Question

以氨氣代替氫氣研發(fā)氨燃料電池是當前科研的一個熱點．
（1）氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是2mol?L^-1的KOH溶液，電池反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極的電極反應式為

 

；每消耗1.7g NH₃轉移的電子數(shù)目為

 

．
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，如右圖所示，A、B均為鉑電極，通電一段時間后，在A電極上有紅色固體析出，則B電極上發(fā)生的電極反應式為

 

；此時向所得溶液中加入8gCuO固體后恰好可使溶液恢復到電解前的濃度，則電解過程中收集到的氣體在標準狀況下體積為

 

L．
（3）納米級氧化亞銅（Cu₂O）是一種重要光電材料．現(xiàn)用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質(zhì)制備納米級氧化亞銅（Cu₂O），電解反應為2Cu+H₂O

通電  .

Cu₂O+H₂↑銅棒上發(fā)生的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）依據(jù)化學方程式分析氨氣化合價變化，判斷發(fā)生氧化反應的物質(zhì)是氨氣，原電池中在負極失電子，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；結合化學方程式和電子轉移總數(shù)計算每消耗3.4g NH₃轉移的電子數(shù)；
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；根據(jù)原子守恒計算氧氣的體積；
（3）電化學法制備Cu₂O時，陰極生成Cu₂O，銅離子被還原，銅應為陽極，陽極生成銅離子，以補充銅離子．

解答： 解：（1）電池反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反應中2mol氨氣反應電子轉移6mol電子，每消耗3.4g NH₃物質(zhì)的量=

1.7g

17g/mol

=0.1mol，轉移的電子數(shù)為0.3N_A；
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；0.3N_A；
（2）用氨燃料電池電解CuSO₄溶液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電而析出銅，陽極上電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，向溶液中加入8gCuO固體后可使溶液恢復到電解前的濃度，則陽極上析出氧氣的質(zhì)量等于氧化銅中氧原子的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒知，氧氣的體積=

8g 80g/mol ×16g/mol

32g/mol

×22.4L/mol=1.12L；
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1.12；
（3）制備納米氧化亞銅（Cu₂O）時用銅棒和石墨做電極，飽和食鹽水做電解質(zhì)，電解反應為2Cu+H₂O

電解  .

Cu₂O+H₂↑，銅應為陽極，陽極銅失電子發(fā)生氧化反應生成氧化亞銅，電極反應為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺；
故答案為：2Cu-2e^-+H₂O=Cu₂O+2H⁺．

點評：本題考查原電池和電解池知識，側重于學生的分析能力、計算能力和電化學知識的綜合考查，為高考常見題型和高頻考點，注意把握電極方程式的書寫，題目難度中等．