Question

3．根據(jù)下列原電池的裝置圖，回答問(wèn)題：

（1）若C為稀H₂SO₄溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將升高（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（2）若需將反應(yīng)：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計(jì)成如圖1所示的原電池裝置，則：負(fù)極A極材料為Cu，正極B極材料為石墨（或比銅活潑性弱的金屬），溶液C為FeCl₃溶液．
（3）用CH₄和O₂組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖2如圖：
①則d電極是正（填“正極”或“負(fù)極”），c電極的反應(yīng)方程式為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺．
②若線路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則上述燃料電池，消耗的O₂在標(biāo)況下的體積為11.2L．

Answer 1

分析 （1）鐵作負(fù)極，原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng)，正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣，負(fù)極上是金屬鐵失電子，據(jù)此回答；
（2）根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)，溶液C中含有Fe³⁺；
（3）①原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，負(fù)極反應(yīng)氧化反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；
②根據(jù)關(guān)系式O₂～4e^-來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）鐵作負(fù)極，則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑；溶液中氫離子放電，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度減小，pH升高，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；升高；
（2）Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計(jì)成如上圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可．溶液C中含有Fe³⁺，如FeCl₃溶液，
故答案為：Cu； 石墨（或比銅活潑性弱的金屬）；FeCl₃溶液；
（3）①因c是電子流出的一極，則c為負(fù)極，d為正極，甲烷具有還原性，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，
故答案為：正；CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；
②原電池中正極電極反應(yīng)為2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，則生成氧氣物質(zhì)的量為0.5mol，體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案為：11.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用、電極的判斷、電解質(zhì)溶液的選擇、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度中等．