Question

（一）如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：

若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式是_________________________________

②乙中总反应的离子方程式为___________________________________

③若乙中含有0.10 mol·L^-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=_____________（2分）（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为____________

（二）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景。其工作原理如上图所示，回答下列问题：

①该燃料电池中正极通入的物质是__________；

负极发生的反应式为：__________________________

②电池工作时，OH^- 移向极________（“a”或“b”）

③当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼________g

(三)全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H⁺和SO₄^2﹣．电池放电时，负极的电极反应为：V²⁺﹣e^﹣=V³⁺．

①电池放电时的总反应方程式为___________________________

充电时，电极M应接电源的_________ 极

②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO₄和H₂SO₄的混合液为电解液，使用前 需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO²⁺转化为V³⁺；第二步V³⁺转化为V²⁺．则第一步反应过程中阴极区溶液n（H⁺）__________（填“增大”、“不变”或“减小”） （1分），阳极的电极反应式为_________________________

Answer

（一） （1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－

②2Cl－＋2H2O Cl2↑＋2 OH－＋H2↑

③ 13； 3.612×1022 或0.06NA

（二）①空气或氧气 N2H4 +4OH- -4e- =4H2O+ N2↑ ②a ③40

（三）①VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+ 正

②减小 VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+

【解析】

试题分析：（一）（1）①甲装置为原电池，石墨作正极，O2放电，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②乙装置为电解池， Fe是阴极，不参与反应，总反应的离子方程式为：2Cl－＋2H2O Cl2↑＋2 OH－＋H2↑；③阳极生成0.025mol的气体,其中先是氯离子失电子，0.04mol氯离子失去0.04mol电子,生成0.02mol的氯气，另外的0.005mol气体是氢氧根离子失电子生成的氧气，可知0.02mol氢氧根失去0.02mol电子，共失去0.06mol电子，同时在阴极氢离子得电子0.06mol电子，刚好反应0.06mol氢离子，也就是留下了0.04mol氢氧根离子，氢离子浓度为0.04/0.4=0.1mol/L.pH为13；转移电子的个数为3.612×1022 或0.06NA；

（二）①在肼（N2H4）燃料电池中，通入燃料气体N2H4为负极，通入空气或氧气的一极为正极；在原电池中，阴离子向负极移动，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；②电池工作时，OH- 移向负极，即a极；③当电池放电转移5mol电子时，消耗燃料肼1.25mol，质量为40g；

（三）①左槽的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O，为原电池的正极，总反应方程式为VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+；充电时，电极M应接电源的正极；②第一步VO2+转化为V3+的方程式为：VO2++4H++2e‾= V3++2H2O，消耗了H+，所以阴极区溶液n（H+）减小；阳极上VO2+失电子生成VO2+，电极方程式为：VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+。

考点：原电池，电解池原理