Question

【題目】(1)理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池．請(qǐng)你利用下列反應(yīng)“Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+”設(shè)制一個(gè)化學(xué)電池：

①畫(huà)出合理的原電池裝置圖_____________________________ (標(biāo)明正負(fù)極、電極材料和電解質(zhì)溶液)

②正極質(zhì)量_____(填“增加”、“減少”或“不變”，下同)，負(fù)極質(zhì)量______

(2)甲烷燃料電池的工作原理如圖所示．

①該電池工作時(shí)，b口通入的物質(zhì)為______，c口通入的物質(zhì)為______；

②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：_____________________________；

③工作一段時(shí)間后，當(dāng)3.2g甲烷完全反應(yīng)生成CO2時(shí)，有_______個(gè)電子轉(zhuǎn)移．

Answer 1

【答案】 增加 減少 CH4 O2(空氣) CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+ 1.6NA

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)方程式知，Cu失電子，作負(fù)極，電解質(zhì)溶液中含有得電子的Ag+，可用硝酸銀溶液作電解質(zhì)溶液，正極可用C，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置圖，并結(jié)合原電池原理分析解答；

(2)①根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極；

②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

③根據(jù)甲烷和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算。

(1)①原電池中失電子的物質(zhì)作負(fù)極，根據(jù)反應(yīng)方程式Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+知，Cu作負(fù)極，電解質(zhì)溶液中含有得電子的Ag+，可用硝酸銀溶液作電解質(zhì)溶液，正極可用C，電子流動(dòng)方向?yàn)樨?fù)極到正極；則裝置圖為，故答案為：；

②該電池工作時(shí)，正極上Ag+得電子生成金屬銀，質(zhì)量增加，負(fù)極上銅失去電子變成銅離子，質(zhì)量減小，故答案為：增加；減少；

(2)①根據(jù)氫離子的移動(dòng)方向知，右側(cè)電極為正極，正極上氧氣得電子，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料甲烷，故答案為：CH4；O2；

②負(fù)極上甲烷失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+，故答案為：CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+；

③3.2g甲烷的物質(zhì)的量==0.2mol，根據(jù)CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+知， 3.2g甲烷完全反應(yīng)生成CO2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×8=1.6mol，則轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為1.6NA，故答案為：1.6NA。