一氧化氮－空氣質子交換膜燃料電池將化學能轉化爲電能，實現了制**、發電環保三位一體的結合。如圖所示，某同學設計...

問題詳情：

一氧化氮－空氣質子交換膜燃料電池將化學能轉化爲電能，實現了制**、發電環保三位一體的結合。如圖所示，某同學設計用該電池探究將霧霾中的SO2、NO轉化爲(NH4)2SO4的原理和粗銅的精煉原理。

(1)燃料電池放電過程中負極的電極反應式____。

(2)乙裝置中物質A是____(填化學式)，理由是___；電解過程中陽極附近pH___(填“增大”“減小”或“不變”)，*極的電極反應式是____。

(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，*裝置中反應一段時間，CuSO4溶液的濃度將__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(4)若在標準狀況下，*裝置有22.4 L O2參加反應，則乙裝置中轉化SO2和NO的物質的量共有____mol；*裝置中*極析出銅的質量爲___g。

【回答】

NO-3e-+2H2O=+4H+    H2SO4    根據反應5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4，產物中除有(NH4)2SO4外還有H2SO4或陽極的電極反應爲SO2-2e-+2H2O=+4H+，故A爲H2SO4    減小    NO+5e-+6H+=+H2O    減小    2.8    128   

【分析】

根據題中圖示，判斷原電池*的正負極，寫出燃料電池電極反應；根據題中圖示，判斷電解池乙的*陽極，寫出*陽極電極反應，據此分析解答；根據粗銅精煉原理，判斷Cu2+減少；根據轉移電子守恆，計算相應的物質的量及質量。

【詳解】

（1）由題中圖示可知，左端NO中N元素化合價由+2價失電子變成+5價，發生氧化反應，由原電池的工作原理圖示可知，左端的鉑電極爲原電池負極，其電極反應：NO-3e-+2H2O=+4H+；*爲NO-3e-+2H2O=+4H+。

（2）由題中圖示可知，通SO2的石墨電極與電源正極相連，爲陽極，失電子發生氧化反應，其電極反應爲SO2-2e-+2H2O=+4H+，通NO的石墨電極爲*極，得電子發生還原反應，其電極反應爲NO+5e-+6H+=+H2O，總反應方程式爲5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4，產物中除有(NH4)2SO4外還有H2SO4或陽極的電極反應爲SO2-2e-+2H2O=+4H+，A爲H2SO4，由陽極的電極反應爲SO2-2e-+2H2O=+4H+，可知電解過程中陽極附近pH減小，*極的電極反應式是NO+5e-+6H+=+H2O；*爲H2SO4，由總反應方程式爲5SO2+2NO+8H2O(NH4)2SO4+4H2SO4可知，產物中除有(NH4)2SO4外還有H2SO4或陽極的電極反應爲SO2-2e-+2H2O=+4H+，A爲H2SO4，減小，NO+5e-+6H+=+H2O。

（3）*裝置中，粗銅作陽極，粗銅中含有鋅、銀等雜質，陽極上金屬失電子發生氧化反應，*極上銅離子得電子生成銅，根據轉移電子守恆，陽極上Zn比Cu活潑，Zn會失電子變成Zn2+，陽極上銅消耗的質量小於*極上析出銅的質量，所以溶液中硫*銅濃度減小；*爲減小。

（4）在標準狀況下，*裝置有22.4 L O2參加反應，即1molO2參加反應，轉移4mol電子，由轉移電子守恆得，陽極SO2-2e-+2H2O=+4H+，轉移4mol電子，參加反應SO2爲2mol，*極NO+5e-+6H+=NH4++H2O，轉移4mol電子，參加反應NO爲0.8mol，乙裝置中轉化SO2和NO的物質的量共有2mol+0.8mol=2.8mol，*裝置中*極電極反應爲Cu2++2e-=Cu，轉移4mol電子，析出2molCu，析出銅的質量爲2mol×64g/mol=128g；*爲2.8，128。

【點睛】

本題關鍵是要準確判斷裝置*原電池的正負極，根據題中圖示，左邊Pt電極通入NO轉化爲HNO3，N元素的化合價升高，失電子，發生氧化反應，作負極，右邊Pt電極通入O2，得電子，發生還原反應，作正極。

知識點：電解原理

題型：填空題