Question

【題目】下圖是某化學(xué)興趣小組探究化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

(1)當(dāng)電極a為Zn、電極b為Fe、電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，SO42-向_____極（填a或b）移動，正極的電極反應(yīng)式為：_____________

(2)若依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋設(shè)計(jì)原電池，電極a為石墨、則電極b為電池的_______極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：_______，電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)為______(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。

(3)燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如O2)反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)設(shè)計(jì)一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負(fù)極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；則氫氣應(yīng)通入_____極(填a或b)。a極發(fā)生電極反應(yīng)式為：________。當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，理論上消耗標(biāo)況下氧氣_____L。

Answer 1

【答案】a 2H++2e-=H2↑ 負(fù) Cu-2e-=Cu2+ 還原 b O2+4e-+4H+=2H2O 11.2

【解析】

(1)根據(jù)原電池的工作原理來回答；

(2)原電池中失電子的物質(zhì)作負(fù)極，根據(jù)方程式知，銅失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，導(dǎo)電的非金屬碳棒作正極，正極上溶液中的Fe3+獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；

(3)在燃料電池中，通燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，正極是氧氣得電子，電子從負(fù)極流向正極，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目作計(jì)算。

(1) Zn、Fe、稀硫酸構(gòu)成的原電池，金屬Zn作負(fù)極，金屬Fe為正極，SO42-向正電荷較多的負(fù)極a電極方向移動；正極上溶液中的H+獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑；

(2)在原電池中失電子的物質(zhì)作負(fù)極，根據(jù)方程式知，銅失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極；由于電極a為石墨，是惰性電極，則電極b為Cu，是電池的負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+；在導(dǎo)電的非金屬碳棒作正極，正極上溶液中的Fe3+獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；

(3)在氫氧燃料電池中，燃料氫氣在負(fù)極通入，氧氣在正極通入，在正極上氧氣得電子，電子從負(fù)極流向正極。若以電極a為正極，電極b為負(fù)極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；則氫氣應(yīng)通入b極，在正極a極上O2獲得電子，與溶液中 H+結(jié)合形成水，所以a電極發(fā)生電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式可知：每有1molO2發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移4mol電子，則當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，理論上消耗標(biāo)況下氧氣的物質(zhì)的量是0.5mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(O2)= 0.5mol ×22.4L/mol=11.2L。