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，電流表指針發生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發生的電極反應式為_____________；反應進行一段時間后溶液C的pH將_____（填“升高”“降低”或“基本不變”）。

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

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

電池總反應為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，則c電極是____（填“正極”或“負極”），c電極的反應方程式為______________。若線路中轉移2mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標準狀況下的體積為_____。

Answer 1

【答案】2H＋＋2e－=H2↑ 升高 Cu 石墨 FeCl3溶液 負極 CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋ 11.2L

【解析】

（1）若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發生偏轉，B極電極材料為Fe且作負極，A電極為正極，電極材料為較鐵不活潑的金屬或非金屬，發生還原反應，溶液中的氫離子得電子生成氫氣，電極反應方程式為：2H＋＋2e－=H2↑；由原電池的總反應可知，反應一段時間后，溶液C的pH升高，答案為：2H＋＋2e－=H2↑；升高；

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

（3）根據燃料電池結構示意圖中電子流向可知，c電極為負極，發生氧化反應，其電極反應方程式為：CH3OH-6e－+H2O=CO2+6H+，電極d為正極，O2得到電子，發生還原反應，電極反應方程式為：4H++4e－+O2=2H2O；1mol氧氣在反應中得到4mol電子，若線路中轉移2mol電子，則消耗氧氣0.5mol，在標準狀況下的體積為，答案為：負極；CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋；11.5L。