Question

【題目】如圖所示兩套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問(wèn)題。

圖1 圖2

（1）如圖1所示，U形管內(nèi)盛有100mL的溶液，

①打開(kāi)K2，閉合K1，若所盛溶液為CuSO4溶液：則B極的電極反應(yīng)式為_______________________。

②打開(kāi)K1，閉合K2，若所盛溶液為MgCl2溶液，則可觀察到的現(xiàn)象是_________________________，總反應(yīng)化學(xué)方程式是_________________________________。

③如要用電解方法精煉粗鎳(元素符號(hào)Ni)，打開(kāi)K1，閉合K2，電解液選用NiSO4溶液，則A電極的材料應(yīng)換成是______，反應(yīng)一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液中Ni2+濃度_____（填“增大”、“減小”、“不變”）。

（2）圖2裝置為硼氫化物NaBH4(B元素的化合價(jià)為+3價(jià))燃料電池(DBFC), 由于具有效率高、產(chǎn)物清潔無(wú)污染和燃料易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵亍?/span>

①電池的負(fù)極反應(yīng)式為__________________________

②放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上需要消耗_________g NaBH4

Answer 1

【答案】Cu2++2e﹣═Cu AB兩極都產(chǎn)生氣體且A、B兩極間溶液變渾濁 MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑ 純鎳或精鎳 減小 BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O 9.5g

【解析】

（1）①打開(kāi)K2，閉合K1，該裝置為原電池， Zn作負(fù)極、B極的C作正極；

②打開(kāi)K1，閉合K2，該裝置是電解池，A為陰極、B為陽(yáng)極；

③如要用電解方法精煉粗鎳(元素符號(hào)Ni)，打開(kāi)K1，閉合K2，電解液選用NiSO4溶液，粗鎳作陽(yáng)極、純鎳作陰極；

（2）以硼氫化合物NaBH4（B元素的化合價(jià)為+3價(jià)）和H2O2作原料的燃料電池，電解質(zhì)溶液呈堿性，由工作原理裝置圖可知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，正極H2O2發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH-，電極反應(yīng)式為H2O2+2e-=2OH-，結(jié)合原電池的工作原理解答該題。

（1）①打開(kāi)K2，閉合K1，該裝置為原電池，A極的Zn易失電子作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，B極的C作正極，銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu；

答案：Cu2++2e﹣═Cu；

②打開(kāi)K1，閉合K2，該裝置是電解池，A為陰極，電極反應(yīng)式為Mg2++2H2O+2e-=Mg(OH)2↓+H2↑；B為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，總反應(yīng)為MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑；

答案：AB兩極都產(chǎn)生氣體且A、B兩極間溶液變渾濁；MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑；

③如要用電解方法精煉粗鎳(元素符號(hào)Ni)，打開(kāi)K1，閉合K2，電解液選用NiSO4溶液，粗鎳作陽(yáng)極，純鎳作陰極，電解精煉是電解質(zhì)溶液濃度略有減小，基本不變；

答案：純鎳或精鎳；減小；

（2）以硼氫化合物NaBH4（B元素的化合價(jià)為+3價(jià)）和H2O2作原料的燃料電池，電解質(zhì)溶液呈堿性，由工作原理裝置圖可知，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式可知每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上需要消耗NaBH40.25mol，質(zhì)量為0.25mol×38g/mol=9.5g；

答案：BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O；9.5g。