《2025年赢在微点化学》

【进阶6】如图所示装置中燃料电池中负极消耗2.24 L(标准状况下)CH₄，且能量完全转化为电能，电解池中回收制得19.5 g单质Zn，则该装置的电流效率η = ____________。（η = $\frac{实际生成目标产物消耗的电子数}{理论转移的电子总数}$×100%）

答案： 答案　75%
解析　燃料电池中n(CH₄)=2.24 L÷22.4 L·mol⁻¹ = 0.1 mol，由负极反应CH₄ - 8e⁻ + 10OH⁻ == CO₃²⁻ + 7H₂O知，消耗0.1 mol甲烷失去0.8 mol电子；电解池中n(Zn)=19.5 g÷65 g·mol⁻¹ = 0.3 mol，由阴极反应Zn²⁺ + 2e⁻ == Zn知，生成0.3 mol Zn得到0.6 mol电子；故该装置的电流效率η = (0.6 mol / 0.8 mol)×100% = 75%。

【进阶7】利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、SO₂分别转化为NH₄⁺和SO₄²⁻，装置如图所示。下列说法不正确的是　(　　)

A.通过甲进入的气体是甲烷
B.b电极的电极反应为O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻
C.d电极反应式是NO + 6H⁺ + 5e⁻ = NH₄⁺ + H₂O
D.通过丙出口出去的物质只有硫酸铵的浓溶液

答案： D　解析　c电极通入的SO₂气体转化为SO₄²⁻，该电极失去电子，发生氧化反应，是电解池的阳极，则b电极是燃料电池的正极，通入的是氧气，甲通入的是甲烷，A项正确；由于电解液是氢氧化钾溶液，通入氧气的b电极的电极反应为O₂ + 2H₂O + 4e⁻ == 4OH⁻，B项正确；d电极上NO得电子转化为NH₄⁺，是电解池阴极，可知电极反应式为NO + 6H⁺ + 5e⁻ == NH₄⁺ + H₂O，C项正确；c电极上SO₂失去电子转化为SO₄²⁻，是电解池阳极，电极反应式为2H₂O + SO₂ - 2e⁻ == SO₄²⁻ + 4H⁺，所以在电解池中总反应为2NO + 8H₂O + 5SO₂ ==电解== (NH₄)₂SO₄ + 4H₂SO₄，电解过程中消耗水，生成硫酸铵和硫酸，则通过丙出口出去的物质有硫酸铵的浓溶液和H₂SO₄，D项错误。

【进阶8】如图所示装置，C、D、F、X、Y都是惰性电极，E为铁棒。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。下列说法正确的是　(　　)

A.电源B极是正极
B.甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶4∶4
C.欲用丙装置给铜镀锌，H为Cu，电镀液为硫酸锌溶液
D.装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体带正电荷

答案： C　解析　根据题图可知，该装置是电解池，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，C、E、G、X是阳极，D、H、Y为阴极，然后根据电解池反应原理分析解答。根据上述分析可知B是电源的负极，A项错误；乙装置的E电极是阳极，电极材料为Fe电极，则活性电极Fe失去电子变为Fe²⁺进入溶液，不能产生单质，B项错误；欲用丙装置给铜镀锌，则阴极H电极应该为Cu，阳极G材料为锌，电镀液为硫酸锌溶液，C项正确；丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，但胶体作为整体本身为电中性而不带电荷，D项错误。