Question

【題目】（1）SO2、CO、CO2、NOx是對環境影響較大的幾種氣體，對它們的合理控制和治理是優化我們生存環境的有效途徑。利用電化學原理將CO、SO2轉化為重要化工原料, 裝置如圖所示。

①若A為CO, B為H2，C為CH3OH,則通入CO一極的電極反應式為_____________。

②A為SO2, B為O2, C為H2SO4, 則負極反應式為________________。

③若A為NO2, B為O2, C為HNO3，負極的電極反應式為_________________。

（2）下圖所示的原電池裝置中,負極材料是_____。正極上能夠觀察到的現象是_______________。 負極的電極反應式是_________________。原電池工作一段時間后,若消耗負極5.4g ,則放出氣體______mol。

（3）利用反應Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4設計一個原電池。

①在下面方格內畫出實驗裝置圖________________。

②指出正極材料可以為_____，該電極上發生的電極反應為___________。

Answer 1

【答案】CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有氣體生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+

【解析】

（1）①燃料電池中，通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負極，該反應中C元素化合價由+2價變為-2價、H元素化合價由0價變為+1價，所以CO是氧化劑，發生還原反應；
②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子；
③若A為NO2，B為O2，C為HNO3，則負極上二氧化氮失電子生成硝酸根離子；

（2）根據只有自發進行的氧化還原反應才可以設計成原電池進行分析；

（3）根據反應“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反應中Cu被氧化，應為原電池負極，失電子而被氧化，正極應為活潑性比Cu弱的金屬或非金屬材料，Fe3+在正極得到電子而被還原，電解質溶液為Fe2(SO4)3，以此畫出實驗裝置圖并書寫有關的電極反應式；

（1）①燃料電池中，通入氧化劑的電極是正極、通入還原劑的電極是負極，該反應中C元素化合價由+2價變為-2價、H元素化合價由0價變為+1價，所以CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極，電極方程式為CO+4 e-+4H+=CH3OH，
答案：CO+4 e-+4H+=CH3OH；
②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
答案：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
③若A為NO2，B為O2，C為HNO3，則負極上二氧化氮失電子生成硝酸根離子和氫離子，電極反應式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

答案：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

（2）只有自發進行的氧化還原反應才可以設計成原電池，此裝置自發進行的氧化還原反應為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，因此負極反應為Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正極反應為2H2O+2e-=2OH-+H2↑；根據總方程式可知2Al～3H2，消耗負極5.4g ,則放出氣體；

答案：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3

（3）①根據反應“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反應中Cu被氧化，應為原電池負極，失電子而被氧化，正極應為活潑性比Cu弱的金屬或非金屬材料，Fe3+在正極得到電子而被還原，電解質溶液為Fe2(SO4)3，以此畫出實驗裝置圖；

答案：

（2）正極應為活潑性比Cu弱的金屬或非金屬材料；根據Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知：電極反應式負極：Cu-2e-=Cu2+，正極2Fe3++2e-=2Fe2+；

答案：C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+