Question

12．（1）用銅、銀與硝酸銀設(shè)計一個原電池，此電池的負(fù)極是銅，負(fù)極的電極反應(yīng)式是Cu-2e^-═Cu²⁺．
（2）如圖為氫氧燃料堿性電池，電極材料為疏松多孔石墨棒．根據(jù)所學(xué)知識試回
答下列問題：
①寫出氫氧燃料電池工作時正極電極反應(yīng)方程式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②如果該氫氧燃料電池每轉(zhuǎn)移1mol電子，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為5.6L．
③陽離子向正極移動（填寫正或負(fù)），反應(yīng)一段時間后整個溶液的堿性減弱（填增強，減弱或者不變）．
④若將此燃料電池改進為直接以甲烷和氧氣為原料進行工作時，負(fù)極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）銅、銀與硝酸銀設(shè)計的原電池，負(fù)極為銅，被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）①燃料電池中電子從負(fù)極流向正極，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
②根據(jù)電極方程式中電子與氧氣的關(guān)系求算；
③原電池中陽離子移向正極，根據(jù)總反應(yīng)判斷溶液酸堿性的變化；
④甲烷燃料電池中甲烷在負(fù)極失電子生成碳酸根離子和水，先寫出負(fù)極反應(yīng)式，然后寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）銅、銀與硝酸銀設(shè)計的原電池，負(fù)極為銅，被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為：Cu-2e^-═Cu²⁺，故答案為：銅；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（2）①氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應(yīng)式為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②已知2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，則每轉(zhuǎn)移1mol電子消耗的氧氣為：$\frac{1}{4}$×1mol=0.25mol，所以V（O₂）=nV_m=0.25mol×22.4L/mol=5.6L；
故答案為：5.6L；
③原電池中陽離子移向正極；燃料電池的總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O，反應(yīng)后溶液體積增大，溶液的堿性減弱；
故答案為：正；減弱；
④燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲烷在負(fù)極生成碳酸根離子，其電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查了燃料電池電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式的書寫，燃料在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)式時要結(jié)合電解質(zhì)溶液確定生成的離子．