Question

【題目】如圖裝置所示，是用氫氧燃料電池B進(jìn)行的某電解實(shí)驗(yàn)：

(1)若電池B使用了亞氨基鋰(Li2NH)固體作為儲氫材料，其儲氫原理是：Li2NH＋H2=LiNH2＋LiH，則下列說法中正確的是________。

A. Li2NH中N的化合價(jià)是-1

B. 該反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑

C. Li＋和H-的離子半徑相等

D. 此法儲氫和鋼瓶儲氫的原理相同

(2)在電池B工作時(shí)：

①若用固體Ca(HSO4)2為電解質(zhì)傳遞H＋，則電子由________極流出，H＋向______極移動(填“a”或“b ”)。

②b極上的電極反應(yīng)式為_________。

③外電路中，每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，在a極消耗________ L的H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

(3)若A中X、Y都是惰性電極，電解液W是滴有酚酞的飽和NaCl溶液，則B工作時(shí)：

①電解池中X極上的電極反應(yīng)式是______________。在X極這邊觀察到的現(xiàn)象是____________。

②檢驗(yàn)Y電極上反應(yīng)產(chǎn)物的方法是______________。

Answer 1

【答案】B a b O2＋4H＋＋4e－=2H2O 1.12 2H＋＋2e－=H2↑ 溶液變紅 用濕潤的KI-淀粉試紙接近Y極氣體產(chǎn)物，試紙變藍(lán)，證明產(chǎn)生Cl2

【解析】

(2)燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，燃料電池的反應(yīng)原理相當(dāng)于燃料的燃燒，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式，并根據(jù)原電池中電子、離子的移動方向分析解答；

(3)先根據(jù)電解池的工作原理確定陰、陽極，再根據(jù)陰、陽極的放電順序書寫電極反應(yīng)式，并分析現(xiàn)象。

(1)A. Li2NH中N的化合價(jià)為-3價(jià)，故A錯(cuò)誤；

B. 反應(yīng)中H2分別生成LiNH2和LiH，LiNH2中H為+1價(jià)，LiH中H的化合價(jià)為-1價(jià)，則反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑，故B正確；

C. Li＋和H-的核外電子排布相同，Li＋的核電核數(shù)更大，則半徑更小，故C錯(cuò)誤；

D. 此法儲氫是利用氧化還原反應(yīng)將H2轉(zhuǎn)化為固體材料，發(fā)生化學(xué)變化，而鋼瓶儲氫是將氫氣液化，為物理變化，原理不同，故D錯(cuò)誤；故答案為B；

(2)①裝置B為氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極，電池工作時(shí)，電子從負(fù)極通過外電路流向正極，即從a極流向b極，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，即H＋由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極；

②b極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H＋=2H2O；

③a極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2-2e-=2H＋，每轉(zhuǎn)移2 mol電子消耗1 mol H2，則每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，在a極消耗0.05 mol H2，即1.12 L H2；

(3)氫氧燃料電池中，a極為負(fù)極，b極為正極，則電解池中，X極為陰極，Y為陽極，

①X極為陰極，該電極上為水電離出的氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，同時(shí)生成氫氧根離子，即2H2O＋2e-=H2↑+2OH-，溶液堿性增強(qiáng)，因此滴有酚酞的溶液變紅；

②Y極為陽極，該電極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2Cl--2e-=Cl2↑，產(chǎn)物為氯氣，檢驗(yàn)方式為用濕潤的KI-淀粉試紙接近Y極氣體產(chǎn)物，試紙變藍(lán)，證明產(chǎn)生Cl2。