Question

【題目】（1）已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、鹽酸．按要求回答下列問題：

①電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用．請(qǐng)用電化學(xué)知識(shí)說明原因 ．

②若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？ 能 （填“能”或“不能”），若能，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式， ．

③若用石墨作電極，電解1L0.1mol/L鹽酸，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí)，陽極得到氣體的體積（標(biāo)況）為 L．

（2）被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點(diǎn)．如圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流．試回答下列問題：

①寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極電極反應(yīng)方程式： ．

②如果該氫氧燃料電池每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣 ．

③若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】（1）形成原電池加速鋁導(dǎo)線的腐蝕；能；負(fù)極：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正極：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；3.36；（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；0.56L；CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．

【解析】解：（1）①銅、鋁的金屬活潑性不同，遇到合適的電解質(zhì)溶液易構(gòu)成原電池，從而加快鋁的腐蝕，所以不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用，

故答案為：形成原電池加速鋁導(dǎo)線的腐蝕；

②銅、石墨的活潑性不同且都導(dǎo)電，銅和硫酸鐵能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，所以銅、石墨、硫酸鐵溶液能構(gòu)成原電池，銅易失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以銅作負(fù)極，石墨作正極，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為：Cu﹣2e﹣=Cu2+，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Fe3++2e﹣=2Fe2+，

故答案為：能；負(fù)極：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正極：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；

③若用石墨作電極，電解1L0.1mol/L鹽酸，陽極上的反應(yīng)2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，陰極上的電極反應(yīng)為：2H++2e﹣=H2↑，全部氯離子失電子總量是0.1mol生成氯氣是0.05mol，失去0.4mol電子得到氧氣的物質(zhì)的量是0.1mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí)，陽極得到氣體是氯氣0.05mol，氧氣0.1mol，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí)，陽極得到氣體的體積（標(biāo)況）為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故答案為：3.36；

（2）①寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極是氧氣放電，生成氫氧根離子，正極電極反應(yīng)方程式：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故答案為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；

②消耗1mol的氧氣轉(zhuǎn)移，4mol電子，所以每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗氧氣的物質(zhì)的量為：mol=0.025mol，所以體積為：0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56L；

③甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，負(fù)極甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲烷燃燒生成碳酸根離子，其電極反應(yīng)式為：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；故答案為：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．