若使用固体氧化物，则氢气失电子与O^2-结合生成水，则负极上反应的电极反应式：O^2-+H₂-2e^-=H₂O，故答案为：O^2-+H₂-2e^-=H₂O；
（4）氢气的燃烧热为：285.8kJ/mol，则氢气燃烧的热化学方程式为：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=+285.8kJ/mol，则水电解的热化学方程式为：H₂O（l）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=+285.8kJ/mol，故答案为：H₂O（l）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=+285.8kJ/mol．

点评：本题考查了原电池原理和电解池原理的应用、热化学方程式的书写，注意根据电极上的反应物质判断正负极，把握电解池中阴阳极上离子的放电顺序，题目难度中等．