Question

（8分）氫氧燃料電池是將H₂通入負(fù)極，O₂通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的，其能量轉(zhuǎn)換率高。
（1）若電解質(zhì)溶液為KOH，負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)________________________________________
（2）若電解質(zhì)溶液為硫酸，其正極反應(yīng)為_(kāi)_____________________                 ，若在常溫下轉(zhuǎn)移2mol電子，可產(chǎn)生水質(zhì)量為_(kāi)________g。
（3）若用氫氧燃料電池電解由NaCl和CuSO₄組成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=3mol·L^—1，取該混合液100mL用石墨做電極進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，在陰極收集到1.12L （標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體。此時(shí)氫氧燃料電池中消耗H₂和O₂的物質(zhì)的量各是多少？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）（保留2位小數(shù)）

Answer 1

(1)  2 H₂－4 e^－ + 4 OH^－＝4 H₂O    (2)   O₂+4e^－+ 4 H^＋ ＝ 2 H₂O      18 g   
（3）H₂和O₂的物質(zhì)的量分別為：0. 15 mol， 0.075 mol

（1）負(fù)極失去電子，所以電極反應(yīng)式為2 H₂－4 e^－ + 4 OH^－＝4 H₂O。
（2）正極得到電子，所以氧氣在正極通入，電極反應(yīng)式為O₂+4e^－+ 4 H^＋ ＝ 2 H₂O。每生成1mol水就轉(zhuǎn)移2mol電子，所以是的質(zhì)量是18g。
（3）考查電解池的有關(guān)計(jì)算。
陰極生成氣體，說(shuō)明銅離子全部析出，所以反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子是1mol/L×0.1L×2＋1.12L÷22.4L/mol×2＝0.3mol。
設(shè)消耗H₂和O₂的物質(zhì)的量分別為x、y，則根據(jù)電子得失守恒可知
2H₂     +     O₂         2H₂O         4e^—
2mol         1mol                      4mol
x            y                         0.3mol
解得：x="0." 15 mol  y="0.075" mol