Question

【題目】（1）一種新型的熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率而備受重視。現(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，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(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為_____________； 熔融鹽中CO32-的物質(zhì)的量在工作時(shí)__ （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(zhì)溶液見圖。關(guān)閉K1，打開K2，通電后，B的KMnO4紫紅色液滴向c端移動(dòng)，則電源a端為_____極，通電一段時(shí)間后，觀察到濾紙d 端出現(xiàn)的現(xiàn)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(guān)閉K2，通電一段時(shí)間后，C裝置陰極析出固體質(zhì)量m(g)與通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(mol)關(guān)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(yīng)式為____________。

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

（4）某同學(xué)利用反應(yīng)Cu+2H+=Cu2++H2↑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)制取氯化銅溶液。該同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)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(fù) 電解池

【解析】（1）該電池工作時(shí)的負(fù)極通入CO，CO失去電子轉(zhuǎn)化為CO2，由于是熔融的碳酸鹽，則負(fù)極反應(yīng)式為CO+CO32--2e-=2CO2，電池的總反應(yīng)式為2CO+O2=2CO2，則熔融鹽中CO32-的物質(zhì)的量在工作時(shí)不變。（2）據(jù)題意B中的KMnO4紫紅色液滴向c端移動(dòng)，說(shuō)明高錳酸根離子向c端移動(dòng)，可推出電極c端為陽(yáng)極，則與之相連的電源a端為正極，b端為負(fù)極，所以通電濾紙d端為陰極，氫離子放電，溶液堿性增強(qiáng)，所以通電一段時(shí)間后，觀察到濾紙d 端出現(xiàn)的現(xiàn)象是變紅色；根據(jù)電解C的圖象可知，通電后就有固體生成，當(dāng)通過(guò)電子為0.2mol時(shí)，析出固體質(zhì)量達(dá)最大，證明此時(shí)析出的固體是銅。如果是X3+析出，電子數(shù)應(yīng)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(fù)極相連即為陰極，銅離子放電，電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+。（3）①電池的正極是氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為O2－，反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-；②原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2-離子的移動(dòng)方向是向負(fù)極移動(dòng)。（4）銅與酸不能反應(yīng)生成氫氣，因此要利用反應(yīng)Cu+2H+=Cu2++H2↑來(lái)制取氯化銅溶液，需要通過(guò)電解法，因此該同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)該為電解池。