Question

【題目】如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：

（1）若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________；反應(yīng)進(jìn)行一段時間后溶液C的pH將_____（填“升高”“降低”或“基本不變”）。

（2）若需將反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋設(shè)計成如圖所示的原電池裝置，則A（負(fù)極）極材料為____，B（正極）極材料為______，溶液C為_______。

（3）CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，則c電極是____（填“正極”或“負(fù)極”），c電極的反應(yīng)方程式為______________。若線路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_____。

Answer 1

【答案】2H＋＋2e－=H2↑ 升高 Cu 石墨 FeCl3溶液 負(fù)極 CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋ 11.2L

【解析】

（1）若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B極電極材料為Fe且作負(fù)極，A電極為正極，電極材料為較鐵不活潑的金屬或非金屬，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)方程式為：2H＋＋2e－=H2↑；由原電池的總反應(yīng)可知，反應(yīng)一段時間后，溶液C的pH升高，答案為：2H＋＋2e－=H2↑；升高；

（2）分析反應(yīng)Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，將其拆分為兩個半反應(yīng)，分別為：Cu-2e－=Cu2+，2Fe3++2e－=2Fe2+，根據(jù)原電池原理，可知負(fù)極電極反應(yīng)式為：Cu-2e－=Cu2+，正極的電極反應(yīng)式為：2Fe3++2e－=2Fe2+，正負(fù)極材料分別為：負(fù)極為Cu，正極為石墨（或Pt），含Fe3+的溶液（如FeCl3溶液）作電解質(zhì)溶液，用導(dǎo)線連接正、負(fù)極，構(gòu)成閉合回路即可構(gòu)成原電池。答案為：Cu；石墨；FeCl3溶液；

（3）根據(jù)燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖中電子流向可知，c電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)方程式為：CH3OH-6e－+H2O=CO2+6H+，電極d為正極，O2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：4H++4e－+O2=2H2O；1mol氧氣在反應(yīng)中得到4mol電子，若線路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則消耗氧氣0.5mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為，答案為：負(fù)極；CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋；11.5L。