Question

【題目】(1)如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：

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且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______；電子的移動方向是______________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的氫離子濃度將________(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。

(2)下圖是一個(gè)雙液原電池裝置圖，下列說法正確的是__________。

A.鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動 B.鹽橋的作用之一是平衡電荷

C.銅片作電池的負(fù)極 D.該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定

(3)甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則C電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，C電極的反應(yīng)方程式為_______________；若線路中轉(zhuǎn)移3 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的CH3OH的質(zhì)量為_____g。

Answer 1

【答案】2H＋＋2e－===H2↑由Fe電極沿導(dǎo)線流向A極降低B D負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋16

【解析】

（1）B電極為負(fù)極，則A電極為正極，A電極上H+發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A電極上的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑。電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，電子的移動方向是：由Fe電極沿導(dǎo)線流向A電極。負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+，正極電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，電池總反應(yīng)為Fe+2H+=Fe2++H2↑，由于H+被消耗，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C中H+濃度將降低。

（2）根據(jù)裝置圖，Zn片為負(fù)極，Cu片為正極。

A項(xiàng)，原電池中，陰離子向負(fù)極移動，鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B項(xiàng)，負(fù)極電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動，正極電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，鹽橋中的陽離子向CuSO4溶液中移動，鹽橋的作用是形成閉合回路并平衡電荷使兩邊溶液保持電中性，B項(xiàng)正確；

C項(xiàng)，根據(jù)上述分析，銅片作電池的正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D項(xiàng)，在雙液原電池中Zn與CuSO4溶液不直接接觸，使用鹽橋使兩邊的溶液保持電中性，保障了電子通過導(dǎo)線從鋅片到銅片的不斷轉(zhuǎn)移，使Zn的溶解和Cu的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行，形成持續(xù)穩(wěn)定的電流；在單液原電池中，Zn與CuSO4溶液直接接觸，Zn可與CuSO4溶液直接發(fā)生置換反應(yīng)使部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，Cu在Zn片表面析出，阻礙Zn與溶液的接觸，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱；雙液原電池的電流比單液原電池的電流更穩(wěn)定，D項(xiàng)正確；

答案選BD。

（3）根據(jù)電子的流向（或H+的流向），電極c為負(fù)極，電極d為正極。電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，電極c上CH3OH發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成CO2，c電極的電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根據(jù)電極反應(yīng)式，負(fù)極每消耗1molCH3OH線路中轉(zhuǎn)移6mol電子，線路中轉(zhuǎn)移3mol電子，負(fù)極消耗CH3OH物質(zhì)的量為0.5mol，消耗CH3OH的質(zhì)量為0.5mol×32g/mol=16g。