Question

近年來，山東省大力發展以太陽能、風能、燃料電池為代表的新能源．如圖1是某種質子交換膜燃料電池原理示意圖．

（1）該燃料電池工作過程中，質子（H⁺）透過質子交換膜移動到______極（填“a”或“b”）．該電池的正極反應式為：______．
（2）若用此燃料電池作為電源向鐵制品上鍍上一層銅，則鐵制品要連接在燃料電池的______極（填“a”或“b”）上．若用此燃料電池電解精煉銀，應使粗銀作電解池的______極，使用AgNO₃和HNO₃的混合溶液作電解液，若陰極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應式為______．
（3）實驗室利用此燃料電池為電源模擬處理含Cr2O72-的廢水，裝置如圖2所示．已知陽極反應式是Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上有氣體產生，其電極反應式是：______．一段時間后，測得陰極產生的氣體在標況下的體積為2.24L，則燃料電池至少要通入標況下空氣的體積約為______L．（已知空氣中氧氣約占

1

5

）

Answer 1

（1）該裝置為氫氧燃料酸性電池，燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧化劑的電極為正極，原電池放電時，電解質溶液中氫離子向正極b移動，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：b；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）電鍍時，鍍層作陽極，鍍件作陰極，所以鐵上鍍銅時，鐵作陰極，連接原電池的負極a；電解精煉時，粗銀作陽極，純銀作陰極，所以粗銀作陽極，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮，電極反應式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；陽；2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O；
（3）電解時，陽極是活潑金屬，所以陽極上鐵失電子發生氧化反應，陰極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為，陰極生成2.24L氫氣，轉移電子的物質的量=

2.24L

22.4L/mol

×2=0.2mol，串聯電路中轉移電子相等，則通入空氣的體積=

0.2mol 4

1 5

×22.4L/mol=5.6L，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；5.6．