Question

4．某實(shí)驗(yàn)小組利用堿性氫氧燃料電池、導(dǎo)線、靈敏電流表進(jìn)行電化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，已知鉑吸附氣體的力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定
Ⅰ．圖甲堿性氫氧燃料電池工作時的能量轉(zhuǎn)化主要形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)镹流向M（用M，N表示）；正極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；電極表面鍍鉑粉的作用為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-．
Ⅱ．（1）甲同學(xué)把圖甲與圖乙中裝置用導(dǎo)線接好幾分鐘，發(fā)現(xiàn)b電極處溶液逐漸變淺綠色，過一段時間，溶液變得渾濁且逐漸出現(xiàn)紅褐色，則知a電極接圖甲N極；用化學(xué)方程式表示“渾濁變紅褐色”的原因：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（2）乙同學(xué)連接裝置的方式看上去與甲相似，但接通幾秒鐘，發(fā)現(xiàn)圖乙小試管中溶液變藍(lán)．用離子方程式表示“溶液變藍(lán)”的原因：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；此時圖乙電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（3）丙同學(xué)僅將圖乙中a、b電極用導(dǎo)線連接閉合幾秒鐘后，沒有發(fā)現(xiàn)明顯現(xiàn)象產(chǎn)生，他又很快接入一個靈敏電流表，發(fā)現(xiàn)電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，寫出b電極反應(yīng)方程式：Fe-2e^-=Fe²⁺；總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 Ⅰ、氫氧燃料電池屬于原電池；負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；
Ⅱ、（1）圖甲與圖乙中裝置用導(dǎo)線接，b電極處溶液逐漸變淺綠色，該電極是金屬鐵做陽極，產(chǎn)生的是氫氧化亞鐵白色的沉淀，會被氧氣氧化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀；
（2）碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍(lán)色，電解飽和食鹽水產(chǎn)物是氫氧化鈉、氫氣和氯氣；
（3）金屬的吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)負(fù)極上是金屬失電子的氧化反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ、氫氧燃料電池屬于原電池，所以是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，該電池中，通入氫氣的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電子從N電極流向M電極，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，電極表面鍍鉑粉，增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數(shù)，加快反應(yīng)速率，故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�；N流向M；
2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；
Ⅱ、（1）圖甲與圖乙中裝置用導(dǎo)線接好，b電極處溶液逐漸變淺綠色，所以該電極是金屬鐵做陽極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，a電極接圖甲N電極，產(chǎn)生的是氫氧化亞鐵白色的沉淀，會被氧氣氧化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀，即4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）圖乙小試管中溶液變藍(lán)是因?yàn)樵撾姌O產(chǎn)生的氯氣具有氧化性，能將碘離子氧化為碘單質(zhì)，即Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘單質(zhì)遇到淀粉變?yōu)樗{(lán)色，此時該電極是陽極，圖乙電解總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）將圖乙中a、b電極用導(dǎo)線連接，構(gòu)成金屬Fe的吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，負(fù)極上是金屬失電子的氧化反應(yīng)：Fe-2e^-=Fe²⁺，總反應(yīng)為：2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．

點(diǎn)評 本題考查了原電池原理，根據(jù)失電子難易程度確定負(fù)極，再結(jié)合電子流向分析解答，會正確書寫電極反應(yīng)式，題目難度不大．