Question

Ⅰ、电解原理在化学工业中有广泛应用．图表示一个电解池，装有电解液c；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连．
（1）若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时向U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断
①a是______极（填“正”或“负”）；
②B电极上的电极反应式为______，
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液c选用CuSO₄溶液，则B电极的材料是______，电极反应式为______．
（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液．若阴极上析出Cu的质量为3.2g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为______；
Ⅱ、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子．回答如下问题：
（1）以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：______
（2）这个电池的负极发生的反应是：______；正极发生的反应是：______；固体电解质里的O^2-向______（填“正”或“负”）极移动（1分）

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ、（1）①根据电流的流向是从电源的正极→电解池的阳极来判断电极；
②阴极是阳离子的得电子过程；
（2）电解精炼铜时，阳极材料是粗铜，阴极材料是纯铜；
（3）根据电解时的阴极和阳极反应方程式进行计算；
Ⅱ、（1）燃料电池的总反应是燃料在氧气中燃烧的反应；
（2）燃料电池的负极反应是燃料失电子的氧化反应，正极是氧气得电子的还原反应，在原电池中，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极．
解答：解：Ⅰ、（1）①电流的流向是从电源的正极→电解池的阳极，所以a是正极，故答案为：正；
   ②和电源的正极a相连的A是电解池的阳极，所以B是电解池的阴极，电极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）电解精炼铜时，阳极材料是粗铜，阴极材料是纯铜，B是电解池的阴极，发生铜离子的得电子反应，故答案为：纯铜；Cu²⁺+2e^-═Cu；
（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液，阴极上的电极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu，当析出Cu的质量为3.2g，则转移电子0.1mol，阳极上的电极反应为：4OH^-→4e^-+2H₂0+O₂↑，转移电子0.1mol时，阳极上产生的气体的物质的量是0.025mol，在标准状况下的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案为：0.56L；
Ⅱ、（1）燃料电池的总反应是燃料在氧气中燃烧的反应，即C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O，故答案为：C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O；
（2）燃料电池的负极反应是燃料失电子的氧化反应，即C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O； 正极是氧气得电子的还原反应，即11O₂+44e^-=22O^2-；原电池中电解质里的阴离子移向负极，故答案为：C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O；11O₂+44e^-=22O^2-；负极．
点评：本题考查学生原电池和电解池的工作原理，要求学生熟记教材知识，学以致用．