Question

【題目】（1）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視�？捎萌廴诘奶妓猁}作為電解質(zhì)，向負(fù)極充入燃料氣CH4，用空氣與CO2的混合氣作為正極的助燃?xì)�，以石墨為電極材料，制得燃料電池。工作過(guò)程中，CO移向________極(填“正”或“負(fù)”)，已知CH4發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_____________________________，則另一極的電極反應(yīng)式為___________________________ 。

（2）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。

1)如圖為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導(dǎo)線中通過(guò)________mol電子。

2)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，如圖所示，

一段時(shí)間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現(xiàn)象是________________，電極反應(yīng)為________________________；乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”)，乙裝置中與銅絲相連石墨(2)電極上發(fā)生的反應(yīng)式為________________，產(chǎn)物常用________檢驗(yàn)。

Answer 1

【答案】負(fù) CH4＋4CO32-－8e－===5CO2＋2H2O 2O2+8e-+4CO2=4CO32- 0.2 溶液變紅 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 陰 2Cl－－2e－===Cl2↑ 濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙

【解析】

(1)熔融碳酸鹽CH4燃料電池中，負(fù)極上CH4失去電子生成CO2，燃料電池中正極上氧氣得電子生成碳酸根離子，結(jié)合電子守恒、電荷守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)式，原電池工作時(shí)陰離子向負(fù)極移動(dòng)；

(2)①電池反應(yīng)式為Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，負(fù)極上質(zhì)量減少、正極上質(zhì)量增加，兩個(gè)電極質(zhì)量差為Cu電極增加的質(zhì)量加上Fe減少的質(zhì)量；

②其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，甲為原電池、乙為電解池，甲中Fe作負(fù)極、Cu作正極，甲中Cu電極上發(fā)生反應(yīng)O2+4e-+2H2O+═4OH-，導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)，酚酞遇堿變紅色；乙裝置中石墨(1)為陰極，連接銅絲的石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。

(1)熔融碳酸鹽CH4燃料電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即甲裝置中CO32-向負(fù)極移動(dòng)；燃料電池中負(fù)極上CH4失去電子生成CO2，電極反應(yīng)式為：CH4+4CO32--8e-═5CO2+2H2O，正極上氧氣得電子生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：2O2+8e-+4CO2=4CO32-；

(2)①設(shè)計(jì)的原電池裝置的自發(fā)氧化還原反應(yīng)是：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，設(shè)電子轉(zhuǎn)移量是x，則64×0.5x+56×0.5x=12，解得x=0.2；

②其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，甲為原電池、乙為電解池，
甲中Fe作負(fù)極、Cu作正極，甲中Cu電極上發(fā)生反應(yīng)O2+4e-+2H2O═4OH-，導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)，酚酞遇堿變紅色，所以溶液變紅色；乙裝置中石墨(1)為陰極，連接銅絲的石墨(2)為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-═Cl2↑，Cl2可用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)。