如图所示,A为新型高效的**燃料电池,采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。B为...
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如图所示,A为新型高效的**燃料电池,采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。B为浸透饱和食盐水和*酞试液的滤纸,滤纸*滴有一滴KMnO4溶液,C、D为电解槽,其电极材料、电解质溶液见图。
(1)**燃料电池正极、负极的电极反应式分别为____;____。
(2)关闭K1,打开K2,通电后,B的KMnO4紫红*液滴向d端移动,则电源a端为___极,通电一段时间后,观察到滤纸c端出现的现象是_____。
(3)已知C装置中溶液为AgNO3溶液,D装置的溶液为Cu(NO3)2溶液,打开K1,关闭K2,通电一段时间后,D装置中Cu极的电极反应式为____,C装置中总反应的离子方程式为___。
(4)若C装置中AgNO3溶液足量,且溶液体积为1L,电解一段时间后,C装置中产生O2的体积为0.56 L(标准状况下),则电路通过的电子的物质的量为___,溶液的pH为___(忽略溶液体积变化)。
【回答】
(1). 2O2+4H2O+8e-=8OH- (2). CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O (3). 负 (4). 变红* (5). Cu-2e-=Cu2+ (6). 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ (7). 0.1mol (8). 1
【解析】
【分析】
(1)燃料电池中,燃料电极为负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,氧化剂电极为正极,正极上氧化剂得电子发生还原反应;
(2)关闭K1,打开K2,为电解饱和食盐水装置,通电后,B的KMnO4紫红*液滴向d端移动,根据电解池工作原理,*离子向阳极移动判断电源的正负极并判断反应现象;
(3)打开K1,关闭K2,为电解**银和**铜的串联电路,结合电解原理分析解答;
(4)根据(3)的分析,结合电子得失电子守恒分析计算。
【详解】(1)**燃料电池中通入**的电极为负极,通入氧气的电极为正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极方程式为:2O2+4H2O+8e-=8OH-;负极上**发生氧化反应,电极方程式为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,故*为:2O2+4H2O+8e-=8OH-;CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2)根据题意,KMnO4紫红*液滴向d端移动,说明高锰*根离子向d端移动,可推出d极为阳极,进一步可确定电源a端为负极,b端为正极,滤纸c端为*极,通电一段时间后,滤纸c端发生反应为2H++2e-=H2↑,c端附近溶液显碱*,滴加*酞呈红*,故*为:负;变红*;
(3)打开K1,关闭K2,为电解**银和**铜的串联电路,D装置中Cu极连接电源的正极,为电解池的阳极,发生氧化反应,电极方程式为Cu-2e-=Cu2+;C装置中右端Pt电极为阳极,*氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,左端Pt电极为*极,银离子放电生成银,电极反应式为Ag ++e-= Ag,电解总反应为4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+,故*为:Cu-2e-=Cu2+;4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+;
(4)C装置中产生标准状况下O2的体积为0.56L,则转移电子数为×4=0.1mol,C装置中总反应方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,则生成*离子为0.1mol,又溶液体积为1L,所以*离子浓度为0.1mol/L,pH为1,故*为:0.1mol;1。
【点睛】根据KMnO4紫红*液滴向d端移动判断电源的正负极为解答该题的关键。本题的易错点为电极反应式的书写,要注意结合电解质溶液的*碱*书写反应产物。
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