Question

【題目】電解原理和原電池原理是電化學的兩個重要內容，引起了人們的研究興趣。

（1）現有以下三種乙醇燃料電池(DEFC)。

①堿性乙醇燃料電池中，電極a上發生的電極反應式為____。

②酸性乙醇燃料電池中，電極b上發生的電極反應式為___。

③熔融鹽乙醇燃料電池中若選擇熔融碳酸鉀為介質，電極b上發生的電極反應式為___。

（2）0.4mol CuSO4和0.4molNaCl溶于水，配成1L溶液，用惰性電極進行電解，當一個電極得到0.3molCu時，另一個電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為___L。

（3）新型綠色硝化劑N2O5可以N2O4為原料用電解法制備，實驗裝置如圖所示，則電極B接直流電源的___極，電解池中生成N2O5的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O O2+4H++4e-=2H2O O2+2CO2+4e-=2CO32- 5.6 負 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

【解析】

(1) ①堿性乙醇燃料電池中，電極a為陽極，乙醇失電子，生成的二氧化碳與電解質反應生成碳酸根離子，發生的電極反應式為C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

答案為：C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

②酸性乙醇燃料電池中，電極b為陰極，O2得電子后生成的O2-與電解質溶液中的H+反應生成水，電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O。答案為：O2+4H++4e-=2H2O

③熔融鹽乙醇燃料電池中若選擇熔融碳酸鉀為介質，電極b為陰極，O2得電子后生成的O2-與CO2反應生成CO32-，發生的電極反應式為O2+2CO2+4e-=2CO32-

答案為：O2+2CO2+4e-=2CO32-

(2) 0.4mol CuSO4和0.4molNaCl溶于水，配成1L溶液，用惰性電極進行電解，當一個電極得到0.3molCu時，轉移電子的物質的量為0.6mol，另一個電極中發生下列電極反應：

2Cl-- 2e- = Cl2↑ 2H2O-4e-=4H++O2↑

0.4mol 0.4mol 0.2mol 0.2mol 0.05mol

生成的氣體在標準狀況下的體積為：0.25mol×22.4L/mol=5.6L

答案為5.6L

(3)從圖中可以看出，電極B實現了HNO3向N2O4的轉化，N元素價態降低，此電極為陰極，則與之相連的是電源的負極。答案為負極；

電解池中生成N2O5的電極為陽極，反應式為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

答案為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+