Question

人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要．以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面，請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息，填寫空格．
（1）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)，則鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：

 

；
（2）銅、鋁是生活中使用廣泛的金屬，F(xiàn)eCl₃溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，其反應(yīng)過(guò)程的離子方程式為

 

，若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則負(fù)極所用電極材料為

 

，正極反應(yīng)式為

 

．
（3）被譽(yù)為改變未來(lái)世界的十大新科技之一的燃料電池具有無(wú)污染、無(wú)噪音、高效率的特點(diǎn)．圖1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(wèn)題：
①圖中通過(guò)負(fù)載的電子流動(dòng)方向

 

（填“向左”或“向右”）．
②寫出氫氧燃料電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)方程式負(fù)極：

 

③為了獲得氫氣，除了充分利用太陽(yáng)能外，工業(yè)上利用石油產(chǎn)品與水在催化劑作用下制取氫氣．寫出C₃H₈和H₂O反應(yīng)生成H₂和CO的化學(xué)方程式：

 

；
（4）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖2是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題：
①電池的負(fù)極是

 

（填“a”或“b”），該極的電極反應(yīng)式是：

 

．
②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）Zn、Ag原電池中，較活潑的金屬是負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）金屬銅可以喝氧化性的鐵離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，根據(jù)電池反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，將發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬單質(zhì)設(shè)計(jì)成負(fù)極，比負(fù)極不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僭O(shè)計(jì)成正極，反應(yīng)物中的電解質(zhì)設(shè)計(jì)為電解質(zhì)溶液；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極流向正極；根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式即可；
（4）①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，通入氧氣的一極為原電池的正極，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
②根據(jù)燃料電池的總反應(yīng)方程式判斷pH的變化．

解答： 解：（1）鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)，則鋅片是負(fù)極，該極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Zn-2e^-=Zn²⁺，故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；
（2）Fe³⁺有強(qiáng)氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，即Cu是負(fù)極，活潑性比銅差的金屬或是用非金屬石墨作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，該電池反應(yīng)中三價(jià)鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上的電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；
（3）①氫氧燃料電池中，通燃料的電極是負(fù)極，通氧氣的電極是正極，電子從負(fù)極流向正極，故答案為：向右；
②氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；
③該反應(yīng)中反應(yīng)物是丙烷和H₂O，產(chǎn)物是H₂和CO，反應(yīng)條件是高溫、催化劑，所以方程式為C₃H₈+3H₂O

高溫    .

催化劑

3CO+7H₂，故答案為：C₃H₈+3H₂O

高溫    .

催化劑

3CO+7H₂；
（4）①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，該極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，
故答案為：a；CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；
②在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，電池工作一段時(shí)間后，由于氫氧根離子被消耗，所以電解質(zhì)溶液的pH會(huì)減小，
故答案為：減�。�

點(diǎn)評(píng)：本題涵蓋電解池和原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問(wèn)題，做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書寫．