Question

（7分）理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池。

（1）將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度同體積的稀硫酸中一段時間，則甲、乙兩種裝置中屬于原電池的是  ，甲裝置中銅片上的現象是                                  。
（2）利用反應“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”可以設計一個化學電池，若正極材料用石墨碳棒，則該電池的負極材料是          ，電解質溶液是                   。
（3）據報道，最近摩托羅拉公司研制了一種由CH₃OH和O₂以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，電量可達現用鎳氫電池或鋰電池的10倍。已知該電池的總反應為：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O，則該燃料電池的正極上的電極反應式為                       ，當外電路通過1.2mole^－時，理論上消耗CH₃OH        g。

Answer 1

（1）甲(1分)    銅片表面產生無色氣泡(1分)
（2）鐵片(1分)   FeCl₃溶液等(1分)
（3）O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^- (2分)    6.4g (1分)

（1）比較甲圖、乙圖：
相同點：都發生了同一個反應，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
不同點：甲構成原電池，乙中銅片無變化；
甲圖：（-）鋅片：Zn-2e^-=Zn²⁺ （+）銅片：2H⁺+2e^-= H₂↑
所以銅片上的現象是：產生無色氣泡；
（2）分析氧化還原反應“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”：單質鐵由0價升高到+2價，被氧化，失電子，故為負極反應；Fe³⁺中鐵由+3價降低到+2價，被還原，得電子，故為正極反應；所以該電池的負極材料是鐵片，溶液提供Fe³⁺，則溶液可以是氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵等溶液；
（3）分析總反應中的得失電子情況，得：是氧氣中0價氧得電子變為-2價，又是用強堿作電解質溶液，則正極反應式為：O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^-；
2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O —— 12e^-
64g                                 12mol
m(CH₃OH)                           1.2mol
所以，m(CH₃OH)=6.4g