Question

閱讀并完成下列問題：
Ⅰ、“天宮一號”的供電系統(tǒng)（RFC）是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充放電池．圖1為RFC工作原理示意圖．
（1）用化學(xué)式書寫氣體X的成分

 

（2）c極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：

 

．
（3）有同學(xué)認(rèn)為，左邊電池中也需加電解質(zhì)，請你給出這電解質(zhì)的可能的化學(xué)式

 

Ⅱ、已知Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]溶液反應(yīng)呈藍(lán)色．某同學(xué)進(jìn)行如下圖的實驗，將左鐵棒的上、下兩端各聯(lián)上一鋅片，而在右鐵棒中段聯(lián)上一銅片（如圖3①），并將它們同時靜置于含有K₃[Fe（CN）₆]及酚酞的混合膠質(zhì)溶液中．經(jīng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)圖中的甲、乙、丙、丁、戊、己等六區(qū)均有變化（如圖3②）．下列關(guān)于各區(qū)變化情況的判斷，正確的是
指出可能顯藍(lán)色的區(qū)域：

 

，
乙區(qū)可觀察到的最主要的現(xiàn)象為：

 

．
寫出戊區(qū)可能發(fā)生的電極反應(yīng)：

 

．
Ⅲ以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃為電解質(zhì)，天然氣經(jīng)內(nèi)重整催化作用（CH₄+2H₂O ₌CO₂+4H₂）提供反應(yīng)氣的燃料電池示意圖如圖2所示：
（1）外電路電子流動方向：由

 

流向

 

（填字母）．
（2）空氣極發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）以此燃料電池為電源電解精煉銅，當(dāng)電路有0.6mol e?轉(zhuǎn)移，有

 

　g精銅析出．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：I （1）根據(jù)電解水的原理判斷；
（2）酸性條件下，氧氣在原電池的正極得電子生成水；
（3）加入不參加電極反應(yīng)的電解質(zhì)能增加導(dǎo)電性；
II、鐵棒末段分別聯(lián)上一塊鋅片和銅片，并靜置于含有K₃Fe（CN）₆及酚酞的混合凝膠上，則形成原電池裝置，活潑金屬為負(fù)極，根據(jù)電極反應(yīng)式來判斷各個電極的變化情況；
III、該燃料電池中，通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示信息知道負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，通入空氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-．

解答： 解：I （1）由圖可知a連接原電池的負(fù)極，為電解池的陰極，在陰極上氫離子得電子生成氫氣，所以X為H₂；
故答案為：H₂；
（2）酸性條件下，氧氣在原電池的正極得電子生成水，則c極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（3）加入不參加電極反應(yīng)的電解質(zhì)能增加導(dǎo)電性，所以可以加硫酸鈉來提高溶液的導(dǎo)電性；故答案為：Na₂SO₄；
II、丁、已區(qū)Fe作負(fù)極失電子，發(fā)生電極反應(yīng)：2Fe-4e^-=2Fe²⁺，所以丁、已區(qū)變藍(lán)色；
乙區(qū)發(fā)生電極反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，生成的氫氧根離子能使酚酞變紅色，所以乙極區(qū)變紅色；
戊區(qū)Cu作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，其電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：丁、已；溶液變紅；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
III、該燃料電池中，通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示信息知道負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，通入空氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-．
（1）通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，即由A流向B，故答案為：由A流向B；
（2）通入空氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
（3）析出銅的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)電路有0.6mol e^?轉(zhuǎn)移，生成Cu為0.3mol，則銅的質(zhì)量為0.3mol×64g/mol=19.2g；
故答案為：19.2．

點評：本題考查了圖象分析判斷的方法應(yīng)用，原電池原理的分析判斷和電極反應(yīng)的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．