Question

【題目】（1）一種新型的熔融鹽燃料電池具有高發電效率而備受重視。現用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質，一極通入CO氣體，另一極通入空氣和CO2的混合氣體，制得燃料電池。該電池工作時的負極反應式為_____________； 熔融鹽中CO32-的物質的量在工作時__ （填“增大”、“減少”、“不變”）。

（2）如下圖所示，A為電源，B為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D為電解槽，其電極材料及電解質溶液見圖。關閉K1，打開K2，通電后，B的KMnO4紫紅色液滴向c端移動，則電源a端為_____極，通電一段時間后，觀察到濾紙d 端出現的現象是：___________；

己知C裝置中溶液為Cu(NO3)2和X(NO3)2，且均為0.1mol, D裝置中的溶液為CuSO4溶液，打開K1，關閉K2，通電一段時間后，C裝置陰極析出固體質量m(g)與通過電子的物質的量n(mol)關系如右圖所示。則Cu2+、X3+氧化能力由大到小的順序是__ ；D裝置C 極的電極反應式為____________。

（3）最近，又有科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高。一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸汽。其中固體電解質是摻雜了Y2O3（Y:釔）的ZrO2（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導O2—離子（其中氧化反應發生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油，①電池的正極反應式為________；②放電時固體電解質里的O2-離子的移動方向是向_______極移動（填正或負）。

（4）某同學利用反應Cu+2H+=Cu2++H2↑設計實驗來制取氯化銅溶液。該同學設計的裝置應該為______。（填“原電池”或“電解池”）。

Answer 1

【答案】 CO+CO32--2e-=2CO2 不變 正 變紅 Cu2+>X3+ Cu-2e-=Cu2+ O2+4e-=2O2- 負 電解池

【解析】（1）該電池工作時的負極通入CO，CO失去電子轉化為CO2，由于是熔融的碳酸鹽，則負極反應式為CO+CO32--2e-=2CO2，電池的總反應式為2CO+O2=2CO2，則熔融鹽中CO32-的物質的量在工作時不變。（2）據題意B中的KMnO4紫紅色液滴向c端移動，說明高錳酸根離子向c端移動，可推出電極c端為陽極，則與之相連的電源a端為正極，b端為負極，所以通電濾紙d端為陰極，氫離子放電，溶液堿性增強，所以通電一段時間后，觀察到濾紙d 端出現的現象是變紅色；根據電解C的圖象可知，通電后就有固體生成，當通過電子為0.2mol時，析出固體質量達最大，證明此時析出的固體是銅。如果是X3+析出，電子數應該是0.3mol，則氧化能力為Cu2+＞X3+；D裝置中溶液是硫酸銅溶液，電極C端與b負極相連即為陰極，銅離子放電，電極反應式為Cu-2e-=Cu2+。（3）①電池的正極是氧氣得到電子轉化為O2－，反應式為O2+4e-=2O2-；②原電池中陰離子向負極移動，則放電時固體電解質里的O2-離子的移動方向是向負極移動。（4）銅與酸不能反應生成氫氣，因此要利用反應Cu+2H+=Cu2++H2↑來制取氯化銅溶液，需要通過電解法，因此該同學設計的裝置應該為電解池。