Question

【題目】A.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)電極X的材料是____________，電解質(zhì)溶液是_____________。

(2)Y電極發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________________。

(3)若開始時(shí)X、Y為質(zhì)量相等的電極，當(dāng)兩極質(zhì)量差為14克時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______。

B.燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)部的新型發(fā)電裝置，是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源。下圖為堿性甲烷燃料電池原理示意圖：

總反應(yīng)：CH4 + 2O2+ 2OH-＝CO2-3 + 3H2O

正極：4H2O + 2O2 + 8e- ＝ 8OH-

按照此圖的提示回答下列問題：

(1)該燃料電池的負(fù)極是______(填“a”或“b”)，b電極發(fā)生_______反應(yīng)（填氧化或還原）。

(2)在正極附近溶液的堿性________（填“增強(qiáng)”或“減弱”）。

(3)a電極的電極方程式為________________。

Answer 1

【答案】 Cu AgNO3 Ag++e-=Ag 0.1NA a 還原反應(yīng) 增強(qiáng) CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO32- + 7H2O

【解析】A．根據(jù)反應(yīng)“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”分析，在反應(yīng)中，Cu被氧化，失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+，則正極為活潑性較Cu弱的Ag或者惰性電極，Ag+在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)為Ag++e=Ag，電解質(zhì)溶液為AgNO3，原電池中，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)得失電子數(shù)相等計(jì)算。

B．根據(jù)甲烷在堿性條件下的總反應(yīng)：CH4 + 2O2+ 2OH- ＝ CO32- + 3H2O， CH4失去電子，被氧化，在負(fù)極反應(yīng)，O2得到電子，被還原，在正極發(fā)生反應(yīng)。

A.根據(jù)電池反應(yīng)式知，銅失電子作負(fù)極，結(jié)合圖片可知，銀作正極，（1）銅作負(fù)極，銀作正極，所以X是銅，銀電極所在的電解質(zhì)溶液為可溶性的銀鹽溶液，所以Y溶液是硝酸銀溶液，正確答案為：銅；AgNO3溶液；

（2）正極為活潑性較Cu弱的Ag，Ag+在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)為Ag++e-=Ag，

正確答案為： Ag++e-=Ag；

（3）X（Cu）電極溶解，質(zhì)量減少，Y（Ag）電極Ag+得電子生成Ag析出，設(shè)負(fù)極Cu減少xmol，根據(jù)電子守恒，正極析出的Ag為2xmol，因?yàn)殚_始時(shí)X、Y為質(zhì)量相等，反應(yīng)后兩極質(zhì)量差為14克，則108g/mol×2Xmol+64g/mol×Xmol=14g，X=0.05mol，失去的電子數(shù)為0.05mol×2NA=0.1NA，正確答案0.1NA。

B．（1）甲烷在堿性條件下的總反應(yīng)：CH4 + 2O2+ 2OH- ＝ CO32- + 3H2O， CH4碳元素化合價(jià)升高，失去電子， a電極是負(fù)極，O2得到電子，b電極是正極，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；正確答案：a；還原；

（2）正極發(fā)生的電極反應(yīng)式：4H2O + 2O2 + 8e- ＝ 8OH-，有OH-生成，所以在正極附近溶液的堿性增強(qiáng)；正確答案：增強(qiáng)；

（3）根據(jù)分析，a電極是負(fù)極，CH4在堿性條件下失去電子的反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO-32 + 7H2O，正確答案：CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO32- + 7H2O。