Question

（1）北京奧運(yùn)會(huì)的“祥云”火炬所用燃料主要是丙烷，若以硫酸溶液為電解質(zhì)溶液，兩極分別通入丙烷和空氣，形成燃料電池，則反應(yīng)總方程式為

 

．
（2）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種原電池可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，已知該反應(yīng)的負(fù)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則正反應(yīng)式為

 

．有人提出可以用相同的道理設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO=2C+O₂來(lái)消除CO的污染．請(qǐng)你判斷是否可行并說(shuō)出理由：

 

．
（3）全礬液流電池是一種新型電能儲(chǔ)存和高效轉(zhuǎn)化裝置（如圖所示，a、b均為惰性電極），已知：V²⁺為紫色，v³⁺為綠色，VO²⁺為藍(lán)色，VO₂⁺為黃色，放電開(kāi)始時(shí)溶液中的c（H⁺）為1mol/L．當(dāng)充電時(shí)，右槽溶液顏色由綠色變?yōu)樽仙�．則：①充電時(shí)b電極連接的是外接電源的

 

極，左槽溶液顏色由

 

色變?yōu)?div id="nmbovi9" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色；②放電過(guò)程中，a極為

 

極．a(chǎn)極的反應(yīng)式為

 

，當(dāng)左槽溶液的n（H⁺）變化了0.2mol時(shí)，放電轉(zhuǎn)移了

 

mol電子．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池的總反應(yīng)方程式是燃料燃燒的過(guò)程；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式，根據(jù)吉布斯自由能的大小判斷反應(yīng)能否進(jìn)行；
（3）①全礬液流電池充電過(guò)程是電解池的工作原理，陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，右槽中是陰極反應(yīng)，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)；
②放電時(shí)，正極上的反應(yīng)：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，負(fù)極上發(fā)生V²⁺-2e^-=V³⁺的反應(yīng)．

解答： 解：（1）在酸性環(huán)境下，丙烷燃料電池的總反應(yīng)方程式是燃料燃燒的過(guò)程，即C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O，故答案為：C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O；
（2）總反應(yīng)式為2CO₂=2CO+O₂，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式，所以陰極反應(yīng)為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），則△G=△H-T?△S＞0，反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；不可行，該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行；
（3）①充電過(guò)程中，a極是電解池的陽(yáng)極，充電時(shí)和電源的正極相接，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，b極是陰極，和電源的負(fù)極相連，充電時(shí)，左槽是電解池的陽(yáng)極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺，顏色由藍(lán)色邊為黃色，故答案為：負(fù)；藍(lán)；黃；
②根據(jù)題意，放電時(shí)左槽溶液顏色由黃色變?yōu)樗{(lán)色，即VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，所以a電極是正極，質(zhì)子交換膜是允許氫離子通過(guò)的隔膜，放電時(shí)，正極上的反應(yīng)：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，負(fù)極上發(fā)生V²⁺-2e^-=V³⁺的反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.0mol電子時(shí)共有1.0mol H⁺從右槽移進(jìn)左槽，即當(dāng)左槽溶液的n（H⁺）變化了0.2mol時(shí)，放電轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，故答案為：正；VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；0.2．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及燃料電池以及二次電池的工作原理知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，難度不大．